АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ И ДАВЛЕНИЯ В ЛИНИИ ТРАНСПОРТИРОВАНИЯ ПОТОКА СРЕДЫ
AERODYNAMIC STRUCTURE FOR TEMPERATURE AND PRESSURE CONTROL IN MEDIUM FLOW TRANSFER LINE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству для регулирования температуры и давления в линии транспортирования потока среды, например дымовых газов, поступающих из камер сгорания. Устройство, в частности, предназначено для использования при регулировании отходящих дымовых газов.
Уровень техники
Известны системы регулирования давления в виде заслонок, регуляторов или клапанов, в которых существенной характеристикой является удержание или выпуск среды с помощью подвижных элементов.
Также известны устройства регулирования температуры, в которых используются теплообменники и требуется охлаждение среды для ее контакта с поверхностью теплообмена.
Устройства этого типа очень чувствительны к агрессивности регулируемой среды, в частности среды, которая является коррозионной или склонна к засорению устройства, или к высоким температурам среды. При воздействии таких условий элементы, находящиеся в контакте с потоком среды, подвергаются точечной коррозии, образованию отложений большой толщины, смятию и т.д. Эти явления быстро приводят в неисправное состояние любую систему регулирования, в которой используются элементы, контактирующие с регулируемой средой. Решения, позволяющие уменьшить эти недостатки, могут включать в себя использование дорогостоящих нержавеющих материалов, исполнительных устройств больших размеров и трудоемкое предупредительное техническое обслуживание. Эти решения имеют недостаток, состоящий в том, что они являются дорогостоящими.
Это, в частности, имеет место в отношении отходящих дымовых газов продуктов сгорания и, в частности, линий транспортирования дымовых газов и дымовых труб, установленных на выпусках печей.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения состоит в создании средств регулирования среды, которые защищены от воздействия регулируемой среды.
Указанная задача решена в устройстве регулирования среды, имеющем главный газоход для транспортирования регулируемой среды, при этом газоход снабжен средством нагнетания, по меньшей мере, одной подпиточной среды в главном газоходе избирательно, по меньшей мере, в двух направлениях. Средства для выбора направления нагнетания расположены снаружи газохода.
В настоящем документе термин «подпиточная среда» означает любое вещество, которое имеет свойства среды. Природа подпиточной среды, ее количество, направление ее нагнетания, а также ее переменные термодинамического состояния позволяют регулировать температуру, давление и расход регулируемой среды без воздействия чувствительных подвижных элементов на поток регулируемой среды.
Краткое описание чертежей
Другие характеристики и преимущества изобретения станут понятными после изучения приведенного ниже описания, в частности неограничивающего варианта осуществления изобретения.
В описании дается ссылка на единственный чертеж, на котором показана схема регулирующего устройства по изобретению.
Осуществление изобретения
Со ссылкой на фигуру 1 приводится описание изобретения применительно к газоходу для отвода дымовых газов, соединенному с камерой сгорания, например печью, с целью отвода дымовых газов наружу. Отводящий газоход, как вариант, соединен с устройством очистки дымовых газов для устранения загрязнения дымовых газов перед их выбросом в атмосферу. Направление потока среды показано на фигуре 1 контурной стрелкой.
Регулирующее устройство соединено с газоходом 1 для управления дымовыми газами, образующими регулируемую среду.
Регулирование может применяться для одной или нескольких характеристик дымовых газов, например, для давления и температуры. Регулирование давления дымовых газов позволяет регулировать давление в камере сгорания для обеспечения ее безопасной эксплуатации и предотвращения нежелательного поступления воздуха. Регулирование давления также может быть эффективным в отношении компенсации потерь тяги в вытяжной трубе. Регулирование температуры дымовых газов обеспечивает выполнение требований стандартов по предотвращению загрязнений и оптимизирует работу устройства по очистке дымовых газов, когда газоход снабжен таким устройством.
Устройство содержит главный газоход 1, по которому протекает регулируемая среда и который имеет отвод к газоходу 2 для подачи подпиточной среды. Главный газоход 1 соединен с газоходом для отвода дымовых газов, который составляет участок главного газохода. Газоход 2 снабжен подпиточным клапаном 2.1 и нагнетательным элементом 2.2 для нагнетания подпиточной среды в главный газоход 1 по меньшей мере в двух направлениях.
В этом примере нагнетательный элемент 2.2 состоит из кольцевого короба, окружающего главный газоход 1 и имеющего два выпуска в разных направлениях. Первый выпуск продолжается перпендикулярно направлению потока регулируемой среды (радиальное нагнетание), а второй выпуск ориентирован в направлении потока регулируемой среды (осевое нагнетание). Короб снабжен подвижной задвижкой 2.3, которая установлена в коробе между двумя выпусками и образует средство для выбора направления, в котором нагнетается подпиточная среда. Открывание клапана 2.1 обеспечивает подачу подпиточной среды. Подвижная задвижка 2.3 направляет поток к одному из двух выпусков, но она также может обеспечивать одновременную подачу к обоим выпускам. Поток подпиточной среды распределяется по двум направлениям. Положение подвижной задвижки 2.3 также обеспечивает количественное распределение среды между двумя выпусками. Подвижная задвижка 2.3, установленная в коробе, защищена от потока регулируемой среды и от какого-либо воздействия.
Газоход 2 подпиточной среды соединен с резервуаром, вентилятором, насосом или любым другим устройством, пригодным для подачи вещества с требуемым расходом и/или давлением. Устройства, оказывающие влияние на температуру подпиточной среды, например сопротивление нагревателя или труба нагревателя для прохождения потока горячей воды, намотанная по спирали вокруг газохода, служат для воздействия на температуру подпиточной среды. Клапан также может использоваться для регулирования давления и расхода подпиточной среды.
Таким образом, регулирование среды, подлежащей регулированию, включает этап нагнетания по меньшей мере одной подпиточной среды в газоход, транспортирующий поток регулируемой среды для изменения, по меньшей мере, одной из переменных термодинамического состояния вышеуказанной среды, а также включает этап выбора подпиточной среды. Природа, количество, направление и переменные термодинамического состояния (например, давление, расход, температура) подпиточной среды определяются как функция ожидаемого результата: понижение температуры за счет нагнетания подпиточной среды, которая является более холодной, чем регулируемая среда; повышение входного давления за счет радиального нагнетания среды при давлении, превышающем давление регулируемой среды.
Другие результаты могут быть получены за счет комбинации направления, количества точек нагнетания, их распределения, а также параметров, относящихся к подпиточной среде: тип, количество и переменные термодинамического состояния.
В этом примере регулирование дымовых газов выполняется с помощью воздуха под давлением, который используется в качестве подпиточной среды.
Разумеется, изобретение не ограничивается до описанных вариантов выполнения и распространяется на любые варианты, соответствующие объему изобретения, как определено формулой изобретения.
В частности,
- подвижная задвижка 2.3 может быть заменена двумя клапанами, обратным клапаном, скользящей системой или любым другим средством переключения;
- средство ориентации подпиточных сред может быть реализовано в виде любых пригодных средств и, в частности, в виде обратного клапана, задвижки, ползуна, клапана или поворотного штуцера, расположенного снаружи главного газохода;
- направления нагнетания могут комбинироваться друг с другом;
- нагнетания могут выполняться под углами, которые отличаются от упомянутых углов, например, под углами 10-15° относительно осевого направления главного газохода и/или относительно поперечного направления главного газохода;
- нагнетание может выполняться по всей или части периферии главного газохода;
- нагнетание может выполняться с помощью нескольких точек нагнетания, распределенных по длине и периферии главного газохода;
- подпиточная среда может быть идентична главной среде или отличаться от нее;
- отвод газохода 2 для транспортирования подпиточной среды может быть выполнен в любом направлении; и
- конкретные результаты регулирования (увеличение расхода, изменение ламинарного течения потока и т.д.) могут быть получены посредством тангенциального нагнетания подпиточной среды.