Газовая горелка
Владельцы патента RU 2600654:
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (RU)
Изобретение относится к области энергетики, в частности к агрегатам для увлажнения снежной массы при поточном строительстве снеголедовых дорог и грунтовых аэродромов в Северных районах. Газовая горелка содержит газовую камеру с газовыми соплами, патрубок подачи газа в газовую камеру и патрубок воздухоподводящего потока с включениями разрыхленного снега. Газовая камера выполнена многосекционной в виде кольцевых перегородок из труб (3, 4 и 5), расположенных в патрубке воздухоподводящего потока (2), а патрубок подачи газа (1) выполнен в виде распределительного коллектора, ось которого расположена параллельно оси патрубка воздухоподводящего потока с внешней его стороны. Кольцевые перегородки (3, 4 и 5), образующие секции газовой камеры, выполнены с разными наружными диаметрами и установлены в патрубке воздухоподводящего потока (2) коаксиально, на разных уровнях, с нижним расположением перегородки меньшего диаметра. В нижней части кольцевых перегородок установлены газовые сопла (12), расположенные ярусными рядами, образующими для каждой кольцевой перегородки уширенную зону горения из внутреннего, среднего и наружного рядов газовых сопел. При этом в среднем ряду газовые сопла установлены с вертикальным расположением осей, параллельно оси патрубка воздухоподводящего потока (2). В наружном и во внутреннем рядах оси газовых сопел отклонены в разные стороны от вертикального положения в радиальном направлении на угол, не превышающий 45°. Сопла (12) в указанных рядах установлены в чередующемся порядке, с расположением сопла среднего ряда между соплами внутреннего и наружного рядов. Кроме того, каждое сопло снабжено насадкой (14), имеющей отверстие (18) переменного сечения сужающейся и расширяющейся формы, и дисковым завихрителем (13), сопряженным с отверстием (18) насадки. При этом дисковый завихритель снабжен углублением (15) в центре и по меньшей мере тремя сквозными отверстиями (16), соединенными пазами (17) с углублением, имеющим выход в отверстие (18) переменного сечения насадки сопла. Технический результат заключается в повышении температуры проходящего потока снега, в более эффективной отдаче тепла по всему объему и в повышении КПД газовой горелки. 4 ил.
Изобретение относится к агрегатам для увлажнения снежной массы при поточном строительстве снеголедовых дорог и грунтовых аэродромов в Северных районах.
Известна газовая горелка, содержащая корпус, внутри которого установлены центральный и периферийный газоподводящие каналы, каждый из которых на выходе снабжен группой сопел, пластинчатый теплообменник, соединенный с корпусом газовым трубопроводом посредством газового патрубка, причем центральный и периферийный газоподводящие каналы имеют перфорацию и установлены с возможностью вращения навстречу друг другу (Патент РФ №2471118 С1, дата приоритета 08.08.2011, дата публикации 27.12.2012, авторы: Коробков А.И. и др., RU).
Недостатком известного аналога является сложность изготовления и эксплуатации.
Известна газовая горелка, принятая в качестве прототипа, содержащая газовую камеру, образованную между двумя цилиндрами и торцевыми стенками, патрубок для подачи газа, осевой вентилятор для подачи воздуха, газовые сопла, расположенные в торцевой стенке по окружности, и отражатель, установленный на направляющих стержнях с возможностью перемещения по ним, причем направляющие стержни установлены в трубках, закрепленных на внешнем цилиндре горелки (Патент №2486408 С1, дата приоритета 08.02.2012, дата публикации 27.06.2013, авторы: Бадоев А.С. и др., RU, прототип).
Недостатком прототипа является сложность изготовления и низкий КПД горелки, связанный с тем, что газовоздушная смесь при сгорании в закрытом объеме образует значительное количество продуктов неполного сгорания, что не позволяет осуществить передачу тепла от продуктов сгорания к нагреваемой среде, движущейся внутри воздухоподводящего потока с включениями разрыхленного снега.
Задачей изобретения является повышение эффективности газовой горелки путем повышения температуры проходящего через нее снега и повышения КПД за счет усовершенствования сопел и более рационального их расположения, обеспечивающего уширенную зону горения в патрубке воздухоподводящего потока.
Для решения поставленной задачи в газовой горелке, содержащей газовую камеру с газовыми соплами, патрубок подачи газа в газовую камеру и патрубок воздухоподводящего потока с включениями разрыхленного снега, согласно изобретению газовая камера выполнена многосекционной в виде кольцевых перегородок из труб, расположенных в патрубке воздухоподводящего потока, а патрубок подачи газа выполнен в виде распределительного коллектора, ось которого расположена параллельно оси патрубка воздухоподводящего потока с внешней его стороны, кольцевые перегородки, образующие секции газовой камеры, выполнены с разными наружными диаметрами и установлены в патрубке воздухоподводящего потока коаксиально на разных уровнях с нижним расположением перегородки меньшего диаметра, в нижней части кольцевых перегородок установлены газовые сопла, расположенные ярусными рядами, образующими для каждой кольцевой перегородки уширенную зону горения из внутреннего, среднего и наружного рядов газовых сопел, при этом в среднем ряду газовые сопла установлены с вертикальным расположением осей, параллельно оси патрубка воздухоподводящего потока, а в наружном и во внутреннем рядах, по отношению к кольцевой перегородке, оси газовых сопел отклонены в разные стороны от вертикального положения в радиальном направлении на угол, не превышающий 45°, причем сопла в указанных рядах установлены в чередующемся порядке, с расположением сопла среднего ряда между соплами внутреннего и наружного рядов, каждое сопло дополнительно снабжено насадкой, имеющей отверстие переменного сечения сужающейся и расширяющейся формы, и дисковым завихрителем, сопряженным с отверстием насадки, при этом дисковый завихритель снабжен углублением в центре и, по меньшей мере, тремя сквозными отверстиями, соединенными пазами с углублением, имеющим выход в отверстие переменного сечения насадки сопла, причем контур удлиненной грани паза выполнен по касательной, соединяющей наружные диаметры сквозного отверстия и углубления, а короткая грань выполнена параллельно удлиненной с контуром по касательной к сквозному отверстию.
На фиг. 1 схематично изображена газовая горелка, общий вид, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид сверху; на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 3.
Газовая горелка содержит патрубок подачи газа 1, патрубок воздухоподводящего потока 2 с включениями снега, многосекционную газовую камеру, выполненную в виде кольцевых перегородок из труб 3, 4 и 5, расположенных в патрубке воздухоподводящего потока 2. При этом патрубок подачи газа 1 выполнен в виде распределительного коллектора, ось которого расположена параллельно оси патрубка воздухоподводящего потока с внешней его стороны. Кольцевые перегородки 3, 4 и 5, образующие секции газовой камеры, выполнены с разными наружными диаметрами и установлены в патрубке воздухоподводящего потока 2 коаксиально на разных уровнях с нижним расположением перегородки 5 меньшего диаметра. При этом кольцевые перегородки 3, 4 и 5 установлены с помощью дополнительных опор 6, 7, 8 и соединены с патрубком подачи газа 1 посредством герметичных фланцевых соединений 9 и с помощью соединительных патрубков, проходящих через отверстия в патрубке воздухоподводящего потока 2, который снабжен теплоизоляцией 10 и кожухом 11. В нижней части кольцевых перегородок 3, 4 и 5 установлены газовые сопла 12, расположенные ярусными рядами, образующими для каждой кольцевой перегородки уширенную зону горения из внутреннего, среднего и наружного рядов газовых сопел. При этом в среднем ряду газовые сопла установлены с вертикальным расположением осей, параллельно оси патрубка воздухоподводящего потока 2, а в наружном и во внутреннем рядах, по отношению к кольцевой перегородке, оси газовых сопел отклонены в разные стороны от вертикального положения в радиальном направлении на угол, не превышающий 45°. Газовые сопла в указанных рядах установлены с одинаковым шагом в чередующемся порядке, с расположением сопла среднего ряда между соплами внутреннего и наружного рядов. В каждом из газовых сопел 12 установлен дисковый завихритель 13, фиксированный насадкой 14. При этом дисковый завихритель 13 снабжен углублением 15 в центре и, по меньшей мере, тремя сквозными отверстиями 16, соединенными пазами 17 с углублением 15, имеющим выход в отверстие 18 насадки 14, выполненное с переменным сечением сужающейся и расширяющейся формы, ускоряющим поток газа. Для сопряжения дискового завихрителя 13 с отверстием 18 насадки 14 контур удлиненной грани 19 паза выполнен по касательной, соединяющей наружные диаметры сквозного отверстия 16 и углубления 15, а короткая грань 20 выполнена параллельно удлиненной с контуром по касательной к сквозному отверстию 16. Газовая горелка также снабжена механизмом зажигания 21, подведенным к отверстию 18 насадки 14.
Газовая горелка работает следующим образом.
Газ, подаваемый через распределительный коллектор 1, поступает в кольцевые перегородки 3, 4 и 5 газовой камеры, расположенные в патрубке воздухоподводящего потока 2 в разных уровнях с учетом размеров зон горения, и, поочередно проходя через газовые сопла 12, воспламеняется от подведенного к каждой кольцевой перегородке механизма зажигания 21, образуя уширенную зону горения благодаря поярусному расположению газовых сопел. Воспламененный газ эффективно отдает тепло проходящему потоку разрыхленного снега, повышая его температуру, обеспечивающую придание свойствам снега возможности уплотнения при воздействии на него нагрузки. При этом выполнение газовой камеры многосекционной с расположением ее кольцевых перегородок в разных уровнях и разных диаметров, а также с нижним расположением кольцевой перегородки меньшего диаметра и с нижним расположением газовых горелок позволяет равномерно повышать температуру всего объема снега, проходящего по патрубку воздухоподводящего потока 2 от разрыхляющего устройства, например от роторного снегоочистителя, и, вследствие этого, не препятствовать проходу снежных включений, а установка в газовых соплах дисковых завихрителей 13 предлагаемой конструкции улучшает перемешивание газа с воздухом, обеспечивает полноту сгорания газа и повышает КПД горелки.
Таким образом, заявляемая газовая горелка позволяет достичь более высокий технический результат, который заключается в повышении температуры проходящего потока снега, в более эффективной отдаче тепла по всему объему и в повышении КПД газовой горелки.
Газовая горелка, содержащая газовую камеру с газовыми соплами, патрубок подачи газа в газовую камеру и патрубок воздухоподводящего потока с включениями разрыхленного снега, отличающаяся тем, что газовая камера выполнена многосекционной в виде кольцевых перегородок из труб, расположенных в патрубке воздухоподводящего потока, а патрубок подачи газа выполнен в виде распределительного коллектора, ось которого расположена параллельно оси патрубка воздухоподводящего потока с внешней его стороны, кольцевые перегородки, образующие секции газовой камеры, выполнены с разными наружными диаметрами и установлены в патрубке воздухоподводящего потока коаксиально на разных уровнях с нижним расположением перегородки меньшего диаметра, в нижней части кольцевых перегородок установлены газовые сопла, расположенные ярусными рядами, образующими для каждой кольцевой перегородки уширенную зону горения из внутреннего, среднего и наружного рядов газовых сопел, при этом в среднем ряду газовые сопла установлены с вертикальным расположением осей, параллельно оси патрубка воздухоподводящего потока, а в наружном и во внутреннем рядах, по отношению к кольцевой перегородке, оси газовых сопел отклонены в разные стороны от вертикального положения в радиальном направлении на угол, не превышающий 45°, причем сопла в указанных рядах установлены в чередующемся порядке, с расположением сопла среднего ряда между соплами внутреннего и наружного рядов, каждое сопло дополнительно снабжено насадкой, имеющей отверстие переменного сечения сужающейся и расширяющейся формы, и дисковым завихрителем, сопряженным с отверстием насадки, при этом дисковый завихритель снабжен углублением в центре и по меньшей мере тремя сквозными отверстиями, соединенными пазами с углублением, имеющим выход в отверстие переменного сечения насадки сопла, причем контур удлиненной грани паза выполнен по касательной, соединяющей наружные диаметры сквозного отверстия и углубления, а короткая грань выполнена параллельно удлиненной с контуром по касательной к сквозному отверстию.
