RU2206828C1 - Burner unit - Google Patents
Burner unit Download PDFInfo
- Publication number
- RU2206828C1 RU2206828C1 RU2002117035A RU2002117035A RU2206828C1 RU 2206828 C1 RU2206828 C1 RU 2206828C1 RU 2002117035 A RU2002117035 A RU 2002117035A RU 2002117035 A RU2002117035 A RU 2002117035A RU 2206828 C1 RU2206828 C1 RU 2206828C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- segment
- air supply
- supply nozzle
- sensor
- burner unit
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики, в частности к горелочным устройствам, и может быть использовано в автомобильной промышленности. The invention relates to the field of energy, in particular to burners, and can be used in the automotive industry.
Надежность работы горелочного устройства отопителя существенным образом зависит от контроля пламени в камере сгорания. The reliability of the burner of the heater substantially depends on the control of the flame in the combustion chamber.
Известна "Испарительная форсунка отопителя автомобиля, независимого от двигателя", заявка DE 19546130 A1, фирма Вебасто, Термосистема ООО [1], содержащая отопитель, корпус, нагнетатель воздуха для горения, трубопровод для топлива, испарительную форсунку, камеру сгорания, нагнетатель горячего воздуха, устройство зажигания, датчик для контроля пламени, устройство защиты от перегрева, испарительную установку. В данном случае датчиком является термосопротивление, заключенное в защитный кожух и помещенное непосредственно в зону горения, - в область высоких температур 2000...4000oС.The well-known "Evaporative nozzle of a car heater, independent of the engine", application DE 19546130 A 1 , the company Webasto, Thermosystem Ltd. [1], containing a heater, a housing, a combustion air blower, a fuel pipe, an evaporative nozzle, a combustion chamber, a hot air blower , ignition device, sensor for flame control, overheat protection device, evaporative installation. In this case, the sensor is thermal resistance, enclosed in a protective casing and placed directly in the combustion zone, in the high temperature range of 2000 ... 4000 o C.
Недостатком данного устройства является низкая надежность, обусловленная интенсивным выгоранием и разрушением поверхности защитного кожуха датчика, вследствие размещения всего датчика в зоне горения. The disadvantage of this device is the low reliability due to intense burnout and destruction of the surface of the protective casing of the sensor, due to the placement of the entire sensor in the combustion zone.
В качестве прототипа выбрано горелочное устройство "Горелка испаритель" фирмы "Й. Эбершпрехер" [2]. Горелка содержит топочную камеру с цилиндрической ограничительной стенкой по периметру, имеющей пористую обшивку с внутренней стороны корпуса, с торцевой ограничительной стенкой, в которой выполнено центральное отверстие с входящим коаксиально с осью в топочную камеру соплом подачи воздуха. Сопло подачи воздуха имеет радиальные выходы. Подача топлива происходит через штуцер свечи, установленный на наружном кожухе, или через кольцевой канал на днище топочной камеры. Подведенное топливо распределяется через пористую обшивку за счет капиллярного действия в осевом и тангенциальном направлениях, превращается в пар и сжигается в области радиальных выходов в стенке сопла подачи воздуха. Датчик контроля пламени размещен на выходе продуктов сгорания из теплообменника. As a prototype, the burner device “Burner Evaporator” of the company “J. Ebersprecher” was selected [2]. The burner comprises a combustion chamber with a cylindrical perimeter boundary wall having a porous casing on the inside of the casing, with an end restrictive wall in which a central hole is made with an air supply nozzle entering coaxially with the axis of the combustion chamber. The air supply nozzle has radial outlets. Fuel is supplied through a candle fitting mounted on the outer casing or through an annular channel on the bottom of the combustion chamber. The supplied fuel is distributed through the porous casing due to capillary action in the axial and tangential directions, turns into steam and burns in the region of the radial outlets in the wall of the air supply nozzle. The flame control sensor is located at the outlet of the combustion products from the heat exchanger.
В отличие от "Вебасто" замеряемая в данной области температура существенно ниже и составляет 400...500oС.Unlike Webasto, the temperature measured in this area is much lower and amounts to 400 ... 500 o C.
Функционирование испарительного типа горелочных устройств включает два этапа: розжиг и стационарное горение в одном из выбранных режимов устойчивого горения, обеспечивающих необходимый уровень тепловыделения и полноты сгорания горючей смеси. The operation of the evaporative type of burner devices includes two stages: ignition and stationary combustion in one of the selected modes of sustainable combustion, providing the necessary level of heat release and the completeness of combustion of the combustible mixture.
Горючая смесь формируется в результате смешения паров горючего, поступающих из испарительной капиллярной структуры с воздушными струями из продольных щелей на боковой поверхности сопла подачи воздуха. The fuel mixture is formed as a result of mixing fuel vapors coming from the evaporative capillary structure with air jets from longitudinal slots on the side surface of the air supply nozzle.
Необходимым условием полноты сгорания является поддержание в процессе горения определенной пропорции в количествах воздуха и паров топлива. A necessary condition for the completeness of combustion is to maintain a certain proportion in the amount of air and fuel vapor during combustion.
На начальном этапе в камеру подаются небольшая порция топлива и соответствующий воздушный поток. Поджиг горючей смеси осуществляется искровой свечой или свечой накаливания. В случае воспламенения горючей смеси начинается процесс одновременного постепенного пропорционального увеличения подаваемого воздуха и топлива. Факт воспламенения регистрируется датчиком пламени. Если датчик недостаточно чувствителен и не отреагировал на реальное воспламенение, электронная система, управляющая процессом горения, включает режим продувки камеры сгорания, при котором возникшее пламя неизбежно гасится, и начинается новый цикл запуска. При этом в камере сгорания накапливается избыточное количество топлива и в дальнейшем при розжиге до выгорания избыточного количества топлива горение осуществляется в переобогащенной смеси, сопровождается интенсивным выделением сажистых веществ и повышенным содержанием в продуктах горения непрореагировавших компонентов. At the initial stage, a small portion of fuel and the corresponding air flow are fed into the chamber. The ignition of a combustible mixture is carried out by a spark plug or glow plug. In case of ignition of the combustible mixture, the process of simultaneous gradual proportional increase in the supplied air and fuel begins. The fact of ignition is detected by a flame sensor. If the sensor is not sensitive enough and has not responded to real ignition, the electronic system that controls the combustion process turns on the purge mode of the combustion chamber, in which the resulting flame is inevitably extinguished, and a new start-up cycle begins. At the same time, an excess amount of fuel is accumulated in the combustion chamber, and subsequently, when an excess amount of fuel is ignited before combustion, the combustion is carried out in a re-enriched mixture, accompanied by intensive release of soot substances and an increased content of unreacted components in the combustion products.
На стадии стационарного горения возможны различные нештатные ситуации, например заклинивание крыльчатки воздухонагнетательного устройства, при которых пламя гаснет. Регистрация этого обстоятельства также осуществляется датчиком пламени. При высокой инерции датчика пламени возникает запаздывание в регистрации и в течение всего этого периода запаздывания в камеру сгорания подается топливо. At the stage of stationary combustion, various contingencies are possible, for example, jamming of the impeller of an air discharge device, in which the flame goes out. Registration of this circumstance is also carried out by the flame sensor. With high inertia of the flame sensor, a lag occurs in the registration and during this entire lag period, fuel is supplied to the combustion chamber.
При небольшой длительности периода запаздывания избыточное топливо увеличивает вероятность сажеобразования при последующих пусках, а при значительном - повышает общую пожароопасность. With a short duration of the lag time, excess fuel increases the likelihood of soot formation during subsequent launches, and with a significant one it increases the general fire hazard.
Недостатком данного устройства является низкая надежность, обусловленная малой чувствительностью датчика пламени к моменту возгорания горючей смеси, и высокая инерционность при регистрации затухания пламени. The disadvantage of this device is the low reliability due to the low sensitivity of the flame sensor to the moment of ignition of the combustible mixture, and high inertia during registration of flame attenuation.
Техническим результатом является повышение надежности работы горелочного устройства. The technical result is to increase the reliability of the burner device.
Технический результат достигается тем, что горелочное устройство, содержащее топочную камеру с цилиндрической ограничительной стенкой по периметру, с торцевой ограничительной стенкой, в которой выполнено центральное отверстие с входящим коаксиально с осью в топочную камеру соплом подачи воздуха, завихритель, испарительную капиллярную структуру, штуцер для установки свечи, жаровую трубу и стабилизатор пламени и датчик, дополнительно содержит блок анализа электрических сигналов, у края одного из щелевых отверстий на внешней поверхности сопла подачи воздуха расположен выступающий электрод, а датчик выполнен в виде трехсегментного электронного зонда, причем один сегмент электронного зонда размещен сверху вниз вдоль наружной поверхности сопла подачи воздуха до уровня щелевых отверстий в области выступающего электрода, другой сегмент размещен над верхним срезом сопла подачи воздуха, а третий сегмент, размещенный соосно с внутренней поверхностью сопла подачи воздуха, выведен из горелочного устройства посредством электроизоляционной втулки с центральным отверстием, установленной в основании завихрителя, и соединен с блоком анализа электрических сигналов. The technical result is achieved in that the burner device comprising a combustion chamber with a cylindrical boundary wall around the perimeter, with an end boundary wall, in which a central hole is made with an air supply nozzle entering coaxially with the axis into the furnace chamber, a swirler, an evaporative capillary structure, a fitting for installation candles, a flame tube and a flame stabilizer and a sensor, further comprises an electrical signal analysis unit, at the edge of one of the slotted openings on the outer surface and a protruding electrode is disposed to the air supply nozzle, and the sensor is made in the form of a three-segment electronic probe, wherein one segment of the electronic probe is placed from top to bottom along the outer surface of the air supply nozzle to the level of the slit openings in the region of the protruding electrode, the other segment is located above the upper cut of the air supply nozzle, and the third segment, placed coaxially with the inner surface of the air supply nozzle, is withdrawn from the burner by means of an electrical insulating sleeve with a central hole, Formation at the bottom of the swirler and connected to electrical signal analysis unit.
На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого устройства, которое включает топочную камеру с цилиндрической ограничительной стенкой по периметру 1, с торцевой ограничительной стенкой 2, в которой выполнено центральное отверстие с входящим коаксиально с осью в топочную камеру соплом подачи воздуха 3, испарительная капиллярная структура 4, штуцер для установки свечи 5, жаровую трубу 6, стабилизатор пламени 7, завихритель потока воздуха 8, датчик контроля пламени в виде электрода 9, электронного зонда 10 и электроизоляционной втулки 11, блок анализа электрических сигналов 12. In FIG. 1 shows the design of the proposed device, which includes a combustion chamber with a cylindrical boundary wall around the
На фиг.2 представлена циклограмма работы основных элементов горелочного устройства:
- (а) - график изменения во времени мощности воздухонагнетающего устройства;
- (b) - график изменения во времени температуры свечи;
- (с) - график во времени мощности топливного насоса;
- (d) - график изменения во времени тока через разрядные промежутки при положительном потенциале на электронном зонде.Figure 2 presents the sequence diagram of the main elements of the burner device:
- (a) is a graph of the time variation of the power of the air blower;
- (b) is a graph of the change in time of the temperature of the candle;
- (c) is a graph in time of the power of the fuel pump;
- (d) is a graph of the change in time of the current through the discharge gaps with a positive potential on the electron probe.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. В момент запуска t0 включается воздухонагнетательное устройство на максимальной мощности и до момента t1 осуществляется продувка камеры сгорания, после чего мощность воздухонагнетающего устройства уменьшается до небольшой величины и до момента t5 (при котором происходит нарастание тока через разрядный промежуток "зонд-электрод" до величины i0) остается постоянной.The proposed device operates as follows. At the start time t 0, the air blower is turned on at maximum power and the combustion chamber is purged until t 1 , after which the power of the air blower is reduced to a small amount and to time t 5 (at which the current rises through the probe-electrode discharge gap to quantities i 0 ) remains constant.
После завершения продувки (момент времени t1) начинается разогрев свечи накаливания, который продолжится до момента времени t2.After the purge is completed (time t 1 ), the glow plug starts heating, which continues until time t 2 .
После разряда свечи до максимальной температуры (момент времени t2) в момент времени t3 включается топливный насос и при средней мощности работает до момента t4.After the discharge of the spark plug to the maximum temperature (time t 2 ), at the time t 3 the fuel pump is switched on and at medium power it works until t 4 .
При этом происходит насыщение топливом большей части капиллярной структуры испарительного элемента. Далее мощность топливного насоса снижается до минимального значения и в этом режиме он функционирует до момента возгорания топливной смеси в момент t5.In this case, fuel saturates most of the capillary structure of the evaporation element. Further, the power of the fuel pump is reduced to a minimum value and in this mode it operates until the fuel mixture ignites at time t 5 .
Факт возгорания топливной смеси определяется по величине тока через разрядный промежуток. The fact of ignition of the fuel mixture is determined by the magnitude of the current through the discharge gap.
До возгорания величина тока практически равна 0, при возгорании она резко возрастает и при достижении величины i0 блок анализа электрических сигналов вырабатывает команды для синхронного возрастания мощности воздухонагнетающего устройства и топливного насоса, что приводит к возрастанию теплопроизводительности горелочного устройства.Before ignition, the current value is practically equal to 0, when it ignites, it increases sharply, and when the value i 0 is reached, the electric signal analysis unit generates commands for a simultaneous increase in the power of the air pump and the fuel pump, which leads to an increase in the heat output of the burner device.
С момента регистрации поджига происходят отключение электрической свечи и соответственно снижение ее температуры. В момент времени t6 горелочное устройство переходит в стационарный режим устойчивого горения.From the moment of registration of ignition, the electric candle is turned off and, accordingly, its temperature decreases. At time t 6, the burner goes into a stationary mode of sustainable combustion.
Предлагаемое устройство вследствие использования в качестве датчика электронного зонда с высокой чувствительностью к электрическим зарядам, возникающим в зоне горения, и размещения его именно в области щелевых отверстий на сопле подачи воздуха, где начинается процесс возгорания горючей смеси, позволяет обеспечить высокую чувствительность к процессам как воспламенения, так и гашения пламени. The proposed device, due to the use of an electronic probe as a sensor with high sensitivity to electric charges arising in the combustion zone, and its placement precisely in the area of the slit openings on the air supply nozzle, where the process of ignition of the combustible mixture begins, allows for high sensitivity to processes like ignition, and extinguishing the flame.
Размещение выступающего электрода в области края щелевого отверстия вдоль траектории движения воздушной струи обусловлено тремя обстоятельствами:
первое - такое размещение структуры воздушного потока в зоне горения не изменяет структуру воздушного потока в зоне горения;
второе - возгорание горючей смеси происходит в области щелей и соответственно размещение зонда вблизи щели повышает его чувствительность к регистрации возникновения пламени;
третье - размещение выступающего электрода вдоль траектории струи истечения воздуха обеспечивает его интенсивное охлаждение, что важно для повышения устойчивости электрода к выгоранию, поскольку в зоне горения температура достигает 2000oС и более.The placement of the protruding electrode in the region of the edge of the slit hole along the trajectory of the air stream is due to three circumstances:
first, this arrangement of the structure of the air flow in the combustion zone does not change the structure of the air flow in the combustion zone;
the second - the ignition of a combustible mixture occurs in the area of the gaps and, accordingly, the placement of the probe near the gap increases its sensitivity to the detection of flame occurrence;
the third - the placement of the protruding electrode along the path of the jet of air flow provides intensive cooling, which is important to increase the resistance of the electrode to burnout, since in the combustion zone the temperature reaches 2000 o C or more.
Пламя является разбавленной плазмой. В представленной конструкции на начальной стадии розжига зона горения локализуется в области щелевых отверстий сопла подачи воздуха. В этой же области размещены первый сегмент электронного зонда и дополнительно введенный выступающий электрод, образующие разрядный промежуток. При заполнении пламенем разрядного промежутка в блоке анализа электрических сигналов регистрируется соответствующее изменение величины тока. Flame is diluted plasma. In the presented design, at the initial stage of ignition, the combustion zone is localized in the region of the slotted openings of the air supply nozzle. The first segment of the electron probe and the additionally introduced protruding electrode, which form the discharge gap, are placed in the same region. When the discharge gap is filled with flame in the electric signal analysis unit, a corresponding change in the current value is recorded.
Одной из основных возможных причин выхода из строя датчиков является нарушение электрической изоляции между зондом и корпусом камеры сгорания вследствие попадания на изолирующие элементы возникающих на стадии розжига и гашения пламени электропроводных сажистых веществ. Использование трехсегментной конструкции датчика пламени, при которой сегмент, выходящий через изолированную втулку из камеры сгорания, размещен вдоль оси сопла подачи воздуха, позволяет исключить возможность попадания сажистых веществ из камеры сгорания на электроизолирующие элементы. Защита электроизолирующих элементов от сажистых образований в зоне горения обеспечивается экранирующим действием закрученного воздушного потока, протекающего через сопло подачи воздуха, причем поскольку закрученный воздушный поток прижат центробежными силами к внутренней поверхности сопла подачи воздуха, размещение зонда вдоль оси сопла подачи воздуха не влияет на характер течения воздуха в сопле и соответственно на интенсивность и структуру воздушных струй в камере сгорания. One of the main possible reasons for the failure of the sensors is a violation of the electrical insulation between the probe and the housing of the combustion chamber due to contact with the insulating elements arising at the stage of ignition and suppression of the flame of electrically conductive soot substances. The use of a three-segment design of the flame sensor, in which the segment exiting through the insulated sleeve from the combustion chamber, is placed along the axis of the air supply nozzle, eliminates the possibility of soot substances entering the combustion chamber onto electrically insulating elements. The protection of the electrically insulating elements from soot formations in the combustion zone is provided by the shielding effect of the swirling air flow flowing through the air supply nozzle, and since the swirling air flow is pressed by centrifugal forces to the inner surface of the air supply nozzle, the placement of the probe along the axis of the air supply nozzle does not affect the nature of the air flow nozzle in the nozzle and, accordingly, on the intensity and structure of the air jets in the combustion chamber.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. "Испарительная форсунка отопителя автомобиля, независимого от двигателя", заявка DE 19546130 А1, фирма Вебасто, Термосистема ООО.SOURCES OF INFORMATION
1. "Evaporative nozzle of a car heater, independent of the engine", application DE 19546130 A1, company Webasto, Thermosystem Ltd.
2. Выкладное описание изобретения DE 19529994 А1, фирма Й. Эбершпрехер. 2. Detailed description of the invention DE 19529994 A1, the company J. Ebersprecher.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002117035A RU2206828C1 (en) | 2002-06-27 | 2002-06-27 | Burner unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002117035A RU2206828C1 (en) | 2002-06-27 | 2002-06-27 | Burner unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2206828C1 true RU2206828C1 (en) | 2003-06-20 |
Family
ID=29212104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002117035A RU2206828C1 (en) | 2002-06-27 | 2002-06-27 | Burner unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2206828C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2626910C2 (en) * | 2013-08-01 | 2017-08-02 | Вебасто Се | Burner device for heater |
-
2002
- 2002-06-27 RU RU2002117035A patent/RU2206828C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2626910C2 (en) * | 2013-08-01 | 2017-08-02 | Вебасто Се | Burner device for heater |
| US10823397B2 (en) | 2013-08-01 | 2020-11-03 | Webasto SE | Burner arrangement for heater |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2287109C2 (en) | Evaporating burner, method for its cleaning and control of fuel feed to it | |
| RU2620916C2 (en) | Water heating device and method for flame current measuring in flame in water heating device | |
| US5102328A (en) | Blue flame burner | |
| US6085738A (en) | Multi-fuel burner and heat exchanger | |
| KR100223688B1 (en) | Structure for fuel discharge | |
| RU2206828C1 (en) | Burner unit | |
| US4858432A (en) | Pilot burner for an apparatus for burning off solid particles in the exhaust gas of internal combustion engines | |
| CN106287810B (en) | Combined igniter spark and flame rod | |
| US4681533A (en) | Vapor burner for liquid fuel | |
| KR870004270A (en) | Igniters for radiators | |
| CA2147539C (en) | Burner with over surface ignitor and high limit control | |
| US4515555A (en) | Vapor burner for liquid fuel | |
| JPH1068510A (en) | Fuel injection gun | |
| US5295818A (en) | Control unit for burner assembly | |
| US2812015A (en) | Combustion and flame detecting | |
| CA3030273C (en) | Pilot assemblies and methods for elevated flare stacks | |
| RU1838721C (en) | Burner for operation in automatic mode | |
| KR100290849B1 (en) | Burner assembly of Gas warm breeze | |
| KR20110027763A (en) | Ignitor plug assembly | |
| CA2143058C (en) | Multi-fuel burner and heat exchanger | |
| SU991110A1 (en) | Igniter | |
| JPS62272017A (en) | Ignition and flame detecting device for burner | |
| GB2073868A (en) | Improvements in or relating to gas hobs | |
| KR100213537B1 (en) | Anti-melting system of carburetor for an oil combustor | |
| CA1099627A (en) | Piezoelectric ignition system for gas burners |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120628 |