ГОРЕЛОЧНОЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области энергетики, а конкретно, к горелочным устройствам для сжигания жидкого топлива и предназначена для использования на транспортном средстве в предпусковых подогревателях, а также в различных отопительных приборах.
Известно горелочное устройство, содержащее топочную камеру с цилиндрической ограничительной стенкой по периметру, с торцевой ограничительной стенкой, в которой выполнено центральное отверстие с входящим коаксиально с осью в топочную камеру соплом подачи воздуха, на боковой поверхности которого выполнено не менее двух рядов разнесенных по высоте сопла одинаковых по количеству и симметрично размещенных продольных щелевых отверстий, причем каждое отверстие верхнего ряда размещено на линии, равноудаленной от двух ближайших нижних отверстий, завихритель потока воздуха, формирователь вихревых потоков, расположенный между соплом подачи воздуха и испарительной капиллярной структурой, размещенной, как на цилиндрической, так и на торцевой ограничительных стенках топочной камеры, с внутренней стороны цилиндрической ограничительной стенки расположена испарительная капиллярная структура, штуцер для установки свечи, жаровая труба и стабилизатор пламени, а также завихритель и сопло подачи воздуха, размещенное соосно внутри основного сопла подачи воздуха, причем на его боковой выступающей поверхности выполнено не менее одного ряда щелевых отверстий (патент №2206825, МПК F 23 D 5/06, опубл, 20.06.2003).
Известен предпусковой подогреватель, содержащий котел для подогрева жидкости, камеру сгорания с выпускным патрубком, горелку с топливопроводом, запорный топливный вентиль, в котором горелка выполнена в виде цилиндрической трубы, с размещенным в ней испарителем
из металлического губчатого материала и предусматривает ее работу, как на газовом, так и на жидком топливах. Горелка снабжена пусковым устройством, содержащим испаритель жидкого топлива и воспламенитель соответственно с массовым и изолированным электродом для образования искрового разряда между ними, причем роль испарителя выполняет металлический губчатый материал. Изобретение обеспечивает повышение эффективности действия подогревателя путем увеличения полноты сгорания топлива, стабильности работы системы питания, а также расширение диапазона используемых сортов и видов автомобильных топлив, улучшение эксплуатационных характеристик (патент РФ №2168651 МПК 7 F 02 N 17/04, опубл. 2001.06.10).
Известна испарительная горелка для отопительного прибора, работающего на жидком топливе, содержащая камеру сгорания с передней торцевой стенкой и радиальными отверстиями для подвода воздуха, воздухопроводом и топливопроводом, имеющим подводящий патрубок, на котором посредством держателя установленного с воздушным зазором по отношению к передней торцовой стенке камеры сгорания, закреплен испарительный элемент из жароупорного пористого материала (патент №1342432, МПК F 23 D 5/06, опубл. 30.09.87 г., Бюл. №36).
Известна испарительная горелка, ближайшая по технической сущности к заявляемой полезной модели и принятая за прототип, содержащая камеру сгорания, по оси которой установлен испарительный элемент из жароупорного материала с полостью для приема топлива, форкамерой воспламенения, при этом испарительный элемент имеет высокую теплопроводность, выполнен пористым и установлен в камере сгорания с кольцевым зазором для сжигания просачивающегося топлива на наружной поверхности элемента (а.с. №361586, МПК F 23 D 5/06, F 23 D 3/40, опубл. 07.12.1973 г., Бюл. №1). В известной горелке интенсивность горения не достаточно высокая, что приводит к снижению мощности и КПД горелки, а
также к большому содержанию токсичных веществ в продуктах сгорания, из-за неполного сгорания топлива.
Технический результат, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель заключается в повышении полноты сгорания жидкого топлива, путем интенсификации процесса сжигания, повышении мощности и КПД горелочного устройства.
К
K
Технический результат достигается тем, что в горелочном устройстве, содержащем камеру сгорания с отверстиями для подвода в нее воздуха, на входе которой установлен испарительный элемент, сообщенный с каналом подвода топлива, запальный элемент, расположенный по оси камеры сгорания и установленный в форкамере воспламенения, в которой имеются отверстия для подвода в нее воздуха, новым является то что, камера сгорания установлена в корпусе с образованием охватывающего ее кольцевого канала с закрытым выходным торцем, сообщенного с системой подвода воздуха, отверстия для подвода воздуха в камеру сгорания расположены вблизи ее выходного сечения и снабжены соплами, оси которых ориентированы по касательной к мнимой окружности радиусом R<R-r, где: R - радиус мнимой окружности; R - радиус камеры сгорания; r - радиус сопла, при этом сопла или их верхние части расположены в кольцевом канале, а их входные сечения имеют косой срез и ориентированы навстречу набегающему потоку. Высота цилиндрической части каждого сопла 1>1,0d, где d - диаметр сопла. Испарительный элемент из жаростойкого пористого материала выполнен плоским, расположен по всей поверхности передней торцевой стенки камеры сгорания, имеет центральное отверстие и за ним в камере сгорания установлен экран. Для подсоединения к системе подвода воздуха на корпусе имеется патрубок с тангенциальным входом в кольцевой канал.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1 и фиг 2.
Фиг.1 - продольный разрез горелочного устройства.
Фиг.2 - вид А-А фиг.1.
Здесь: 1 - камера сгорания; 2 - корпус; 3 - кольцевой канал; 4 - патрубок подвода воздуха в кольцевой канал 3; 5 - выходной торец кольцевого канала 3; 6 - сопла подвода воздуха в камеру сгорания 1; 7 - косой срез верхней части сопла 6; 8 - испарительный элемент; 9 - канал подвода топлива к испарительному элементу 8; 10 - центральное отверстие в испарительном элементе 8; 11 - экран; 12 - запальный элемент; 13 - форкамера воспламенения; 14 - отверстия для подвода воздуха в форкамеру воспламенения 13; 15 - выходное сопло.
K
K
Горелочное устройство содержит камеру сгорания 1, установленную в корпусе 2 с образованием охватывающего ее кольцевого канала 3 с закрытым выходным торцем 5, сообщенного с системой подвода воздуха посредством патрубка 4, расположенного на корпусе 2 и имеющего тангенциальный вход в кольцевой канал 3. На боковой поверхности камеры сгорания 1 вблизи ее выходного сечения имеются отверстия для подвода воздуха, снабженные соплами 6. На входе камеры сгорания 1 установлен испарительный элемент 8 из жаростойкого пористого материала, сообщенный с каналом подвода топлива 9. Испарительный элемент 8 выполнен плоским, расположен по всей поверхности передней торцевой стенки камеры сгорания 1, имеет центральное отверстие 10. За испарительным элементом 8 в камере сгорания 1 установлен экран 11. Запальный элемент 12 расположен по оси камеры сгорания 1 и установлен в форкамере воспламенения 13, в которой имеются отверстия 14 для подвода в нее воздуха. Сопла 6 подвода воздуха в камеру сгорания 1 или их верхние части расположены в кольцевом канале 3, при этом оси сопл 6 ориентированы по касательной к мнимой окружности радиусом R<R-r, где: R - радиус мнимой окружности; R - радиус камеры сгорания; r - радиус сопла, а их входные сечения имеют косой срез 7 и ориентированы навстречу набегающему потоку. Высота цилиндрической части каждого сопла 1>1,0d, где d - диаметр сопла.
На выходе камеры сгорания 1 установлено выходное сопло 15.
Работает горелочное устройство следующим образом.
K
К
Жидкое топливо по каналу 9 подается на испарительный элемент 8 выполненный из жаростойкого пористого материала, пропитывает его и испаряется с его поверхности в сторону камеры сгорания 1 по всей поверхности ее передней торцевой стенки и в сторону форкамеры воспламенения 13, в которой установлен запальный элемент 12. Для запуска горелочного устройства к запальному элементу 12 подается электрический ток. Воздух, необходимый для воспламенения топлива просочившегося через испарительный элемент 8 в форкамеру воспламенения 13 поступает в нее через отверстия 14. За счет нагрева запального элемента 12 топливо интенсивно испаряется и воспламеняется в форкамере воспламенения 13, откуда через центральное отверстие 11 в испарительном элементе 8 распространяется в камеру сгорания 1. Воздух через патрубок 4 закрученным поступает в кольцевой канал 3 и по нему через сопла б, входные сечения которых имеют косой срез и ориентированы навстречу набегающему потоку воздуха, - в камеру сгорания 1. Сопла 6 расположены вблизи выходного сечения камеры сгорания 1, их оси ориентированы по касательной к мнимой окружности радиусом R<R-r, где: R - радиус мнимой окружности; R - радиус камеры сгорания 1; r - радиус сопла 6, а высота цилиндрической части каждого сопла 1>1,0d, где d - диаметр сопла, что обеспечивает формирование направленной струи воздуха внутрь камеры сгорания 1. Сопла 6 могут быть установлены полностью в кольцевом канале 3 или частично заглублены внутрь камеры сгорания 1.
Струи воздуха, вытекающие из сопл 6, образуют в камере сгорания 1 высокотурбулизированный вихревой поток, в котором происходит интенсивное перемешивание и сгорание горючей смеси на коротком участке.
Экран 1 установленный в камере сгорания за испарительным элементом способствует более интенсивному испарению жидкого топлива с испарительного элемента 8.
При использовании горелочного устройства в предпусковом подогревателе двигателя внутреннего сгорания или в отопительных приборах поток высокотемпературных газов взаимодействует с холодной поверхностью теплообменника, охлаждается и через выхлопную трубу выходит наружу (на фиг. не показано). При использовании горелочного устройства как самостоятельного источника нагрева, например обработка поверхностей, обжиг кирпича в печах и т.д., оно снабжено выходным соплом 15.
Таким образом, в предлагаемом горелочном устройстве за счет интенсивного испарения жидкого топлива и интенсификации процесса сгорания повышается полнота сгорания топлива, мощность и КПД, а также снижается содержание вредных веществ в продуктах сгорания.