ПРОТИВОТОЧНАЯ ВИХРЕВАЯ ГОРЕЛКА
COUNTERCURRENT VORTEX BURNER

Изобретение относится к устройствам сжигания топлива и может использоваться для сжигания жидких и газообразных топлив в энергоустановках различного назначения.
Известна горелка вихревая противоточная RU 2740240 С1 20.07.2020 МПК F23G 7/06 (2006.01), F23C 1/00 (2006.01), относящаяся к области энергетики. Изобретение содержит камеру сгорания, сопло, завихритель, устройство подачи топлива, запальное устройство.
Недостатком горелки вихревой противоточной является узкий диапазон воспламенения по коэффициенту избытка воздуха, термическое разрушение сопла, неустойчивый режим работы, высокий уровень пульсаций давления, низкая полнота сгорания, отсутствие энергоразделения периферийного и приосевого потоков в проточной части горелки.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является вихревая горелка RU 2310794 С1 15.06.2006 МПК F23D 5/00 (2006.01), д.п.20.11.2007 г.), которая относится к устройствам для сжигания топливных ресурсов и может применяться для розжига камер сгорания ГТУ и стабилизации фронта пламени в них. Изобретение содержит вихревую камеру, состоящую из внутренней и внешней оболочек корпуса, сопло, свечу зажигания, форсунку, полусферическую крышку, резьбовой штуцер сжатого воздуха, завихритель, диффузор.
Недостатком наиболее близкой по технической сущности конструкции является газодинамическая неустойчивость течения топливовоздушной смеси в области воспламенения; узкий диапазон воспламенения по коэффициенту избытка воздуха.
Техническим результатом изобретения является повышение газодинамической устойчивости течения топливовоздушной смеси в области воспламенения; расширение диапазона воспламенения по коэффициенту избытка воздуха.
Технический результат достигается тем, что в противоточной вихревой горелке содержащей внутреннюю оболочку корпуса вихревой камеры, внешнюю оболочку корпуса вихревой камеры, сопло, полусферическую крышку, топливную форсунку, патрубок, резьбовой патрубок, свечу зажигания, резьбовой штуцер сжатого воздуха, завихритель, диффузор, при этом полусферическая крышка имеет радиус, не менее чем в 30 раз превышающий радиус внутренней оболочки корпуса вихревой камеры.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что полусферическая крышка имеет радиус, не менее чем в 30 раз превышающий радиус внутренней оболочки корпуса вихревой камеры.
В целях повышения газодинамической устойчивости течения топливовоздушной смеси в области воспламенения и расширения диапазона воспламенения по коэффициенту избытка воздуха полусферическая крышка имеет радиус, не менее чем в 30 раз превышающий радиус внутренней оболочки корпуса вихревой камеры.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - продольный разрез противоточной вихревой горелки;
Фиг.2 - поперечный разрез А-А с фиг.1, на котором представлен завихритель.
Противоточная вихревая горелка содержит резьбовой штуцер сжатого воздуха 1, выполненный тангенциально к внешней оболочке 2 корпуса вихревой камеры. Завихритель 3 расположен между соплом 4 и внутренней оболочкой 5 корпуса вихревой камеры. Завихритель 3 представляет собой кольцевой канал с системой тангенциальных вводов окислителя, распределенных по боковой поверхности. Внутренняя оболочка 5 корпуса вихревой камеры фиксируется внутренней проставкой 6, которая соединяется с диффузором 7. Диффузор 7 через резьбовое соединение сопрягается с внешней оболочкой 2 корпуса вихревой камеры и фланцем 8, который в совокупности с внешней проставкой 9 и полусферической крышкой 10 формирует область стабилизации пламени 11, в которой организовано смешение и воспламенение топливовоздушной смеси. К полусферической крышке 10 крепится патрубок 12, в который установлена топливная форсунка 13 и резьбовой патрубок 14 со свечой зажигания 15. Для соединения противоточной вихревой горелки с внешними элементами энергетических установок в конструкции предусмотрен крепежный фланец 16 соединенный с внешней оболочкой 2 корпуса вихревой камеры.
Противоточная вихревая горелка работает следующим образом: поток окислителя подается через резьбовой штуцер сжатого воздуха 1 в охлаждающий канал, расположенный между внешней 2 и внутренней 5 оболочками корпуса вихревой камеры и имеющий постоянную площадь сечения по длине цилиндрического участка внутренней оболочки для исключения возможности локального перегрева. Резьбовой штуцер сжатого воздуха 1 выполнен тангенциально к оси охлаждающего канала для сообщения потоку окружной составляющей скорости, что позволяет интенсифицировать процесс охлаждения внутренней 5 оболочки корпуса вихревой камеры. Из охлаждающего канала поток окислителя через завихритель 3 попадает в периферийную часть внутреннего пространства внутренней 5 оболочки корпуса вихревой камеры. Двигаясь по потоку в область смешения и воспламенения, окислитель проходя проставку 6 попадает в диффузор 7, где снижается скорость потока и повышается его статическое давление. На выходе из диффузора 7 поток попадает в торовую область ограниченную внешней проставкой 9 и полусферической крышкой 10, где образуется тороидальный вихрь. Топливо в область смешения и воспламенения попадает через форсунку 13, которая установлена в патрубок 12, расположенный в полусферической крышке 10. Топливная форсунка 13 расположена соосно внутренней 5 оболочке корпуса вихревой камеры, что обеспечивает повышение степени гомогенизации компонентов топливовоздушной смеси в области смешения и воспламенения. Воспламенение топливовоздушной смеси в области стабилизации пламени 11 обеспечивается свечой зажигания 15, которая закручивается в резьбовой патрубок 14, выполненный в полусферической крышке 10. Для расширения диапазона воспламенения по коэффициенту избытка воздуха полусферическая крышка 10 имеет радиус, не менее чем в 30 раз превышающий радиус внутренней оболочки корпуса вихревой камеры. Из диффузора 7 реагирующий поток направляется в приосевую область внутренней 5 оболочками корпуса вихревой камеры, откуда поступает в сопло 4, непрерывно взаимодействуя с окислителем на периферии и формируя факел продуктов сгорания.