Горелочное устройство испарительного типа

Полезная модель относится к испарительной горелке для отопительного устройства транспортного средства, которая может работать независимо от двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с жидкостным охлаждением при подготовке к работе в условиях низких температур, а также для обогрева салонов транспортных средств.
Известна впускная горелка для облегчения холодного запуска в дизельном двигателе, содержит внешнюю трубку, присоединенную к воздухозаборному патрубку и проходящую в него. Нагреватель, установленный во внешней трубке, выполнен из керамического материала, в который встроен нагревательный резистор. Нагреватель имеет область испарения для испарения подаваемого топлива вдоль поверхности нагревателя и область горения для воспламенения испаренного топлива, подаваемого из области испарения. Поддерживающий элемент присоединяет нагреватель к внешней трубе (патент №GB2130706, МПК F23D13/12, опубл. 06.06.1984).
Известна испарительная горелка, имеет камеру сгорания, которая окружена стенкой камеры сгорания, одна сторона которой ограничена задней стенкой. На этой задней стенке образована камера зажигания с устройством зажигания, проходящим в указанную камеру, и, кроме того, там расположен держатель для абсорбирующего тела, питаемого жидким топливом по топливопроводу. Для точного и плотного позиционирования и закрепления стенки камеры сгорания и держателя абсорбирующего элемента относительно задней стенки, что требуется для безопасного и надежного запуска и горения горелки, предусмотрено, что задняя стенка имеет по своей внешней окружности предпочтительно две стяжки разного диаметра, одна из которых служит для крепления держателя, а другая - для крепления стенки камеры сгорания (патент № DE4401800, МПК F23D3/40, опубл. 03.02.1995).
Известно горелочное устройство  наиболее близкое к заявляемому и принятое за прототип, содержащее воздушный завихритель, корпус с внутренним испарительным слоем, торцевым фланцем и свечным штуцером со свечой накаливания, стабилизатор пламени и жаровую трубу, причем устройство дополнительно содержит воздушный штуцер, в котором выполнено множество отверстий, и огневой завихритель, установленный коаксиально внутри корпуса после воздушного штуцера с возможностью закрутки потока в направлении, противоположном закрутке потока в воздушном завихрителе, и позволяет повысить эффективность работы горелочного устройства, за счет введения дополнительного завихрителя, а также более равномерного распределения воздуха, подаваемого для горения (патент №2427757, МПК F23D5/06, опубл. 27.08.2011).
Однако в известном горелочном устройстве увеличиваются его габариты.
Известно горелочное устройство воздушного отопителя салона автомобиля, содержащее воздушную форсунку с отверстиями, корпус с внутренним испарительным слоем, торцевым фланцем и свечным штуцером со свечой накаливания, камеру сгорания и жаровую трубу, завихритель, установленный коаксиально оси корпуса после воздушной форсунки (патент № RU 162162, МПК F23D 5/06, опубл. 27.05.2016).
Известно горелочное устройство, содержащее камеру сгорания с отверстиями на ее боковой поверхности для подвода воздуха, установленную в корпусе с образованием охватывающего ее кольцевого канала с закрытым выходным торцом и сообщенного с системой подвода воздуха, на входе камеры сгорания расположено заглушенное фронтовое устройство с испарительным элементом, канал подвода топлива, запальный элемент, камеру дожигания, отличающееся тем, что канал подвода топлива подсоединен к штуцеру для ввертывания запального элемента, внутри которого запрессован испарительный элемент, при этом вышеупомянутый штуцер расположен на боковой поверхности камеры сгорания вблизи фронтового устройства, за которым расположен стабилизатор в виде диска, а отверстия для подвода воздуха в камеру сгорания расположены за вышеупомянутым штуцером, кроме того, на боковой поверхности камеры дожигания по ее длине установлены, по меньшей мере, два турбулизатора (патент № RU 113336, МПК F23D 5/06, опубл. 10.02.2012).
Известно устройство для зажигания и подачи топлива в горелочное устройство испарительного типа, содержащее штуцер, соединенный с топочной камерой, патрубки ввода воздуха и топлива, свечу накаливания, пористый транспортирующий испарительный элемент, расположенный внутри штуцера между внутренней стенкой и свечой накаливания с зазором, тепловой экран, размещенный между пористым транспортирующим испарительным элементом и свечой накаливания, у основания которой в пористом транспортирующем испарительном элементе и тепловом экране соосно выполнено отверстие, в котором газоплотно размещен патрубок подачи воздуха, устройство дополнительно содержит переходный патрубок, внешний тепловой экран, теплораспределительный цилиндр и радиатор, в котором выполнены отверстия, в которых газоплотно размещены патрубки подачи топлива и воздуха, причем нижнее основание переходного патрубка газоплотно соединено с корпусом топочной камеры по контуру отверстия в топочной камере, а верхнее основание переходного патрубка газоплотно соединено с нижним основанием теплораспределительного цилиндра, в верхнем основании теплораспределительного цилиндра выполнено центральное отверстие, по контуру которого газоплотно присоединен штуцер, соединенный с топочной камерой, к верхнему основанию теплораспределительного цилиндра прижат нижний конец радиатора, к боковой поверхности переходного патрубка газоплотно присоединен фланец внешнего теплового экрана (патент № RU 2626870, МПК F02N 19/00, F23D 3/40, опубл. 02.08.2017).
Все вышеперечисленные устройства решают поставленные перед ними задачи, но являются достаточно сложными.
Технической задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является упрощение конструкции с обеспечением высоких эксплуатационных характеристик, в том числе упрощение ремонтных работ или сезонного техобслуживания без использования специализированного инструмента
Технический результат совпадает с поставленной задачей и достигается за счет того, что в горелочном устройстве испарительного типа, содержащем цельный литой корпус с расположенными в нем завихрителем воздушного потока, донным и кольцевым испарителями топлива, гильзой-завихрителем воздушного потока, в патрубке с внутренней ступенчатой поверхностью, выполненном за одно целое с литым корпусом и имеющем отверстия для подачи топлива и воздуха, установлено  устройство зажигания, содержащее корпус, с расположенной в нем свечой зажигания, и испарительным элементом, при этом корпус свечи зажигания и испарительный элемент установлены в патрубке с образованием зон подачи топлива и воздуха и предварительного розжига. Корпус выполнен цилиндрическим, ступенчатым с образованием зоны основного горения и зоны дожига.
Использование в конструкции горелочного устройства испарительного типа корпуса, изготовленного путем литья, позволяет упростить обработку места установки свечи накаливания, ввиду отсутствия необходимости формирования отдельных зон подачи топлива и воздуха механической обработкой, так как эти зоны образуются при сборке изделия взаимосопряжением деталей.
Также в связи с тем, что испарительный элемент предустанавливается с натягом в корпус свечи зажигания, осуществляется легкая замена испарительного элемента, необходимого при ремонте или сезонном техобслуживании, без специализированного инструмента, путем вывинчивания свечи зажигания из камеры розжига.
Техническое решение поясняется рисунками:
фиг. 1 - горелочное устройство испарительного типа в сборе, разрез;
фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1;
фиг. 3 - сечение Б-Б на фиг.1;
фиг. 4 - устройство для зажигания и подачи топлива в горелочное устройство испарительного типа;
фиг. 5 - пористый топливотранспортирующий испарительный элемент;
фиг. 6 - гильза-завихритель воздушных потоков.
Горелочное устройство испарительного типа имеет основные три элемента, расположенных в литом корпусе 1: устройство зажигания, зона 2 основного горения и зона 3 дожига.
Литой корпус 1 выполнен цилиндрическим, ступенчатым с входным и выходным отверстиями и с патрубком 4 с внутренней ступенчатой поверхностью и имеющим отверстия для подачи топлива и воздуха и выполненным за одно целое с корпусом 1.
В патрубке 4 расположено устройство зажигания, содержащее корпус 5, с расположенной в нем свечой 6 зажигания, и испарительным элементом 7. Корпус 5 устанавливается в патрубке 4 при помощи резьбового соединения, а испарительный элемент 7 установлен в корпус 5 после свечи 6 зажигания с натягом. Свеча 6зажигания и испарительный элемент 7 установлены с образованием зон 8 и 9 подачи топлива и воздуха соответственно.
Пористый испарительный элемент 7 является топливотранспортирующим и состоит из пористого материала 10 и теплозащитного экрана 11, при этом в теле теплозащитного экрана 11 выполнены два отверстия, предназначенные для прохождения испаряемого топлива с испарительного элемента 7 в зону предварительного розжига 12 вокруг свечи зажигания 6.
Процесс розжига происходит следующим образом: происходит нагрев свечи 6 зажигания, через топливную трубку 13 подается топливо в зону 8 , одновременно через отверстие в патрубке 4 поступает воздух в кольцевую зону 9, затем через отверстия в корпусе 5 свечи 6 зажигания в зону предварительного розжига 12, здесь воздух смешивается с испаряемым, за счет нагрева свечи 6зажигания, топливом и происходит воспламенение, далее образовавшееся пламя поступает в основную зону горения 2 горелочного устройства.
Внутри корпуса 1 на торцевой поверхности расположен донный испаритель 14 топлива, а на боковой его поверхности - кольцевой испаритель 15 топлива, выполненные из пористого материала. В центре на входном отверстии корпуса 1 установлен торцевой завихритель 16, а коаксиально с ним в корпусе 1 одним из своих концов установлена гильза-завихритель 17 воздушных потоков, имеющая множество радиально расположенных воздушных отверстий со спойлерами 18, закручивающими воздушный поток в противоположном направлении относительно торцевого завихрителя 16. На противоположном конце на гильзе-завихрителе 17 расположены несколько отверстий прямоугольной формы 19, не имеющих спойлеров, что позволяет формировать прямолинейные воздушные потоки, радиально направленные относительно оси горелочного устройства, которые выполняют функцию успокоителя пламени. На свободном торце гильзы-завихрителя 17 расположена шайба 20 с центральным отверстием, через которое центральный воздушный поток выходит с заданным лопастями 16 направлением вращения. Вышеописанная конструкция позволяет обеспечить наилучшее смешение топливовоздушной смеси и наиболее полное его сгорание, что приводит в свою очередь к снижению вредных выбросов в отработавших газах и уменьшение потребления топлива и повышения КПД изделия в целом.
Использование всех существенных признаков в заявляемом техническом решении позволяет упростить конструкцию за счет того что конструктивные элементы корпуса позволяют исключить механическую обработку для формирования отдельных зон подачи топлива и воздуха, так как эти зоны образовываются при сборке изделия взаимосопряжением деталей. Кроме того, получается дополнительный технический результат в виде осуществления легкой замены испарительного элемента, необходимого при ремонте или сезонном техобслуживании, без специализированного инструмента, путем вывинчивания свечи накаливания из камеры розжига.
Горелочное устройство испарительного типа промышленно применимо и может быть изготовлено на современном оборудовании с использованием современных материалов и технологий.