Нагревательный прибор

 

Изобретение относится к теплоэнергетическим установкам, в частности к установкам для нагрева воздуха, предназначенным для использования в системах воздушного отопления животноводческих помещений. Достигаемый технический результат заключается в повышении качества смешения топлива и первичного воздуха, а следовательно, предотвращении недожога топлива и образования избыточного количества окиси углерода, а также в возможности плавного регулирования теплопроизводительности нагревательного прибора. Нагревательный прибор содержит цилиндрический корпус с размещенным на его торце вентилятором осевого типа, соосную корпусу и вставленную в него цилиндрическую топочную камеру и горелку, соединенную трубопроводом с источником топлива. Новым в нагревательном приборе является то, что топочная камера со стороны вентилятора оснащена конфузором и установлена с возможностью осевого перемещения, а горелка выполнена в виде размещенного за вентилятором соосного корпусу полого перфорированного конусообразного обтекателя с меньшим углом конусности, чем у конфузора. 1 ил.

Настоящее изобретение относится к теплоэнергетическим установкам и, в частности к установкам для нагрева воздуха, предназначенным для использования в системах воздушного отопления животноводческих помещений.

Известны нагреватели воздуха, содержащие корпус, размещенную соосно корпусу камеру сгорания и кольцевые каналы для прохода нагреваемого воздуха и дымовых газов. Камера сгорания снабжена топливосжигающим устройством, кольцевой канал для прохода воздуха - турбулизатором, выполненным в виде гофрированной сетки (авт. св. СССР 1545051 А1, кл. F 26 B 23/02, 23.02.90, БИ 7). Отличаясь возможностью нагрева воздуха в производственных помещениях обычного типа, связанной с предотвращением попадания в атмосферу последних непосредственно дымовых газов, указанные нагреватели сложны по конструкции, имеют значительное гидравлическое сопротивление трактов воздуха и дымовых газов, малую интенсивность теплообменных процессов при механизме передачи тепла через стенку в системе "газ - газ" и низкий коэффициент полезного действия из-за выброса в атмосферу дымовых газов с высокой температурой, поскольку снижение ее связано с резким возрастанием величины теплообменной поверхности и металлоемкости нагревателя.

Наиболее близким к изобретению является нагревательный прибор для животноводческих помещений, позволяющих использование смеси воздуха и дымовых газов. Прибор включает в себя цилиндрический корпус с размещенным на торце вентилятором осевого типа, соосную корпусу и вставленную в него цилиндрическую топочную камеру и горелку, соединенную трубопроводом с источником топлива (газообразного или жидкого). Смешению топлива с необходимым для сжигания воздухом служит размещенный в торце топочной камеры завихритель, выполненный в виде диска с наклонными лопатками ("Инструкция по пользованию с руководством по монтажу Джет-Мастер GP 75", код 99 97 0933, Издание 11.96, М 933 RU, BIG DUTCHMAN IHTERNATIONAL GmbH). Основной недостаток нагревательного прибора Джет-Мастер состоит в недостаточно качественном сжигании топлива из-за плохого смешения последнего с воздухом для приготовления топливной смеси и практически невозможного регулирования коэффициента избытка воздуха. Формирование завихрителя, учитывая завихрения, создаваемые осевым вентилятором, не поддается теоретическому обоснованию и при экспериментальном подборе его конструктивных параметров последние могут быть приемлемыми лишь для единственной конструкции при неизменной производительности вентилятора. Следовательно, еще один недостаток состоит в отсутствии возможности плавного регулирования производительности по теплу указанного нагревательного прибора. Некачественное смешение воздуха и топлива приводит к превышению содержания окиси углерода в выхлопных газах, что недопустимо при использовании непосредственно дымовых газов для нагревания животноводческих помещений.

Задача изобретения состоит в создании аппарата указанного выше типа с повышенным качеством смешения топлива и необходимого для его сжигания воздуха. Достигаемый при этом технический результат состоит в возможности плавного регулирования теплопроизводительности аппарата при изменяемом расходе топлива и воздуха при одновременном снижении содержания окиси углерода в топочных газах, т.е. при снижении эффекта недожига топлива.

Для решения поставленной задачи и достижения технического результата в нагревательном приборе для животноводческих помещений, включающем цилиндрический корпус с размещенным на торце вентилятором осевого типа, соосную корпусу и вставленную в него цилиндрическую топочную камеру и горелку, соединенную трубопроводом с источником топлива, топочная камера со стороны вентилятора снабжена конфузором и установлена с возможностью осевого перемещения, а горелка выполнена в виде размещенного за вентилятором соосно корпусу полого перфорированного конусообразного обтекателя с меньшим углом конусности, чем у конфузора.

Установка цилиндрической топочной камеры внутри корпуса аппарата позволяет как в случае наиболее близкого технического решения, так и в данном случае провести разделение потока воздуха, нагнетаемого осевым вентилятором на два потока, один из которых служит непосредственно для образования топливной смеси (первичный воздух) при желаемом коэффициенте избытка, а второй - для охлаждения топочной камеры снаружи, что позволяет обойтись без футеровки, и для последующего разбавления топочных газов (вторичный воздух). Учитывая то, что осевой вентилятор создает интенсивное вращательное движение воздушного потока, как указывалось ранее, размещение в торце топочной камеры завихрителя скорее несет в себе отрицательный, чем положительный смысл, ибо подбор конструкции завихрителя представляет собой самостоятельную сложнейшую задачу. С другой стороны, вращательное движение воздушного потока, создаваемого вентилятором, имеет тенденцию к достаточно быстрому угасанию.

Размещение конфузора в торце топочной камеры со стороны вентилятора сохраняет полностью функцию деления исходного воздушного потока на два потребных. Установка конического обтекателя с меньшим углом конусности, чем у конфузора имеет следствием уменьшение по направлению воздушного потока площади поперечного сечения и среднего радиуса вращения последнего, что в свою очередь усиливает интенсивность вращательного движения воздушного потока, в значительной мере улучшая смешение топлива с первичным воздухом. Этот эффект еще более усиливается при совмещении функций обтекателя, ибо по настоящему изобретению обтекатель одновременно выполняет функцию собственно горелки. Установка топочной камеры с возможностью осевого перемещения позволяет плавно изменять величину воздушного потока, направляемого на смешение с топливом. Сохранение определенного размера входного сечения конфузора казалось бы не изменяет количество поступающего в топочную камеру воздуха. Однако при осевом перемещении топочной камеры при сохранении места размещения обтекателя меняется как длина пути в зазоре между обтекателем и конфузором, так и величина поперечного сечения кольцевого прохода в месте наиболее узкого сечения конфузора. Указанное изменяет гидравлическое сопротивление кольцевого канала между обтекателем и конфузором, что имеет следствием изменение количества воздуха, поступающего в собственно топочную камеру.

Сопоставительный анализ прототипа и предлагаемого решения показывает наличие в последнем ряда отличительных признаков, что позволяет утверждать соответствие настоящего технического решения критерию патентоспособности "новизна".

Отсутствие в комплексе подобных решений в области конструирования нагревательных приборов и в смежных областях определяет то, что данное решение не следует явным образом из современного уровня техники и не является очевидным для специалистов. Последнее позволяет утверждать соответствие данного решения критерию патентоспособности "изобретательский уровень".

В данном решении отсутствует что-либо, делающее реализацию решения невозможным или затруднительным. Одновременно в настоящее время животноводческая отрасль сельского хозяйства постоянно увеличивает потребность в нагревательных приборах подобного типа из-за их простоты, надежности и сниженных эксплуатационных затратах. Последнее позволяет утверждать соответствие настоящего решения критерию патентоспособности "промышленная применимость".

Изобретение поясняется чертежом.

Нагревательный прибор для животноводческих помещений содержит цилиндрический корпус 1 с размещенным на торце последнего вентилятором осевого типа 2. Внутри корпуса 1 установлена цилиндрическая соосная корпусу топочная камера 3. Со стороны вентилятора 2 топочная камера 3 снабжена конфузором 4. Топочная камера 3 на стороне конфузора 4 имеет горелку 5, выполненную в виде конусообразного обтекателя, установленного непосредственно за вентилятором 2 соосно корпусу (на чертеже горелка 5 выполнена в виде усеченного конуса). Горелка 5 соединена трубопроводом 6 с источником топлива - в данном случае с трубопроводом природного газа (на чертеже не представлен). Горелка 5 выполнена полой и снабжена непосредственно перед торцом меньшей площади усеченного конуса перфорацией в виде отверстий 7. Угол конусности обтекателя-горелки 5 имеет меньшую величину, чем угол конусности конфузора 4. Корпус 1 имеет три расположенных под углом 120^o в плоскости поперечного сечения продольных отверстия 8. Соответственно топочная камера 3 снабжена тремя штырями 9 с резьбой на свободных концах. Снаружи корпуса 1 штыри 9 имеют профильные (в соответствии с радиусом корпуса 1) накладки 10 и крепежные гайки 11.

Нагревательный прибор для животноводческих помещений работает следующим образом.

Воздух, нагнетаемый внутрь корпуса 1 осевым вентилятором 2, разделяется на два потока, первый из которых (первичный воздух) поступает в топочную камеру 3 через размещенный на ее торце со стороны вентилятора 2 конфузор 4, а второй (вторичный воздух) - в полость между топочной камерой 3 и внутренней поверхностью корпуса 1. Проходя в зазоре между внутренней поверхностью конфузора 4 и наружной поверхностью обтекателя-горелки 5, первичный воздух претерпевает не только сужение поперечного сечения, но и уменьшение среднего радиуса вращения, что приводит к интенсификации вращательного движения потока, исходно инициированного работой вентилятора 2. Через трубопровод 6 в горелку 5 поступает природный газ, истекающий далее через отверстия 7 перфорации в первичный газовый поток, вращательное движение которого приводит к хорошему смешению газа и первичного воздуха. Естественно, что конструкция снабжена всеми надлежащими приспособлениями: искровым электродом, сигнализацией гашения пламени и т.д., которые не показаны как не имеющие прямого отношения к предлагаемому изобретению. Тонкое регулирование работы нагревательного прибора обеспечивается осевым перемещением топочной камеры 3 с конфузором 4. Для реализации осевого перемещения ослабляют крепежные гайки 11 и перемещают соединенные с топочной камерой 3 штыри 9 в продольных отверстиях 8. Профильные накладки 10 исключают выброс вторичного воздуха в атмосферу.

При перемещении топочной камеры 3, соответственно конфузора 4, например, по направлению газового потока увеличивается сечение потока первичного воздуха по длине конфузора 4, а следовательно, увеличивается и собственно величина потока. Таким образом, при смене расхода газа легко подгоняется необходимый для качественного сжигания коэффициент избытка воздуха. Очевидны возможности реализации автоматического регулирования проходящими процессами, чему может служить также изменение числа оборотов вентилятора и т.д. Вторичный воздух в свою очередь смешивают с продуктами сгорания смеси газа и первичного воздуха в соответствии с потребной температурой газов на выходе из корпуса 1. В ходе работы вторичный воздух служит одновременно для активного охлаждения стенки топочной камеры 3. Качественное сжигание топлива снижает содержание окиси углерода в газах, поступающих непосредственно в животноводческое помещение. Возможность плавного регулирования значительно расширяет сферу применения нагревательных приборов данного класса.

Формула изобретения

Нагревательный прибор для животноводческих помещений, включающий цилиндрический корпус с размещенным на торце вентилятором осевого типа, соосную корпусу и вставленную в него цилиндрическую топочную камеру и горелку, соединенную трубопроводом с источником топлива, отличающийся тем, что топочная камера со стороны вентилятора снабжена конфузором и установлена с возможностью осевого перемещения, а горелка выполнена в виде размещенного за вентилятором соосного корпусу полого перфорированного конусообразного обтекателя с меньшим углом конусности, чем у конфузора.

РИСУНКИ

Рисунок 1