RU2201319C1 - Burner for cutting metallic material and for treating surface - Google Patents
Burner for cutting metallic material and for treating surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2201319C1 RU2201319C1 RU2002112788A RU2002112788A RU2201319C1 RU 2201319 C1 RU2201319 C1 RU 2201319C1 RU 2002112788 A RU2002112788 A RU 2002112788A RU 2002112788 A RU2002112788 A RU 2002112788A RU 2201319 C1 RU2201319 C1 RU 2201319C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- burner
- oxidizer
- chamber
- combustion chamber
- supplying
- Prior art date
Links
Landscapes
- Spray-Type Burners (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области тепловых воздействий на материал, а именно к конструкциям устройств для газоструйной резки материалов, обработки их поверхностей и напыления на поверхности различных покрытий. The invention relates to the field of thermal effects on a material, namely, to designs of devices for gas-jet cutting of materials, processing of their surfaces and spraying on the surface of various coatings.
Известна горелка [1], содержащая сопло, газогенератор с камерой сгорания и форкамерой, тракт подвода горючего с возможностью подачи последнего тангенциально относительно стенок газогенератора, тракт подвода окислителя и воспламенитель. Known burner [1], containing a nozzle, a gas generator with a combustion chamber and a prechamber, a fuel supply path with the possibility of supplying the latter tangentially relative to the walls of the gas generator, an oxidizer supply path and an igniter.
Наиболее существенный недостаток этого устройства - низкая степень использования горючего в процессе сгорания, поскольку для обеспечения защиты стенок форкамеры горючее подается непосредственно на эти стенки. Такая схема организации рабочего процесса требует даже в случае использования в качестве окислителя кислорода значительного развития площади поверхности стенок форкамеры, так как в противном случае резко уменьшается количество сгоревшего горючего из-за уменьшения его испарившейся доли вследствие недостаточной степени испарения. The most significant drawback of this device is the low degree of fuel use in the combustion process, since in order to protect the walls of the prechamber, fuel is supplied directly to these walls. Such a scheme for organizing the working process even requires the use of a significant development of the surface area of the walls of the prechamber as an oxidizing agent, since otherwise the amount of burnt fuel is sharply reduced due to a decrease in its vaporized fraction due to an insufficient degree of evaporation.
Однако на практике в большинстве случаев существуют габаритные и массовые ограничения, что приводит к тому, что из-за необходимости поддержания требуемого теплового состояния стенок камеры сгорания часть горючего не участвует в сгорании. However, in practice, in most cases, there are overall and mass limitations, which leads to the fact that due to the need to maintain the required thermal state of the walls of the combustion chamber, part of the fuel is not involved in combustion.
Кроме того, отсутствие специальных стабилизирующих устройств (механических или газодинамических) делает такую горелку практически неприемлемой при использовании в качестве окислителя не кислорода, а воздуха, поскольку из-за малой скорости распространения фронта пламени и низкой термодинамической температуры сгорания жидкого горючего с воздухом в сочетании с неудовлетворительной мелкостью распыливания горючего решение вопросов надежного воспламенения смеси воздуха с жидким горючим и стабилизации фронта пламени в камере сгорания становится для данной горелки затруднительным. In addition, the absence of special stabilizing devices (mechanical or gas-dynamic) makes such a burner practically unacceptable when using oxygen rather than oxygen as an oxidizing agent, because due to the low speed of propagation of the flame front and the low thermodynamic temperature of combustion of liquid fuel with air in combination with unsatisfactory fineness of fuel atomization; solving issues of reliable ignition of a mixture of air with liquid fuel and stabilization of the flame front in the combustion chamber with It becomes difficult for this burner.
Задачей изобретения является повышение надежности воспламенения, стабильности работы, полноты сгорания, обеспечение условий надежной работы горелки на режиме при использовании в качестве окислителя воздуха и уменьшение габаритов и массы горелки. The objective of the invention is to increase the reliability of ignition, stability, completeness of combustion, providing conditions for reliable operation of the burner in operation when used as an oxidizing agent, and reducing the size and weight of the burner.
Указанная задача решена тем, что горелка для резки металлического материала и обработки поверхности, содержащая сопло, газогенератор с камерой сгорания и форкамерой, тракт подвода горючего, тракт подвода окислителя и воспламенитель, снабжена смесительным элементом и отделяющим форкамеру от камеры сгорания промежуточным соплом, выполненным с радиальными отверстиями для подачи основного расхода окислителя в камеру сгорания, наружная поверхность которого состоит из сопряженных конической и цилиндрической поверхностей, при этом смесительный элемент и промежуточное сопло установлены соосно с образованием каналов для подачи окислителя, равномерно расположенных по цилиндрической поверхности промежуточного сопла, и сопряженных с ними каналов для подачи горючего в форкамеру, расположенных по конической поверхности промежуточного сопла, выходные отверстия которых направлены в сторону воспламенителя. Кроме того, форкамера горелки выполнена цилиндрической с поперечными каналами на ее стенке для радиальной подачи части основного расхода окислителя в форкамеру. This problem is solved in that the burner for cutting metal material and surface treatment, containing a nozzle, a gas generator with a combustion chamber and a pre-chamber, a fuel supply path, an oxidizer supply path and an igniter, is equipped with a mixing element and an intermediate nozzle separating the pre-chamber from the combustion chamber made with radial holes for supplying the main flow rate of the oxidizing agent to the combustion chamber, the outer surface of which consists of conjugated conical and cylindrical surfaces, while mixing flax member and intermediate nozzle mounted coaxially to form channels for supplying oxidant evenly spaced around the cylindrical surface of the intermediate nozzle, and associated with them channel for feeding fuel into the precombustion chamber disposed along a conical surface of the intermediate nozzle, the outlets of which are directed toward the igniter. In addition, the pre-chamber of the burner is cylindrical with transverse channels on its wall for radially feeding part of the main flow rate of the oxidizer to the pre-chamber.
На чертеже представлены продольный разрез горелки и поперечное сечение А-А. The drawing shows a longitudinal section of the burner and a cross section aa.
Горелка содержит сопло 1, газогенератор с камерой сгорания 2, форкамерой 3 и промежуточным соплом 4, тракт 5 подвода горючего в смесительный элемент 6, тракт 7 подвода окислителя в форкамеру 3, в смесительный элемент 6 и в промежуточное сопло 4 и воспламенитель 8. The burner contains a nozzle 1, a gas generator with a combustion chamber 2, a pre-chamber 3 and an intermediate nozzle 4, a path 5 for supplying fuel to the mixing element 6, a path 7 for supplying oxidizer to the pre-chamber 3, to the mixing element 6 and to the intermediate nozzle 4, and an igniter 8.
Форкамера 3 имеет зарубашечный тракт 14 для подачи окислителя на охлаждение стенки форкамеры и продувку воспламенителя 8 и поперечные каналы 9 для подачи воздуха в форкамеру, расположенные между задней торцевой стенкой форкамеры 2 и смесительным элементом 6. Камера сгорания 2 имеет зарубашечный тракт 13 для подачи окислителя на охлаждение стенок камеры сгорания 2, сопла 1 и промежуточного сопла 4. Промежуточное сопло 4 расположено в зоне между форкамерой 3 и камерой сгорания 2, в средней части промежуточного сопла выполнены радиальные отверстия 15 для подачи основного окислителя в камеру сгорания. The prechamber 3 has a notch path 14 for supplying an oxidizing agent to cool the prechamber wall and blowing the igniter 8 and transverse channels 9 for supplying air to the prechamber located between the rear end wall of the prechamber 2 and the mixing element 6. The combustion chamber 2 has a tee path 13 for feeding the oxidizer to cooling the walls of the combustion chamber 2, the nozzle 1 and the intermediate nozzle 4. The intermediate nozzle 4 is located in the area between the prechamber 3 and the combustion chamber 2, in the middle of the intermediate nozzle there are radial holes 15 for supplying the main oxidizing agent to the combustion chamber.
Смесительный элемент 6 расположен на входе в промежуточное сопло с образованием каналов 11 для подачи окислителя на пневмораспыл и каналов 10 для подачи смеси горючего и окислителя, расположенных на цилиндрической и конической наружных поверхностях промежуточного сопла и направленных в сторону воспламенителя 8, расположенного в задней торцевой стенке форкамеры 3. The mixing element 6 is located at the entrance to the intermediate nozzle with the formation of channels 11 for supplying an oxidizing agent to the pneumatic spray and channels 10 for supplying a mixture of fuel and oxidizing agent located on the cylindrical and conical outer surfaces of the intermediate nozzle and directed towards the igniter 8 located in the rear end wall of the prechamber 3.
Для подачи окислителя в полость форкамеры 3 и камеру сгорания 2 в определенных соотношениях на тракте подвода окислителя установлены жиклеры 12 и 16. Для создания гидросопротивления, необходимого для устойчивой работы горелки, на тракте 5 подвода горючего установлен жиклер 17. To supply the oxidizing agent to the chamber of the prechamber 3 and the combustion chamber 2, in certain proportions, nozzles 12 and 16 are installed on the oxidizer supply path. To create the hydraulic resistance necessary for the burner to operate stably, a nozzle 17 is installed on the fuel supply path 5.
Горелка работает следующим образом. Горючее поступает в смесительный элемент 6 по тракту подвода 5 после жиклера 17. Окислитель поступает в зарубашечные тракты форкамеры 14 и камеры сгорания 13 по тракту подвода 7 в необходимых соотношениях, обусловленных гидравлическими сопротивлениями жиклеров 12 и 16. Пройдя по зарубашечному тракту 13, основная часть окислителя поступает через радиальные отверстия 15 в полость промежуточного сопла 4, а незначительная часть окислителя, необходимая для обеспечения пневмораспыла горючего, поступает в каналы 10. The burner operates as follows. The fuel enters the mixing element 6 along the supply path 5 after the nozzle 17. The oxidizing agent enters the cutting paths of the prechamber 14 and the combustion chamber 13 along the supply path 7 in the required proportions, due to the hydraulic resistances of the nozzles 12 and 16. Having passed through the cutting path 13, the main part of the oxidizer enters through the radial holes 15 into the cavity of the intermediate nozzle 4, and a small part of the oxidizer, necessary to ensure pneumatic atomization of the fuel, enters the channels 10.
Пройдя по зарубашечному тракту 14, окислитель поступает в форкамеру 3 через поперечные каналы 9, а незначительная его часть подается на продувку воспламенителя 8, после чего также поступает в форкамеру 3. Having passed along the cutting path 14, the oxidizing agent enters the prechamber 3 through the transverse channels 9, and a small part of it is fed to the blower of the igniter 8, after which it also enters the prechamber 3.
Проходя по зарубашечным трактам 13 и 14, окислитель охлаждает стенки камеры сгорания 2, форкамеры 3 и сопла 1 до приемлемой температуры конструкции. Passing through the cutting paths 13 and 14, the oxidizing agent cools the walls of the combustion chamber 2, prechamber 3 and nozzle 1 to an acceptable temperature of the structure.
В каналах 10 происходит пневмораспыл горючего, мелкодисперсная смесь горючего и окислителя, истекающая из этих каналов, устремляется в зону воспламенителя 8, где при его включении происходит воспламенение этой смеси. Струи окислителя, вытекающие в форкамеру 3 через поперечные каналы 9, создают вихревое движение рабочего тела и за счет турбулентного переноса насыщаются продуктами первичного горения топлива в форкамере, неиспарившимися каплями и парами горючего, за счет этого обеспечиваются газодинамическая стабилизация фронта пламени и устойчивая работа форкамеры на режиме. In the channels 10, pneumatic atomization of the fuel occurs, a finely dispersed mixture of fuel and oxidizer flowing out of these channels rushes into the igniter zone 8, where when it is turned on, this mixture ignites. The oxidizer jets flowing into the pre-chamber 3 through the transverse channels 9 create a vortex movement of the working fluid and are saturated by the primary combustion products of the fuel in the pre-chamber, non-vaporized droplets and fuel vapors due to turbulent transfer, due to this, gas-dynamic stabilization of the flame front and stable operation of the pre-chamber in the mode .
Поскольку соотношение компонентов топлива в форкамере меньше стехиометрического, продукты сгорания с избытком паров горючего и не успевшими испариться в форкамере остатками жидкого горючего поступают в зону промежуточного сопла 4, где за счет большой скорости радиальных струй окислителя, поступающих через отверстия 15, происходит интенсивное перемешивание поступившего из форкамеры рабочего тела с основным расходом окислителя, что обеспечивает равномерность концентраций рабочего тела по поперечному сечению камеры сгорания 2 и приводит к быстрому и качественному завершению рабочего процесса в газогенераторе. Since the ratio of the components of the fuel in the prechamber is less than stoichiometric, the products of combustion with excess fuel vapor and the remnants of liquid fuel not having time to evaporate in the prechamber enter the zone of the intermediate nozzle 4, where due to the high speed of the radial jets of the oxidizer entering through openings 15, intensive mixing of the pre-chambers of the working fluid with the main flow rate of the oxidizing agent, which ensures uniform concentration of the working fluid along the cross section of the combustion chamber 2 and the drive t for rapid qualitative and completion of the working process in the gasifier.
Образовавшиеся продукты сгорания истекают через сопло 1, в котором происходит преобразование тепловой энергии в кинетическую энергию струи продуктов сгорания, которая используется для воздействия на материал. The resulting combustion products expire through the nozzle 1, in which the conversion of thermal energy into kinetic energy of the stream of combustion products, which is used to act on the material.
Сущность изобретения: повышение надежности воспламенения, стабильности работы, полноты сгорания и уменьшение габаритов и массы горелки для резки металлического материала и обработки поверхности, работающей на жидком горючем (керосин, дизельное топливо) и газообразном окислителе (кислород, воздух) и содержащей тракты подвода компонентов топлива, сопло, газогенератор с камерой сгорания и форкамерой и воспламенитель, достигается за счет того, что с целью повышения надежности воспламенения и стабильности работы горелки подача горючего осуществляется с использованием эффекта пневмораспыла, причем струи мелкораспыленного горючего направлены в область воспламенителя, в форкамере выполнены поперечные каналы для подачи окислителя, а с целью интенсификации рабочего процесса, обеспечивающей высокую полноту сгорания, используется расположенное между форкамерой и камерой сгорания промежуточное сопло с радиальными отверстиями для подачи основного окислителя, в котором осуществляется интенсивное перемешивание окислителя с поступающим из форкамеры рабочим телом. The essence of the invention: improving the reliability of ignition, stability, completeness of combustion and reducing the size and mass of the burner for cutting metal material and surface treatment, working on liquid fuel (kerosene, diesel fuel) and a gaseous oxidizer (oxygen, air) and containing paths for supplying fuel components , a nozzle, a gas generator with a combustion chamber and a prechamber and an igniter, is achieved due to the fact that in order to increase the reliability of ignition and stability of the burner, the supply of combustible it is realized using the pneumatic spray effect, with the finely sprayed fuel jets directed to the igniter region, transverse channels for supplying the oxidizer in the prechamber, and in order to intensify the working process, which ensures high combustion completeness, an intermediate nozzle with radial holes for feeding, located between the prechamber and the combustion chamber, is used the main oxidizing agent, in which the oxidizing agent is intensively mixed with the working fluid coming from the prechamber.
Тракт подвода окислителя сообщен с полостью форкамеры, полостью подачи горючего и полостью промежуточного сопла. Тракт подвода горючего сообщен с полостью форкамеры, а воспламенитель расположен на оси газогенератора у торцевой стенки форкамеры. The oxidizer supply path is connected with the cavity of the prechamber, the fuel supply cavity and the cavity of the intermediate nozzle. The fuel supply path is connected with the cavity of the prechamber, and the igniter is located on the axis of the gas generator at the end wall of the prechamber.
Литература
1. Патент РФ 2056231, 1994 г. - "Головка терморезака".Literature
1. RF patent 2056231, 1994 - "The head of the thermal cutter."
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002112788A RU2201319C1 (en) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | Burner for cutting metallic material and for treating surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002112788A RU2201319C1 (en) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | Burner for cutting metallic material and for treating surface |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2201319C1 true RU2201319C1 (en) | 2003-03-27 |
Family
ID=20255690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002112788A RU2201319C1 (en) | 2002-05-16 | 2002-05-16 | Burner for cutting metallic material and for treating surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2201319C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475743C1 (en) * | 2011-10-31 | 2013-02-20 | Учреждение Российской академии наук Институт физиологии природных адаптаций Уральского отделения Российской академии наук | Method of estimating efficiency of treating chronic inflammatory processes of respiratory system |
-
2002
- 2002-05-16 RU RU2002112788A patent/RU2201319C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2475743C1 (en) * | 2011-10-31 | 2013-02-20 | Учреждение Российской академии наук Институт физиологии природных адаптаций Уральского отделения Российской академии наук | Method of estimating efficiency of treating chronic inflammatory processes of respiratory system |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2939155B2 (en) | Liquid fuel atomizer with small spray angle for combustion | |
| US5244380A (en) | Burner for premixing combustion of a liquid and/or gaseous fuel | |
| US4295821A (en) | Apparatus for burning liquid fuel | |
| US6886757B2 (en) | Nozzle assembly for HVOF thermal spray system | |
| JPH0777316A (en) | Fuel lance for liquid and/or gas fuel and its operation | |
| US5101623A (en) | Rocket motor containing improved oxidizer injector | |
| US4003692A (en) | High velocity burner | |
| EP1696176B1 (en) | High velocity oxygen-fuel (HVOF) gun and burner design | |
| JPH04136603A (en) | Burner and combustion equipment | |
| US7261556B2 (en) | Combustion apparatus for high velocity thermal spraying | |
| JP2957225B2 (en) | Combustion device and method of operating such a combustion device | |
| US5372857A (en) | Method of high intensity steam cooling of air-cooled flame spray apparatus | |
| JPH08210619A (en) | Thermal oxidizing method of liquid waste | |
| RU2327927C2 (en) | Method of staged combustion of liquid fuel and oxidiser in furnace | |
| US4105393A (en) | Fuel burners | |
| US4604104A (en) | Oil gasifying burner with an oil atomizer | |
| US5531590A (en) | Shock-stabilized supersonic flame-jet method and apparatus | |
| RU2201319C1 (en) | Burner for cutting metallic material and for treating surface | |
| US20100215864A1 (en) | Method of high intensity cooling of permeable burner block of a flame spray apparatus | |
| RU2056231C1 (en) | Material gas jet cutting apparatus | |
| US3033292A (en) | High energy atomizer for fire extinguishment | |
| JPS60232408A (en) | Liquid fuel combustion apparatus | |
| JP2561382B2 (en) | Low NOx burner | |
| SU1562599A2 (en) | Jet nozzle | |
| RU2109211C1 (en) | Thermocutter head |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080517 |