СИСТЕМА СЖИГАНИЯ И ГОРЕЛКА ДЛЯ УБОРНОЙ
BURNING SYSTEM AND BURNER FOR RESTROOM

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к так называемому туалету со сжиганием, в котором фекалии сжигаются подводимым теплом.
Уровень техники
Туалеты со сжиганием в особенности применяются там, где отсутствует коммунальная канализационная система, или во временных постройках, например, будках и бараках для рабочих. Тепло для сжигания поступает от электроприбора или от газовой горелки..
Из норвежского патента №321144 известен электрический туалет вышеупомянутого типа. В нем должны использоваться бумажные мешки. После использования бумажные мешки падают в камеру сжигания. Электрический нагревательный элемент в верхней части камеры сжигания сжигает экскременты комбинированным воздействием излучения и конвекции. Запахи устраняются из отходящего газа с помощью платинового катализатора, причем отвод отходящего газа осуществляется через трубку Вентури и далее наружу в выходящую над крышей пластмассовую выхлопную трубу. Вентилятор обеспечивает пониженное давление в туалете, так что в туалетной комнате не остается запахов. Система хорошо зарекомендовала себя, но она зависит от наличия доступа к электросети.
Из документа SE 528821 известна аналогичная система с газовой горелкой, то есть предназначенная для применения в местах, где нет доступа к электросети. Этот туалет требует электропитания лишь для вентиляторов и системы управления. Такое питание может быть обеспечено в виде 12 В постоянного тока от солнечных батарей или аналогичного источника, а газ пропан может быть подан из обычного переносного газового баллона. Туалет сконструирован на основе обычного электрического туалета, в котором электрический нагревательный элемент и другое оборудование, питающееся от электросети, изъято и заменено газовой горелкой.
Раскрытие изобретения
Согласно настоящему изобретению предлагается усовершенствованная система сжигания для газоснабжаемого туалета, обеспечивающая стабильное сжигание и повышенную безопасность в плане тушения пламени и предотвращения утечек газа, независимо от нормальных колебаний атмосферного давления, условий вытяжки и давления подачи газа.
Это достигается в системе сжигания в соответствии с прилагаемой формулой изобретения.
В частности, согласно п.1 предлагается система сжигания с горелкой, включающей наружную камеру, закрытую с одного конца, имеющую на другом конце выход для воздуха для сжигания и соединенную с каналом подачи воздуха; внутреннюю камеру меньшего диаметра, чем у наружной камеры, имеющую, по меньшей мере, одно отверстие вблизи первого конца для подачи воздуха, выход для сжигаемых газов на другом конце, а также насадок подачи газа и, по меньшей мере, один отражательный экран в виде перфорированной пластины и/или сита, предусмотренный на выходе для сжигаемых газов.
Система сжигания включает также распределитель пламени в виде серповидной трубы с обращенными вниз отверстиями. Распределитель пламени смонтирован в камере сжигания и соединен с выходом для сжигаемых газов.
Краткое описание графических материалов
Преимущества и особенности настоящего изобретения станут яснее при рассмотрении прилагаемых чертежей, на которых представлены:
Фиг.1 показывает схематический разрез туалета со сжиганием согласно настоящему изобретению,
Фиг.2 показывает компоненты системы сжигания в туалете,
Фиг.3 показывает разрез газовой горелки.
Осуществление изобретения
На Фиг.1 показан разрез туалета согласно настоящему изобретению, включающего унитаз 1 с камерой сжигания 2 для сжигания фекалий. Камера сжигания 2 снабжена изолирующими стенками и включает распределитель пламени 3, который нагревается посредством сжигания горючего газа из газовой горелки. Отходящие газы вытягиваются вытяжным вентилятором 5 через канал 4. В канале помещен катализатор 6.
Основные компоненты системы сжигания, включающей горелку, камеру сжигания и выхлопную систему, показаны на Фиг.2, в то время как на Фиг.3 показаны детали самой горелки.
В системе сжигания, показанной на Фиг.2, воздух подается извне (показано стрелкой 7) подающим вентилятором 8 в горелку 9, где воздух смешивается с газом. Газ, как показано стрелкой 10, может подаваться из баллона. Подача газа управляется электромагнитным клапаном 11. На выходе из горелки 9 газовоздушная смесь поджигается в канале 12 запальной свечой 13.
Горящий газ подается на распределитель пламени 3 (здесь распределитель пламени показан снизу). Далее газ подается в камеру сжигания 2, что обозначено стрелками 14. Отходящий газ 15 выводится из камеры сжигания 2 через катализатор 6, канал 4 и выхлопной вентилятор 5.
По типу горелка 9 - это газовая горелка с полным предварительным смешиванием, в которой газ и воздух смешиваются непосредственно перед зоной сжигания. Это происходит в задней части головки горелки, куда газ подается через тарированный насадок 16. Воздух для сжигания подается от вентилятора 8 через канал 17. Вентилятор 8 необходим для обеспечения стабильной подачи воздуха, в противном случае будет нарушена работа горелки 9, так как условия по давлению в туалете могут сильно меняться.
Горелка состоит из двух концентрических каналов 18, 19, например, двух труб, образующих две камеры: первую наружную воздушную камеру 20 в кольцевом промежутке между каналами 18, 19 и вторую внутреннюю газосмесительную камеру 21 во внутреннем канале 19. Канал 17 подачи воздуха открывается в наружную камеру 20. Во внутренней камере 21, в ее задней части, имеется ряд отверстий 22, открывающих путь к насадку 16. Отверстия 22 впускают часть воздуха для сжигания из наружной камеры 20. Газ и воздух смешиваются во внутренней камере 21 перед подачей смеси далее для воспламенения.
Газ поджигается искрой от запальной свечи 13, расположенной в трубе 12 в передней части головки горелки. Эта свеча 13 также играет роль датчика для ионизационной противопожарной системы. Опционно для зажигания газа может быть использована запальная свеча накаливания или другое подходящее устройство.
Перед подачей предварительно смешанного газа на запальную свечу 13 он должен пройти через систему предотвращения обратного удара пламени, включающую две перфорированные пластины 23, 24 и частое сито 25, изготовленное из вязаного металловолокна. Сжигание осуществляется после прохода через сито 25. Основное падение давления происходит на сите 25, что стабилизирует пламя и обеспечивает бесшумное горение без обратных ударов пламени.
Воздух и газ смешиваются в два этапа. На этапе 1, который описан выше, подается около 70% требуемого воздуха.
На этапе 2 вторичный воздух подается непосредственно в огонь. Этот воздух проходит через наружную камеру 20 между внутренним каналом 19 и наружным каналом 18 и выходит через периферические отверстия вокруг собственно сита горелки 25. Сумма объемов первичного и вторичного воздуха должна обеспечивать около 10-15% избытка воздуха.
Посредством такого разделения подачи воздуха обеспечивается достижение следующих преимуществ:
- В ядре пламени создаются более насыщенные смеси, что приводит к снижению температуры сжигания.
- Теоретически это должно давать более чистый отходящий газ, так как при более низких температурах образуется меньше двуокиси азота.
- Вторичный воздух охлаждает наружную трубу, что снижает тепловую нагрузку на запальную свечу.
- Снижение общего перепада давления на горелке меньше нагружает вентилятор подачи воздуха для сжигания.
- Горелка может работать при бóльших циклических изменениях давлений воздуха и газа.
Из головки горелки 9 горячий газ проходит в камеру сжигания 2 туалета через распределитель пламени 3 в виде серповидной трубы. Газ выходит через отверстия 26 в этой трубе (Фиг.2). Отверстия 26 направлены вниз, в результате чего газ продувается вниз на экскременты. Эта труба нагревается до красного каления и обеспечивает также теплопередачу излучением. Горелка работает с избытком воздуха; это значит, что горячий газ содержит достаточно кислорода для сжигания экскрементов. Как оказалось, такое сочетание излучения и продувки обеспечивает очень эффективное сжигание с минимальным потреблением газа.
Отходящие газы и вытяжка. Так как выхлоп горелки 9 смешивается с отходящими газами от экскрементов, объем выхлопа через катализатор 6 приблизительно вдвое больше, чем у обычного электрического туалета. Чтобы предотвратить возникновение в камере сжигания 2 избыточного давления с последующим выбросом дурно пахнущих газов, необходимо изготавливать вытяжную систему надлежащих размеров. Туалет на Фиг.1 построен на базе вентилятора и трубки Вентури. Проверялась также эжекторная система на базе вентилятора высокого давления, и работала она удовлетворительно.
Управление горелкой. Горелкой 9 управляют совместно блок управления (не показан) и комбинированный блок зажигания/противопожарной системы. Этот блок зажигания зажигает и гасит пламя по сигналу блока управления, а также открывает и закрывает подачу газа с помощью электромагнитного клапана 11. В дополнение к зажиганию огня блок зажигания играет роль противопожарной системы с помощью определения ионизации в пламени. Если пламя должно быть погашено, блок зажигания записывает эту команду и через семь секунд отсекает подачу газа. Это предотвращает подачу в туалет опасных объемов газа (когда не надо огня - не надо и газа).
Температура в камере сжигания 2 контролируется термопарой. Горение в горелке 9 поддерживается до тех пор, пока не будет достигнута максимальная температура в 540 градусов Цельсия. Затем температура поддерживается на этом уровне в течение определенного времени, задаваемого программой в блоке управления. В течение этого времени горелка 9 попеременно гасится и зажигается, обеспечивая циклические колебания температуры вокруг средней точки около 520 градусов Цельсия. По истечении задаваемого программой времени горелка 9 гасится. Только выхлопной вентилятор 5 продолжает работать, пока туалет не охладится.