УСТРОЙСТВО ПОДАЧИ МОДИФИКАТОРА

Устройство подачи модификатора предназначено для непрерывного ввода в заданном соотношении текучих (жидких) средств - присадок интенсификации горения в газообразные и жидкие углеводородные топлива. Такой ввод может выполняться, в частности, в газообразное топливо - природный газ, путем обеспечения непрерывного введения автоматически отмериваемого ("дозируемого") заданного количества текучей среды - модификатора интенсификации гомогенного горения, напр. в поток воздуха (кислорода), непосредственно до устройства (горелки, форсунки) смешения с топливом, с целью последующей подачи агрегатной смеси упорядоченной структуры к выходному отверстию горелки, распыления и сжигания смеси с образованием устойчивого фронта горения.
Известно устройство для дозирования топлива в камеру сгорания, содержащее контрольную камеру установленного объема, камеру впрыска, непосредственно сообщающуюся с контрольной камерой и приспособленную для зарядки сжатым газом во время использования, средства для нагнетания предварительно установленного количества топлива в контрольную камеру в каждом цикле камеры сгорания и вытеснения топлива из нее в камеру впрыска и посредством этого пополнения контрольной камеры, имеющее средства для удаления топлива из контрольной камеры, действующие в течение по крайней мере части диапазона рабочей нагрузки двигателя для установления количества топлива, которое может быть вытеснено из контрольной камеры в камеру впрыска для нагнетания в камеру сгорания, когда контрольная камера наполняется в следующий раз и средства для управления средствами нагнетания топлива в контрольную камеру в зависимости от потребности двигателя изменить количество нагнетаемого топлива, при этом средством нагнетания топлива в контрольную камеру является регулируемый нагнетательный насос [Патент РФ №2102619 на изобретение «Способ дозирования топлива, устройство для его осуществления, способ дозирования текучих средств и устройство для его осуществления», опубл. 20.01.1998, МПК G01F 11/28, G01F 11/32, G01F 11/38, G01F 11/44, G01F 13/00]. К недостаткам такого устройства следует отнести определенную сложность конструктивного исполнения и дискретность впрыска при необходимости обеспечения постоянно-непрерывной подачи текучей среды в заданном объеме (количестве).
Известны аналогичные дозировочные устройства, используемые для ввода в топливный газ текучих средств, в частности, одорантов. Например, конструктивно полностью одинаковые газоодорационная установка (полезная модель) и одоризатор модульного типа (изобретение), содержащие, каждое устройство, емкости с текучей средой - одоризационную, расходную и мерную, вакуумный насос, соединенный с расходной емкостью и дыхательной магистралью, насос-дозатор, дыхательный фильтр, мановакуумметр, датчик-сигнализатор уровня текучей среды, узел измерения расхода текучей среды, узел ввода текучей среды в поток газа, а также блок управления, оснащенные датчиком давления для контроля дозирования текучей среды и датчиком вакуума, при этом узел измерения дозирования текучей среды выполнен автоматического типа и содержит мерную емкость, соединенную с электромагнитным клапаном и дифференциальным манометром, причем насос-дозатор выполнен асинхронного типа с встроенным в него датчиком числа ходов [Патент РФ №69232 на полезную модель «Газоодорационная установка», опубл. 10.12.2007, МПК G01F 11/00 и патент РФ №2362127 на изобретение «Одоризатор модульного типа», опубл. 20.07.2009, G01F 13/00, F17D 3/11]. В данном устройстве используется ступенчатая усложненная схема заполнения - заправки расходной емкости с использованием дополнительных технических средств - вакуумного насоса и дыхательной магистрали, имеет место дискретность ввода текучей среды (одорант).
Известно аналогичное устройство подачи и регулирования расхода текучих средств (одоранта), содержащее расходомерное устройство для установки на газопроводе, расходную емкость с текучей средой, поршневой насос-дозатор с линиями всасывания и нагнетания, впускным и выпускным клапанами, линией нагнетания подключенный к расходным емкостям-дозаторам для соединения с газопроводом, линией всасывания соединенный с полостью емкости, заполненной (жидкой) текучей средой, систему привода и управления насосом-дозатором, при этом поршневой насос-дозатор размещен внутри расходной емкости, имеющей верхнюю крышку, а привод - снаружи емкости, причем, отверстие в верхней крышке, через которое проходит шток поршневого насоса-дозатора, снабжено уплотнением, либо в крышке с внутренней стороны емкости герметично установлен сильфон, к которому сверху закреплен шток привода, а снизу - шток поршневого насоса-дозатора [Патент РФ №2361180 на изобретение «Устройство подачи и регулирования расхода одоранта (варианты)», опубл. 10.07.2009, МПК G01F 13/00, G05D 7/00]. Данное устройство так же имеет усложненное обустройство, требующее дополнительную герметизацию движущихся деталей привода, размещенных к тому же непосредственно в расходной емкости, то есть в среде дурно пахнущего одоранта, и капельный ввод текучей среды, не обеспечивающий непрерывную подачу текучей среды в заданном объеме (количестве).
В качестве прототипа для устройства подачи модификатора принято устройство одоризации природного газа, содержащее емкость хранения текучей (жидкой) среды, расходную емкость, дозатор, датчик уровня текучей среды, датчик давления, запорные элементы и блок управления, причем емкость хранения текучей среды и расходная емкость, имеющие датчики давления, соединены трубопроводом с последовательно расположенными на нем насосом и запорным элементом в виде электроуправляемого шарового крана, расходная емкость снабжена датчиком перепада давлений для измерения уровня текучей среды и соединена вторым трубопроводом с газовой магистралью через второй электроуправляемый шаровой кран и дозатор, выполненный в виде перистальтического насоса, при этом расходная емкость соединена с газовой магистралью газопроводом с помощью третьего электроуправляемого шарового крана, а также расходная емкость соединена с емкостью хранения вторым газопроводом посредством четвертого электроуправляемого шарового крана, имеющего возможность связи с атмосферой через электроуправляемый кран и фильтр-дезодоратор, при этом датчики давления и датчик перепада давлений связаны с входом блока управления, а насосы и электроуправляемые краны - с выходом блока управления [Патент РФ №2457445 на изобретение «Способ автоматической одоризации природного газа и устройство для его осуществления», опубл. 27.07.2012, МПК МПК G01F 13/00, G05D 11/02]. Такое устройство представляется, в определенной мере, сложным в технологическом обслуживании и в обеспечении надежности, часть аппаратов работает под давлением и непосредственно в среде природного газа, к тому же используемого в системе регулирования подачи одоранта для поддержания рабочего давления имея дополнительное соединение с газовой магистралью, перистальтический насос выдает пульсирующую - порционную подачу текучей среды.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в создании надежного в эксплуатации и простого в обслуживании устройства непрерывного ввода заданного количества (объем или масса) текучей среды - модификатора интенсификации горения в углеводородное топливо, в частности для подачи его в воздух (кислород) при образовании смеси воздуха с топливом, направляемой к выходному отверстию горелки и сжигания ее с формированием устойчивого фронта горения, а так же учета расхода и предотвращения потерь модификатора.
Технический результат достигается тем, что в устройстве подачи и регулирования расхода модификатора, содержащем емкость расходную для хранения текучей (жидкой) среды - модификатора, снабженную насосом закачки со счетчиком учета объема закачки, датчиком уровня и узлом измерения и учета расхода, фильтр-отстойник и общий фильтр тонкой очистки на выходе из расходной емкости, нагнетательный узел, включающий один или более регулируемые насосы подачи с датчиками давления, соответствующие коллекторы с обратными клапанами, имеющие примыкающие технологические отводные линии секционной подачи на горелки, включающие узлы подачи, содержащие, каждый, последовательно, датчик давления, фильтр тонкой очистки, игольчатый кран, соединение крепления узла подачи на магистрали (воздушном трубопроводе), оконечность линии подачи - распыла, в которой размещена собственно сборно-разборная форсунка-распылитель, включающая калиброванную трубку-жиклер, оконечный распылитель в защитном кожухе, уплотнения (шайбы, кольца прижимные) и зажимные крепления.
Заявляемая полезная модель поясняется с помощью чертежей, на которых схематично представлены примеры общей принципиальной компоновки установки непрерывной подачи модификатора (фиг. 1) и общего принципиального вида узла распылительной подачи-впрыска модификатора (фиг. 2). На схеме, как пример исполнения, показано два регулируемых насоса подачи и соответствующих два распределительных коллектора на три линии подачи каждый. На чертежах позициями 1-25 обозначены:
1 - насос закачки;
2 - счетчик учета закачки;
3 - расходная емкость;
4 - датчик-сигнализатор уровня;
5 - узел измерения и учета расхода;
6 - фильтр-отстойник;
7 - фильтр тонкой очистки;
8 - насос регулируемой подачи;
9 - датчик давления;
10 - обратный клапан;
11 - коллектор;
12 - узел подачи-впрыска;
13 - датчик давления для контроля дозирования и подачи текучей среды;
14 - фильтр тонкой очистки;
15 - кран игольчатый;
16 - крепление узла подачи на трубопроводе (фланец);
17 - форсунка-распылитель;
18 - калиброванная трубка-жиклер;
19 - оконечность распылителя в защитном кожухе-завихрителе;
20 - уплотнения;
21 - механические крепления.
22…24 - запорные элементы;
25 - трубопровод воздуха магистральный.
Основные элементы выполнены из нержавеющей стали. Типоразмер расходной емкости сообразуется с расходом подаваемого в горелки топлива.
Устройство подачи модификатора, предназначенное для непрерывного ввода в заданном соотношении текучих (жидких) средств - присадок интенсификации горения в газообразное углеводородное топливо, работает следующим образом. Для приведения устройства в исходное рабочее состояние, после подключения электропитания и системы управления, текучая среда модификатора горения насосом закачки 1 через счетчик учета закачки 2 подается в расходную емкость 3, при этом заполнение емкости 3 и работа насоса 1 регулируется посредством датчика-сигнализатора уровня 4. Из расходной емкости 3 через фильтр-отстойник 6 и фильтр тонкой очистки 7, электроуправляемым регулируемым насосом подачи 8, снабженным электроконтактным датчиком давления 9, через обратный клапан 10, текучая среда направляется в коллектор 11, и далее непосредственно в узел подачи-впрыска 12. Расчетное количество подачи модификатора в зависимости от вида топлива и его объема (количества) определяется из эмпирических соотношений:
i
i
i
для газообразного топлива объем подачи составляет q→kQ,
i
где q - объем модификатора, мл;
i
k - эмпирический коэффициент (для природного газа (метан) k=0,01;
i
3
Q - объем газообразного топлива, м;
i - вид топлива,
i
i
i
для жидкого топлива количество подачи, г, составляет m→lM,
i
i
где l - соответствующий эмпирический, коэффициент, порядка l=0,014.
При этом для подачи модификатора в качестве насоса можно использовать лабораторный дозатор жидкостей со следующими признаками: формирование объема автоматическое (с электрическим приводом), одноканальное, с варьируемым изменением объема, без воздушного промежутка контакта жидкости с узлом дозирования. Для контроля и регулирования объема подачи модификатора служит узел измерения и учета расхода 5, установленный на расходной емкости 3 и тарированный в зависимости от типоразмера этой емкости. Перед впрыском непосредственно в воздушный трубопровод 25, по выходе из коллектора 11 через запорный элемент 24, текучая среда, направляемая в узел подачи-впрыска 12, проходит фильтр тонкой очистки 14, где окончательно освобождается от возможных мелких механических и других инородных включений, отсечный игольчатый кран 15, используемый при необходимости для регулирования подпора, измеряемого датчиком давления для контроля дозирования и подачи текучей среды 13, и направляется в форсунку-распылитель 17, закрепленную посредством фланцевого соединения 16 на стенке трубопровода 25, размещенную соосно непосредственно внутри воздушного трубопровода 25 таким образом, что впрыск осуществляется по ходу движения воздуха, направляемого в горелку для смешения с топливом. При этом собственно сборно-разборная форсунка-распылитель 17 содержит калиброванную трубку-жиклер 18 строго заданных внутреннего диаметра и длины, обеспечивающих неразрывность струи непрерывного продвижения расчетного количества подачи модификатора, зависящего от вида топлива и его объема (количества) и рассчитанного из эмпирических соотношений, оконечный распылитель в защитном кожухе-завихрителе 19, составляющие элементы конструктивно собраны в сборно-разборную форсунку-распылитель 17 с использованием резиновых, фторопластовых и металлических прокладок и уплотнений 20 и механических креплений 21.
Реальный опытный образец описанного устройства под наименованием «Автоматизированная система подачи модификатора (АСПМ)», имеющий рабочий объем расходной емкости 230 л, два насоса регулируемой подачи с диапазоном регулирования до 1 л/ч и калиброванную трубку с заданным диаметром 0,13 мм, представляет собой мобильный комплекс, взрыво- и электробезопасного исполнения, смонтированный на колесах, с возможностью оперативного перемещения для подключения к месту расположения воздуховода и газовой горелки котельной установки. Устройство просто и надежно в эксплуатации, обеспечивает непрерывную подачу текучей среды для распыления и смешения в точно заданном малом объеме (количестве), что характерно для применения модификатора интенсификации сгорания топлива формированием в топливе агрегатной смеси упорядоченной структуры, обеспечивающей при сжигании смеси в горелке эффективные скорость и полноту сгорания и образование устойчивого фронта горения.
Литература
Патент РФ №2102619 на изобретение «Способ дозирования топлива, устройство для его осуществления, способ дозирования текучих средств и устройство для его осуществления» от 20.10.1992. МПК G01F 11/28, G01F 11/32, G01F 11/38, G01F 11/44, G01F 13/00, B67D 5/30, F02D 7/02, F02M 37/14, F02M 69/08.
Патент РФ №2108548 на изобретение «Дозатор жидкости» от 02.08.1995. МПК G01F 13/00.
Патент РФ №2125713 на изобретение «Одоризатор газа» от 18.11.1997. МПК G01F 11/00, G01F 13/00.
Патент РФ №53770 на полезную модель «Устройство автоматической подачи одоранта в поток газа» от 30.01.2006. МПК G01F 13/00.
Патент РФ №67252 на полезную модель «Одоризирующая установка» от 26.04.2007, МПК G01F 11/00, G01F 13/00.
Патент РФ №69232 на полезную модель «Газоодоризационная установка» от 05.09.2007, МПК G01F 11/00.
Патент РФ №2362127 на изобретение «Одоризатор модульного типа» от 05.09.2007. МПК G01F 13/00, F17D 3/12.
Патент РФ №2363931 на изобретение «Автоматический одоризатор природного газа» от 10.12.2007. МПК G01F 13/00.
Патент РФ №2361180 на изобретение «Устройство подачи и регулирования расхода одоранта (варианты)» от 27.12.2007. МПК G01F 13/00, G05D 7/00.
Патент РФ №73654 на полезную модель «Устройство для дозирования жидкости одиночными каплями» от 29.02.2008, МПК G01F 13/00, B65D 47/18, B01L 3/00.
Патент РФ №2457445 на изобретение «Способ автоматической одоризации природного газа и устройство для его осуществления» от 12.10.2011. МПК G01F 13/00, G05D 11/02.
Патент РФ №114522 на полезную модель «Комплекс одоризации газа» от 31.10.2011, МПК G01F 13/00.
Патент РФ №137368 на полезную модель «Устройство для одоризации газа» от 07.10.2013, МПК G01F 13/00, G05D 11/00.
ГОСТ 28311-89 Дозаторы медицинские лабораторные. Общие требования и методы испытаний.