УСТАНОВКА ДЛЯ ТАЯНИЯ СНЕГА
SNOW MELTING UNIT

Изобретение относится к средствам принудительного таяния снега и может быть использовано при очистке от снега территорий разного назначения, например городского и коммунального хозяйства, транспортных и промышленных предприятий, автомобильных стоянок и парковок, а также для нагревания воды.
Известна снеготаялка, содержащая самоходное шасси, на котором смонтировано горелочное устройство и ванна для таяния снега, в задней части которой расположена часть горелочного устройства, предназначенная для нагревания загруженного в ванну снега (авторское свидетельство SU 305233, E01H 5/10, опубл. 04.06.1971 г.). Для очистки ванны от включений в процессе непрерывного снеготаяния часть дна ванны выполнена в виде мембраны, связанной с вибраторами. Мембрана имеет уклоны в стороны пескосборников. Пескосборники расположены в нижней части дна ванны и связаны с вибраторами. Каждый из пескосборников выполнен с затвором, подвижная часть которого расположена в ванне и соединена с силовым цилиндром. Для поворота дверок пескосборников предусмотрены гидроприводы.
Снег загружают в ванну, предварительно заполненную водой, где он плавится за счет тепла, получаемого в результате сжигания топлива в горелочном устройстве. Для очистки пескосборников от скопившегося песка и грязи без прерывания работы снеготаялки оператор закрывает затворы, изолируя при этом ванну от пескосборников, открывает дверки пескосборников и включает вибраторы. Под действием вибрации накопившиеся песок и грязь удаляются из пескосборников.
Указанная снеготаялка конструктивно сложная и работает с высокими удельными затратами энергии на таяние снега, что сужает возможности ее применения.
Известна и снеготаялка, содержащая раму, на которой установлены загрузочный бункер, камера таяния, источник тепла, интенсификатор, устройство для слива воды. Для ускорения таяния снега интенсификатор выполнен в виде генератора волнового излучения (авторское свидетельство SU 443145, E01H 5/10, опубл. 1972 г.).
Известна также передвижная снеготаялка, содержащая раму, камеру нагрева и газовую горелку, соединенную с источником горючей смеси под давлением (патент на изобретение RU 2268335, E01H 5/10, опубл. 20.01.2006 г.). Рама выполнена с ячейками, в которых размещены рабочий и запасные баллоны с горючей смесью под давлением. Камера нагрева выполнена в виде металлической конусной трубы, имеющей приемную и выходную горловины. Конусная труба наклонена в сторону выходной горловины и прикреплена к раме посредством стоек. Камеру нагрева охватывает кольцевая горелка с форсунками. Горелка соединена с рабочим баллоном горючей смеси под давлением и снабжена съемными насадками для удобства слива талой воды в водяной коллектор или автоцистерну.
Снег загружают в камеру нагрева через приемную горловину и растапливают за счет ее нагревания снаружи кольцевой горелкой. Температуру нагрева камеры нагрева регулируют в зависимости от температуры окружающей воздушной среды посредством изменения подачи в горелку горючей смеси под давлением.
Эта снеготаялка конструктивно сложная, имеет низкий коэффициент полезного действия из-за малой полноты сгорания топлива на открытом воздухе и высоких потерь тепла на излучение во внешнюю среду. Кроме того, передвижная снеготаялка рассчитана только на таяние снега, что сужает ее функциональные возможности.
Наиболее близкой к предлагаемой установке для таяния снега является известная высокопроизводительная снеготаяльная установка (патент на изобретение RU 2391460, E01H 5/10, опубл. 10.06.2010 г.). Установка содержит раму, камеру нагрева с загрузочным отверстием для загрузки снега и разгрузочным патрубком для слива воды, по меньшей мере, одну жаровую трубу, установленную в камере нагрева, горелку, установленную с возможностью подключения к источнику топлива, и воздуходувку. Камера нагрева представляет собой прямоугольный контейнер с боковыми стенками и дном. В полости камеры нагрева установлены параллельно друг другу стальные трубы с наружным диаметром от 4 до 10 дюймов и более. Каждая труба выполнена с подводящей секцией, выполняющей функцию жаровой трубы, и соединена с отдельным нагревательно-воздуходувным устройством, представляющим собой сборку из серийно выпускаемой мазутной горелки и воздуходувки. Воздуходувка может быть установлена выше мазутной горелки или объединена с мазутной горелкой.
Серийно выпускаемая мазутная горелка создает короткий по длине факел, направленный в подводящую секцию. Образующиеся при горении факела газообразные продукты горения препятствуют распространению пламени по длине подводящей секции и догоранию топлива. При этом топливо сгорает не полностью, а подводящая секция нагревается неравномерно по длине, что снижает коэффициент полезного действия установки.
Кроме того, известная снеготаяльная установка конструктивно сложная и имеет узкие функциональные возможности, поскольку рассчитана только на таяние снега.
Задача изобретения состоит в том, чтобы повысить коэффициент полезного действия установки при одновременном конструктивном упрощении установки и расширении ее функциональных возможностей.
Технический результат, достигаемый предлагаемым изобретением, состоит в повышении коэффициента полезного действия установки при одновременном ее конструктивном упрощении и расширении функциональных возможностей.
Указанный технический результат достигается тем, что установка для таяния снега содержит раму, камеру нагрева с загрузочным отверстием для загрузки снега и разгрузочным патрубком для слива воды, по меньшей мере, одну жаровую трубу, установленную в камере нагрева, горелку, установленную с возможностью подключения к источнику топлива, и воздуходувку. Горелка выполнена в виде сообщающихся между собой вихревой камеры и жаровой трубы. Воздуходувка соединена с вихревой камерой возможностью закручивания топливовоздушной смеси в вихревой камере и подачи закрученной топливовоздушной смеси из вихревой камеры в жаровую трубу. Жаровая труба выполнена с возможностью горения в ней закрученной топливовоздушной смеси и образования протяженного вдоль жаровой трубы пламенного жгута.
Установка для таяния снега может дополнительно содержать коллектор, причем воздуходувка и источник топлива соединены с коллектором, а коллектор соединен с вихревой камерой.
Между источником топлива и вихревой камерой может быть установлен регулятор расхода топлива.
Между воздуходувкой и вихревой камерой может быть установлен регулятор расхода воздуха.
Внешняя поверхность жаровой трубы может быть выполнена с ребрами для увеличения поверхности теплопередачи.
На вихревой камере может быть установлена электрическая свеча зажигания с возможностью подключения к источнику тока.
Вихревая камера, сообщающаяся с жаровой трубой, и воздуходувка, соединенная с вихревой камерой с возможностью закручивания топливовоздушной смеси в вихревой камере, обеспечивают подачу закрученной топливовоздушной смеси из вихревой камеры в жаровую трубу.
Жаровая труба, выполненная с возможностью горения в ней закрученной топливовоздушной смеси, позволяет удлинить зону горения топлива в жаровой трубе и увеличить продолжительность контактирования топлива с пламенем, что повышает полноту сгорания топлива и увеличивает коэффициент полезного действия установки. При этом в жаровой трубе закрученная тотопливновоздушная смесь, перемещаясь по винтовой траектории, может расслаиваться с образованием в центральной части воздушного канала для подтока воздуха и горением топлива в виде протяженного вдоль жаровой трубы пламенного жгута. Топливовоздушная смесь, движущаяся по винтовой траектории вдоль пламенного жгута, может продолжительное время находиться в зоне воздействия пламени и сгорать полностью. При этом повышается равномерность нагрева жаровой трубы по ее длине и, следовательно, повышается равномерность передачи тепла от жаровой трубы растапливаемому снегу и/или воде. В результате повышается коэффициент полезного действия установки.
Воздуходувка и источник топлива могут быть соединены с вихревыми камерами непосредственно, что позволяет смешивать компоненты топливовоздушной смеси в вихревых камерах. В другом конструктивном исполнении установки воздуходувка и источник топлива могут быть соединены с вихревыми камерами через коллектор для смешивания компонентов топливовоздушной смеси и последующего распределения полученной топливовоздушной смеси по вихревым камерам.
Регулятор расхода топлива и регулятор расхода воздуха позволяют регулировать соотношение смешиваемых компонентов топливовоздушной смеси в зависимости от вида топлива, температуры воздушной среды, условий эксплуатации.
Внешняя поверхность жаровой трубы выполнена с ребрами для увеличения поверхности теплопередачи, что позволяет ускорить таяние снега и нагрев воды за счет более интенсивной передачи тепла от жаровой трубы.
Электрическая свеча зажигания, установленная на вихревой камере с возможностью подключения к источнику тока, обеспечивает возможность удобного поджигания топливовоздушной смеси.
Сущность изобретения поясняется чертежом.
На фиг.1 изображен продольный вид на установку для таяния снега с открытыми крышками и частичным разрезом без схемы подачи топливной смеси в горелку.
На фиг.2 изображен вид сверху на установку для таяния снега со снятыми крышками и со схемой подачи топливной смеси в горелку.
Установка содержит раму 1, камеру нагрева 2 с загрузочным отверстием 3 для загрузки снега и разгрузочным патрубком 4 для слива воды, горелку 5, источник топлива 6 и воздуходувку 7. Горелка 5 выполнена в виде, сообщающихся между собой, вихревой камеры 8 и жаровой трубы 9. Источник топлива 6 соединен с вихревой камерой 8 посредством топливного трубопровода 10, регулятора 11 расхода топлива, коллектора 17, трубопровода 13 и тангенциального патрубка 14, установленного на вихревой камере 8. Воздуходувка 7 соединена с вихревой камерой 8 посредством регулятора 15 расхода воздуха, коллектора 17, трубопровода 13 и тангенциального патрубка 14. На топливном трубопроводе 10 установлен манометр 16, а на коллекторе 17 - манометр 12. Жаровые трубы 9 размещены в камере нагрева 2, прикреплены к передней 18 и задней 19 стенкам камеры нагрева 2 и выполнены с ребрами 20. На вихревой камере 8 установлена электрическая свеча зажигания 21 с возможностью подключения к источнику тока 22 через выключатель 23. В процессе горения топлива в жаровой трубе 9 образуется протяженный вдоль жаровой трубы 9 пламенный жгут 24 (фиг.1). К камере нагрева 2 прикреплены крышки 25 шарнирами 26 и прикреплен кожух 27. Рама 1 установлена на колесах 28 и снабжена сцепным устройством 29 для соединения с транспортным средством (на чертеже не показано). Для визуального контроля горения, происходящего в жаровых трубах 9, в кожухе 27 выполнены отверстия 30.
Работает установка следующим образом.
Крышки 25 открывают и устанавливают в положение, изображенное на фиг.1. Загружают снег и лед в камеру нагрева 2 через загрузочное отверстие 3 и закрывают крышки 25. Регулятором 15 расхода воздуха открывают подачу воздуха от воздуходувки 7 и открывают подачу топлива от источника топлива 6 регулятором 11 расхода топлива. Давление в топливном трубопроводе 10 и коллекторе 17 контролируют по манометрам 16 и 12 соответственно. Воздух и топливо смешиваются в коллекторе 17, образуя топливовоздушную смесь, которая поступает в вихревые камеры 8 по трубопроводам 13 и тангенциальным патрубкам 14. Топливовоздушная смесь, втекающая в вихревую камеру 8 по тангенциальному патрубку 14, закручивается и далее поступает в жаровую трубу 9. Закрученную в вихревой камере 8 топливовоздушную смесь поджигают посредством свечи зажигания 21, подключаемой к источнику тока 22 выключателем 23. При горении закрученной топливовоздушной смеси в жаровой трубе 9 образуется протяженный пламенный жгут 24, распространяющийся по длине жаровой трубы 9 (фиг.1). Топливовоздушная смесь, движущаяся по винтовой траектории вдоль протяженного пламенного жгута 24, полностью сгорает в жаровой трубе 9, а жаровая труба нагревается равномерно по длине, что повышает коэффициент полезного действия установки. Жаровая труба 9 излучает тепло в камеру нагрева 2 через свою внешнюю поверхность и ребра 20, увеличивающие поверхность теплопередачи. Газы, отходящие из жаровых труб 9, проходят между передней стенкой 18 и кожухом 27, нагревая переднюю стенку 18, что позволяет использовать тепло отходящих газов для таяния снега. Талую воду сливают через разгрузочный патрубок 4. Перемещают установку транспортным средством за сцепное устройство 29.
Предлагаемая установка может быть использована не только для таяния снега и льда в холодное время года, но и для нагревания воды в любое время года. Воду для нагрева заливают в камеру нагрева 2 через загрузочное отверстие 3. Функциональные возможности установки при этом расширяются за счет использования в течение всего года.