ПНЕВМОИМПУЛЬСНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к котельному оборудованию и может быть использована для воздушной очистки конвективных поверхностей нагрева от осевших продуктов сгорания топлива.
Известна пневмоимпульсная установка, содержащая накопительный ресивер, устройство для создания пульсации воздуха, подаваемого к очищаемым соплам, источник сжатого воздуха и пульт управления (см. пат. США №4604050,1986 г.)
Недостаток этой установки - слабый динамический напор сжатого воздуха, снижающий эффективность очистки котлоагрегата от отложений из-за большого количества сопел ненаправленного действия, по которым проходит воздух, расположенных в донной части водонагревательного котла и соединенных между собой в единую систему.
Известна также пневмоимпульсная установка, содержащая накопительный ресивер, компрессор низкого давления, выхлопное сопло, и мембранный клапан, содержащий корпус, разделенный упругой, нормально прижатой к приемному отверстию выхлопного сопла, мембраной на изолированные полости, одна из которых соединена с компрессором низкого давления и связана с атмосферой через быстродействующий спускной клапан, а вторая соединена с полостью ресивера и содержит приемное отверстие выхлопного сопла (см. пат РФ №2194938, 2002 г.).
Недостаток этой установки - не обеспечен плавный переход сжатого воздуха из ресивера в выхлопное сопло, вследствие чего, часть энергии сжатого воздуха расходуется не на формирование ударной воздушной струи, а на вихреобразование на входе в сопло и, соответственно, преодоление аэродинамического сопротивления воздухоподводящего тракта. В результате снижается сила удара и эффективность очистки котлоагрегата от отложений (или повышается расход воздуха и времени на очистку). Кроме того, не обеспечивается высокая работоспособность
мембраны (из-за быстрого старения и разрушения ее материала), особенно, при размещении выхлопного сопла в высокотемпературной зоне котлоагрегата, например, поворотной камере.
Задача на решение которой направлено заявленное решение выражается в увеличении силы ударной воздушной струи и повышении работоспособности установки.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности эффективной работы устройства вне зависимости от теплонапряженности его рабочей зоны, кроме того, обеспечивается повышенная (по сравнению с прототипом) скорость движения ударной воздушной струи.
Поставленная задача решается тем, пневмоимпульсная установка, содержащая накопительный ресивер, компрессор низкого давления, выхлопное сопло, и мембранный клапан, содержащий корпус, разделенный упругой, нормально прижатой к приемному отверстию выхлопного сопла, мембраной на изолированные полости, одна из которых соединена с компрессором низкого давления и связана с атмосферой через быстродействующий спускной клапан, а вторая соединена с полостью ресивера и содержит приемное отверстие выхлопного сопла, отличается тем, что кромка приемного отверстия выхлопного сопла выполнена обтекаемой, кроме того, верхняя часть полости выхлопного сопла снабжена средством подачи в нее воздуха, связанным воздуховодом с источником воздуха. Кроме того, средство подачи воздуха выполнено в виде кольцевого коллектора герметично закрепленного на стенке выхлопного сопла, связанного воздуховодом с источником воздуха и сообщающегося с полостью выхлопного сопла посредством отверстий, выполненных в его стенках и расположенных симметрично относительно продольной оси сопла. Кроме того, источник воздуха, снабжен средством его охлаждения. Кроме того, в качестве источника воздуха использован дутьевой вентилятор котлоагрегата.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствуют о соответствии предлагаемого технического решения критерию «новизна».
При этом совокупность отличительных признаков формулы полезной модели позволяет обеспечить решение поставленной задачи, а именно увеличение силы ударной воздушной струи и повышение работоспособности установки.
На фиг.1 показан общий вид установки; на фиг.2 показан разрез вдоль продольный оси выхлопного сопла.
Конструктивные особенности пневмоимпульсной установки поясняются примером. Установка может размещаться над конвективной шахтой в традиционном месте расположения системы дробеочистки в существующих котельных агрегатах.
Пневмоимпульсная установка содержит накопительный ресивер 1, компрессор низкого давления 2, выхлопное сопло 3 (одно или несколько, в зависимости от конкретных условий) и мембранный клапан, содержащий корпус 4, разделенный упругой, нормально прижатой к приемному отверстию выхлопного сопла, мембраной 5 на изолированные полости 6 и 7, при этом полость 6 соединена с компрессором низкого давления 2 и также связана с атмосферой 8 через быстродействующий спускной клапан 9, а полость 7 соединена с полостью ресивера 1 и содержит приемное отверстие 10 выхлопного сопла 3, при этом, кромка 11 сопла выполнена обтекаемой, кроме того, верхняя часть 12 полости выхлопного сопла снабжена средством подачи в нее воздуха, выполненным в виде кольцевого коллектора 13, герметично закрепленного на стенке выхлопного сопла, связанного воздуховодом 14 с источником воздуха 15 (в качестве которого может быть использован дутьевой вентилятор котлоагрегата) и сообщающегося с полостью выхлопного сопла 3 посредством отверстий 16, выполненных в его стенках и расположенных симметрично, относительно продольной оси
17 сопла. Кроме того, источник воздуха 15, снабжен средством его охлаждения 18. Кроме того, показан котлоагрегат 19. Узлы и детали, упомянутые выше, не отличаются от известных, используемых по сходному назначению. Профиль кромки 11 определяется рабочими характеристиками установки, при этом, целесообразно использовать профиль показанный на фиг.2, поскольку он исключает возможность вихреобразования в полости сопла. Кроме того, в состав установки входит комплект контрольно-измерительных приборов и пульт управления (на чертежах не показаны) которые монтируются и испытываются перед пуском котлоагрегата в работу.
Работа пневмоимпульсной установки основана на накоплении в ресивере 1 и сбросе через выхлопные сопла 3 сжатого воздуха низкого давления (0,4 ... 0,8 МПа) в конвективную часть котлоагрегата 19. Скорость сброса определяется быстродействием спускных клапанов 8. Включение пневмоимпульсной установки осуществляется периодически в режиме автоматического или ручного управления, в зависимости от того, насколько температура уходящих газов превышает величины, отмеченные в режимных указаниях. Выбор режима управления также зависит от уровня загрязненности конвективных поверхностей нагрева, превышающего допустимые нормы, или от установленной режимными указаниями периодичности. Пуск пневмоимпульсной установки производится с пульта управления. В режиме автоматической очистки по мере наполнения газовоздушной смесью накопительного ресивера, 1 и достижения в нем рабочего давления сброс-очистка производится автоматически. При ручном регулировании оператор котла производит очистку попеременным или одновременным сбросом газовоздушной смеси из полости 7, нажатием соответствующей кнопки на пульте управления. Скорость заполнения накопительного ресивера 1 и периодичность сброса определяется производительностью установки, но не более двух раз в минуту. Работа пневмоимпульсной установки производится при теплопроизводительности
котельного агрегата не более 70% от номинальной. Уровень разрежения в топке в момент проведения чистки устанавливается при пусконаладочных работах котлоагрегата и заносится в режимные указания. Величина разрежения в топке при работе установки должна быть не более 10 мм вод.ст. Обслуживающий персонал, производящий очистку поверхностей нагрева, руководствуется режимными указаниями, которые определяют показатели работы котлоагрегата совместно с режимной картой, не допуская изменения их в переделах, больше указанных в инструкции. Отключение пневмоимпульсной установки производится в ручном и автоматическом режиме путем поворота тумблера "Питание" на пульте управления (на чертежах не показаны).
Пневмоимпульсная установка работает следующим образом. Воздух подается одновременно в накопительный ресивер 1 и в полость 6 мембранного клапана пневмоимпульсной установки, таким образом, давление в полостях 6 и 7 одинаково и мембрана 5 прижата к кромке 11 приемного отверстия выхлопного сопла 3 (герметично перекрывая проход, не позволяя воздуху, накапливаемому в ресивере 1, перетекать под мембрану 7). При достижении заданного давления, например 0,6 МПа, срабатывает быстродействующий спускной клапан 8, и воздух из полости 6 мембранного клапана быстро сбрасывается в атмосферу. Давление в этой полости резко падает до уровня атмосферного, и мембрана 5 отходит от кромки 11 приемного отверстия 10 выхлопного сопла 3, открывая проход для сжатого воздуха, накопленного в ресивере 1, и позволяет ему проходить по выхлопному соплу 3, воздействуя затем на загрязненные поверхности. Процесс обтекания потоком воздуха обтекаемой кромки 11 приемного отверстия 10 выхлопного сопла 3 идет без вихреобразования (неизбежного в прототипе) т.е. обеспечивается плавный переход сжатого воздуха из ресивера в выхлопное сопло 3, вследствие чего, энергия сжатого воздуха полностью расходуется на формирование ударной
воздушной струи, и не тратится на вихреобразование на входе в сопло, что повышает энергонасыщенность ударной воздушной струи.
Эффект очистки пропорционален объему камер ресивера и развиваемому в них давлению, которое для конкретной конструкции импульсной установки зависит от концентраций и единичного объема газовоздушной смеси и скорости потока.
Одновременно с включением в работу котлоагрегата включают в работу источник воздуха 15 и ведут подачу воздуха (по воздуховоду 14 в полость кольцевого коллектора 13 и далее через отверстия 16) в верхнюю часть 12 полости выхлопного сопла 3. Тем самым здесь создается защитная воздушная подушка изолирующая мембрану от контакта с тепловым потоком поступающим через открытую со стороны котла полость сопла 3. При использовании в качестве источника воздуха 15 дутьевого вентилятора котлоагрегата, обеспечивается «автоматическое» включение «тепловой защиты мембраны» при запуске котлоагрегата 19 в работу. Если источник воздуха 15, снабжен средством его охлаждения 18, это позволяет либо вообще минимизировать расход воздуха через кольцевой коллектор 13, либо разместить выхлопное сопло 3 в непосредственной близости от теплонапряженных поверхностей.