ЗАПАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
IGNITING DEVICE

Изобретение относится к вспомогательным горелкам, предназначенным для зажигания главных горелок, установленных в топочном пространстве.
Известно запальное устройство, содержащее трубчатый корпус с патрубком для подачи горючей смеси и камерой воспламенения. В трубчатом корпусе установлена кольцевая перегородка. Вокруг оси кольцевой перегородки выполнены отверстия. По оси кольцевой перегородки расположен перфорированный пламенепровод, имеющий стабилизирующий насадок на свободном конце. Перед кольцевой перегородкой установлен патрубок для подачи горючей смеси. За кольцевой перегородкой по ходу движения горючей смеси расположена камера воспламенения, охватывающая пламенепровод. В торцевой стенке корпуса установлен смотровой глазок (авт. свид. СССР №800499, F23Q 9/02, опубл. 1979).
Известен и запальник, содержащий цилиндрический корпус с окнами для подсоса воздуха. В широкой части корпуса по его оси с зазором относительно внутренней поверхности установлена камера воспламенения, выполненная с радиальными отверстиями на боковой поверхности и выходным соплом. В зазоре между камерой воспламенения и корпусом установлена заглушка. В камере воспламенения установлены электрод зажигания и контрольный электрод. По оси корпуса установлено газовое сопло для подачи газа в запальник. Вокруг газового сопла расположены окна для подсоса воздуха (авт. свид. СССР №1455153, F23Q 9/00, опубл. 30.01.1989).
Газ, подаваемый в запальник через газовое сопло, подсасывает воздух, поступающий через окна для подсоса воздуха, и смешивается с ним. Образующаяся газовоздушная смесь распределяется в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью корпуса и камерой воспламенения. После чего поступает через радиальные отверстия в камеру воспламенения, где воспламеняется от электрода зажигания. Горение происходит у внутренней поверхности камеры воспламенения в виде микрофакелов по количеству радиальных отверстий. При наличии пламени ток, поданный на контрольный электрод, фиксируется устройством контроля пламени.
Указанные запальное устройство и запальник конструктивно сложные и работают ненадежно в условиях перепадов давления, турбулентных завихрений и высоких скоростей движения газовой среды в топочном пространстве.
Наиболее близким к предлагаемому запальному устройству является известное устройство контроля горения факельного запальника, описанное в авторском свидетельстве СССР №1455154, F23Q 9/00, опубл. 30.01.1989.
Устройство контроля горения факельного запальника содержит камеру смешения, функционально являющуюся вихревой камерой. На боковой стенке камеры смешения установлен тангенциальный патрубок для подачи в нее под давлением и закручивания смеси запального газа и воздуха. На торцевой стенке камеры смешения установлена свеча зажигания для воспламенения топливовоздушной смеси. В камере смешения установлен датчик контроля горения для регистрирования температуры и формирования команды на подачу основного топлива в топочное пространство. Датчик температуры расположен на расстоянии (0,4-0,6)D от боковой стенки камеры смешения и расстоянии (1,0-6,0)D от свечи зажигания, где D - внутренний диаметр камеры смешения. Камера смешения соединена с пламяпередающей трубой, выполненной с возможностью удержания факела на ее свободном конце для поджигания основного топлива в топочном пространстве.
При работе этого устройства контроля горения факельного запальника топливовоздушную смесь подают в факельный запальник по тангенциальному патрубку, закручивают в камере смешения, воспламеняют от свечи зажигания и далее пропускают по пламяпередающей трубе. Воспламененная топливовоздушная смесь горит в пламяпередающей трубе с образованием огненного жгута. На выходном конце пламяпередающей трубы образуется факел.
Указанное устройство контроля горения факельного запальника конструктивно простое, но иногда работает ненадежно вследствие влияния на датчик контроля горения резких перепадов температуры и скорости потоков в сечении между вихревой камерой и пламенной трубой. Такие изменения температуры происходят, в частности, под влиянием потоков, создаваемых холодной топливовоздушной смесью, поступающей в камеру смешения по тангенциальному патрубку.
Задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы создать запальное устройство, обладающее более широкими функциональными возможностями дистанционного контроля и более высокой надежностью работы при изменениях длины пламенной трубы и увеличении диаметра вихревой камеры.
Технический результат, достигаемый изобретением, состоит в повышении надежности работы запального устройства при одновременном расширении его функциональных возможностей.
Указанный технический результат достигается тем, что запальное устройство содержит вихревую камеру с патрубком запального газа и тангенциальным патрубком сжатого воздуха, свечу зажигания для воспламенения топливовоздушной смеси в вихревой камере, пламяпередающую трубу и датчик контроля горения. Пламяпередающая труба соединена входным концом с вихревой камерой и выполнена с возможностью удержания факела на выходном конце. Датчик контроля горения установлен в пламяпередающей трубе на расстоянии (0,5÷4,0)D от входного конца пламяпередающей трубы, длина пламяпередающей трубы составляет не менее 10,0D, где D - внутренний диаметр пламяпередающей трубы.
Патрубок запального газа может быть совмещен с тангенциальным патрубком сжатого воздуха в случае подачи в вихревую камеру готовой топливовоздушной смеси.
Расположение датчика контроля горения на расстоянии (0,5÷4,0)D от входного конца пламяпередающей трубы выбрано в зоне стабильного горения закрученной топливовоздушной смеси. Эта зона расположена вне досягаемости холодных потоков запального газа и воздуха, образующихся в вихревой камере, и расположена вне досягаемости турбулентных завихрений топливовоздушной смеси, возникающих на входе в пламяпередающую трубу. Вследствие чего холодные потоки запального газа и воздуха в вихревой камере и турбулентные завихрения топливовоздушной смеси на входе в пламяпередающую трубу не влияют неблагоприятно на датчик контроля горения, что повышает надежность контролирования горения и надежность работы запального устройства.
За счет длины пламяпередающей трубы, составляющей не менее 10,0D, устранено неблагоприятное влияние на работу запального устройства и датчика контроля горения, перепадов давления, турбулентных завихрений и высоких скоростей движения газовой среды, возникающих в топочном пространстве, что повышает надежность работы запального устройства при изменении длины пламенной трубы и увеличении диаметра вихревой камеры. Функциональные возможности запального устройства при этом расширяются.
Сигналы от датчика контроля горения могут быть использованы для управления подачей запального газа в запальное устройство и управления подачей основного топлива в топочное пространство.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлено запальное устройство, вид сбоку в разрезе.
Запальное устройство содержит вихревую камеру 1, пламяпередающую трубу 2 и датчик 3 контроля горения. На вихревой камере 1 установлены патрубок 4 запального газа, тангенциальный патрубок 5 сжатого воздуха и свеча 6 зажигания для воспламенения топливовоздушной смеси. Пламяпередающая труба 2 соединена входным концом 7 с вихревой камерой 1 и выполнена с возможностью образования факела 8 на ее выходном конце 9. Датчик 3 контроля горения установлен в пламяпередающей трубе 2 на расстоянии L от ее входного конца 7, составляющем от 0,5 до 4,0 внутреннего диаметра D пламяпередающей трубы 2. При горении топливовоздушной смеси в пламяпередающей трубе 2 образуется огненный жгут 10.
Работает запальное устройство следующим образом.
В вихревую камеру 1 подают сжатый воздух по тангенциальному патрубку 5 и запальный газ по патрубку 4. В случае подачи в вихревую камеру 1 готовой топливовоздушной смеси ее подают по тангенциальному патрубку 5 сжатого воздуха. Патрубок 4 запального газа при этом может быть совмещен с тангенциальным патрубком 5 сжатого воздуха или отключен.
Сжатый воздух, поступающий в вихревую камеру 1, закручивает топливовоздушную смесь. Закрученная топливовоздушная смесь, после поджигания от свечи 6 зажигания, горит в пламяпередающей трубе 2 с образованием огненного жгута 10, протяженного по ее длине, и образованием факела 8 на выходном конце 9 пламяпередающей трубы 2. Огненный жгут 10 поддерживает устойчивое горение факела 8 и предотвращает его срыв с выходного конца 9 пламяпередающей трубы 2 под действием перепадов давления, турбулентных завихрений и высоких скоростей движения газовой среды, возникающих в топочном пространстве (на чертеже не показано).
Датчик 3 контроля горения регистрирует температуру в интервале между предварительно установленными нижним и верхним граничными значениями и подает электрические сигналы для осуществления управляющих и защитных мероприятий.
При понижении температуры в зоне расположения датчика 3 контроля горения до нижнего граничного значения, а также при повышении температуры до верхнего граничного значения, датчик 3 контроля горения подает командный сигнал. В соответствии с этим командным сигналом может быть прекращена подача запального газа в вихревую камеру 1 и прекращена подача основного топлива в топочное пространство.
Запальное устройство обладает конструктивной простотой и технологически просто в изготовлении.