RU2209370C1 - Burner apparatus - Google Patents
Burner apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- RU2209370C1 RU2209370C1 RU2002120583A RU2002120583A RU2209370C1 RU 2209370 C1 RU2209370 C1 RU 2209370C1 RU 2002120583 A RU2002120583 A RU 2002120583A RU 2002120583 A RU2002120583 A RU 2002120583A RU 2209370 C1 RU2209370 C1 RU 2209370C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- nozzle
- air
- air supply
- cylindrical tube
- combustion chamber
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики, в частности горелочным устройствам, и может быть использовано в автомобильной промышленности, а именно, для создания независимых предпусковых подогревателей. The invention relates to the field of energy, in particular burner devices, and can be used in the automotive industry, namely, to create independent prestarting heaters.
В качестве аналога было выбрано устройство "Камера сгорания горелки для отопительного прибора транспортного средства или для фильтра для улавливания частиц отработанных газов" фирмы Й. Эбершпехер PCT/DE 95/00614 от 06.05.95 г. , которое имеет торцевую ограничительную стенку, круговую ограничительную стенку, штуцера для размещения свечи накаливания и для подачи необходимого для сгорания воздуха, изготовленные методом точного литья. Сопло для подачи воздуха имеет продольные прорези с постоянной или изменяющейся книзу шириной. Данная камера сгорания выполнена по принципу испарительной камеры, т.е. имеет пористую футеровку из различных материалов. На пути потока, необходимого для сгорания воздуха, перед штуцером для подачи воздуха предусмотрено устройство для создания завихрения потока - завихритель. The device “Burner combustion chamber for a vehicle’s heater or for a filter for collecting exhaust gas particles” by J. Ebershpächer PCT / DE 95/00614 dated 05/06/95, which has an end boundary wall, a circular boundary wall, was chosen as an analogue , a fitting for placing a glow plug and for supplying the necessary air for combustion, manufactured by precision casting. The air nozzle has longitudinal slots with a constant or variable downward width. This combustion chamber is made according to the principle of an evaporation chamber, i.e. has a porous lining of various materials. On the path of the flow necessary for combustion of air, in front of the nozzle for supplying air, a device is provided for creating a swirl of the flow - a swirl.
Однако при эксплуатации данному устройству присуще образование углесодержащих отложений, кроме того, в камере сгорания имеются зоны с низким содержанием кислорода, что также приводит к образованию углесодержащих отложений, следовательно, снижается интенсивность горения, мощность и кпд горелки. Кроме того, данная камера сгорания может быть вмонтирована в линию отвода отработавших газов в качестве фильтра для улавливания сажи, который через определенные промежутки времени должен очищаться от отфильтрованных частиц. Такая унификация данного устройства приводит к значительному усложнению конструкции горелочного устройства [1]. However, the operation of this device is characterized by the formation of carbon-containing deposits, in addition, there are zones with a low oxygen content in the combustion chamber, which also leads to the formation of carbon-containing deposits, therefore, the burning intensity, power and efficiency of the burner are reduced. In addition, this combustion chamber can be mounted in the exhaust line as a filter for trapping soot, which at certain intervals must be cleaned of filtered particles. Such a unification of this device leads to a significant complication of the design of the burner device [1].
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, выбранным в качестве прототипа, является горелочное устройство [2], содержащее 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), воздух в которое подается завихрителем (9). С внутренней стороны цилиндрической ограничительной стенки расположена испарительная капиллярная структура (4), формирователь вихревых потоков (5), штуцер для установки свечи (6), жаровую трубу (7) и стабилизатор пламени (8). На боковой поверхности сопла подачи воздуха выполнено не менее двух рядов разнесенных по высоте сопла подачи воздуха одинаковых по количеству и симметрично размещенных продольных радиальных отверстий, причем каждое отверстие верхнего ряда размещено на линии равноудаленной от двух ближайших нижних отверстий. Формирователь вихревых потоков расположен между соплом подачи воздуха и испарительной капиллярной структурой, размещенной как на цилиндрической, так и на торцевой ограничительных стенках топочной камеры. Формирователь вихревых потоков газоплотно или с зазором прилегает нижним основанием к испарительной капиллярной структуре, размещенной на торцевой поверхности топочной камеры, а верхним к стабилизатору пламени. The closest technical solution to the present invention, selected as a prototype, is a burner device [2] containing a combustion chamber with a cylindrical restrictive wall around the perimeter (1), with an end restrictive wall (2), in which a central hole is made with an incoming coaxially with axis into the combustion chamber by an air supply nozzle (3), the air into which is supplied by a swirl (9). An evaporative capillary structure (4), a vortex flow former (5), a fitting for installing a candle (6), a flame tube (7) and a flame stabilizer (8) are located on the inner side of the cylindrical restrictive wall. On the lateral surface of the air supply nozzle, at least two rows of longitudinally distributed radial holes of equal in number and symmetrically placed longitudinal radial openings are spaced apart in height, each opening of the upper row being placed on a line equidistant from the two nearest lower openings. The vortex flow generator is located between the air supply nozzle and the evaporative capillary structure located both on the cylindrical and on the end boundary walls of the combustion chamber. The vortex shaper is tightly or with a gap adjacent the lower base to the evaporative capillary structure located on the end surface of the combustion chamber, and the upper to the flame stabilizer.
Высокие технические характеристики горелочных устройств испарительного типа, использующих сопло с закрученным потоком воздуха, в определяющей степени обусловлены благоприятной для горения пространственно-энергетической структурой формирующихся воздушных струй. The high technical characteristics of evaporative-type burner devices using a nozzle with a swirling air flow are to a certain extent determined by the spatial-energy structure of the forming air jets favorable for combustion.
Закрутка потока воздуха, осуществляемая завихрителем 9 (фиг.1), формирует быстроперемещающийся по спирали, прижатый к внутренней поверхности сопла воздушный поток. Через продольные щели на боковой поверхности сопла данный поток трансформируется в совокупность вытекающих в радиальном направлении высокоскоростных воздушных струй. Из механизма формирования воздушных струй, вытекающих из продольной щели, представленной на фиг.2, следует ее характерная пространственная неоднородность. Слои струи, формируемые на "развихряющей" поверхности щели, обладают максимальной плотностью и скоростью, а в примыкающим к ним слоям плотность и скорость резко убывают. The swirl of the air flow carried out by the swirler 9 (figure 1), forms a rapidly moving spiral, pressed against the inner surface of the nozzle air flow. Through the longitudinal slots on the side surface of the nozzle, this stream is transformed into a set of high-speed air jets flowing in the radial direction. From the mechanism of formation of air jets flowing from the longitudinal gap shown in figure 2, follows its characteristic spatial heterogeneity. The layers of the jet formed on the "swirling" surface of the slit have maximum density and speed, and in the adjacent layers, the density and velocity decrease sharply.
Слои воздушной струи, обладающие высокой плотностью и кинетической энергией, "прорезают" зону горения и на формирователе завихренных потоков образуют высокотурбулентные вихри, обеспечивающие эффективное перемешивание и горение горючей смеси. Layers of an air stream having high density and kinetic energy “cut through” the combustion zone and form highly turbulent vortices on the swirl flow shaper, which ensure efficient mixing and combustion of the combustible mixture.
С возрастанием мощности горелочного устройства существенно возрастает давление в топочной камере и соответственно сопротивление движущимся воздушным струям, вытекающим из щелей сопла подачи воздуха. With increasing power of the burner device, the pressure in the combustion chamber and, accordingly, the resistance to moving air jets flowing from the slots of the air supply nozzle increase significantly.
Однако кроме непосредственного торможения вытекающим воздушным струям существует и другой, не менее значимый, механизм влияния повышенного давления газов в топочной камере на количество и пространственную структуру воздуха, вытекающего из продольной щели на сопле подачи воздуха. However, in addition to the direct braking of the resulting air jets, there is another, no less significant, mechanism for the influence of the increased gas pressure in the combustion chamber on the amount and spatial structure of the air flowing from the longitudinal gap on the air supply nozzle.
Этот механизм обусловлен именно тем обстоятельством, что практически вся масса воздушной струи локализована у "развихряющего" края отверстия. У противоположного края воздух движется практически так же, как и остальной закрученный в сопле поток, т.е. вдоль внутренней поверхности сопла. This mechanism is due precisely to the fact that almost the entire mass of the air stream is localized at the "swirling" edge of the hole. At the opposite edge, the air moves almost the same way as the rest of the flow swirling in the nozzle, i.e. along the inner surface of the nozzle.
На фиг.3 показано, как соотносятся поле вектора скоростей потока воздуха в сечении, перпендикулярном продольной щели, и поле вектора давления от газов из зоны горения в топочной камере. Видно, что у "развихряющего" края векторы скоростей воздушных слоев направлены встречно векторам давления газов в топочной камере, а у противолежащего "развихряющему" краю вектор давления действует перпендикулярно (или близко к перпендикулярному направлению) относительно векторов скорости потока воздуха. Известно, что даже небольшая сила, действующая перпендикулярно направлению потока воздуха, приводит к существенному изменению траектории его движения. Очевидно, что отклонение траектории воздушного потока у "незавихряющего" края отверстия приводит к уменьшению потока воздуха, попадающего на "развихряющий" край и соответственно к уменьшению общего количества воздуха и энергии воздушной струи, вытекающей из щелевого отверстия. Figure 3 shows how the field of the vector of air flow velocities in the cross section perpendicular to the longitudinal slit and the field of the pressure vector from gases from the combustion zone in the combustion chamber are correlated. It can be seen that at the “sweeping” edge, the velocity vectors of the air layers are directed opposite to the gas pressure vectors in the combustion chamber, and at the opposite “sweeping" edge, the pressure vector acts perpendicular (or close to the perpendicular direction) relative to the air flow velocity vectors. It is known that even a small force acting perpendicular to the direction of air flow leads to a significant change in the trajectory of its movement. Obviously, the deviation of the trajectory of the air flow at the "non-swirling" edge of the hole leads to a decrease in the flow of air entering the "swirling" edge and, accordingly, to a decrease in the total amount of air and energy of the air stream flowing from the slot hole.
Недостатком данного горелочного устройства является низкий уровень достижимой мощности, обусловленный механизмом влияния повышенного давления в топочной камере на количество воздуха и его энергию в вытекающих из щелей на боковой поверхности сопла подачи воздуха струй. The disadvantage of this burner device is the low level of attainable power, due to the mechanism of the influence of increased pressure in the combustion chamber on the amount of air and its energy in the jets flowing from the slots on the side surface of the air supply nozzle.
Для преодоления отклоняющего и тормозящего действия повышенного давления газов в топочной камере можно использовать специальным образом созданное противодавление с внутренней стороны щелевого отверстия. Причем, если противодавление будет изменяться синфазно с ростом давления в топочной камере, то это позволит существенно расширить диапазон мощностей известных горелочных устройств. To overcome the deflecting and inhibitory effect of the increased gas pressure in the combustion chamber, a specially created back pressure can be used from the inside of the slot hole. Moreover, if the backpressure will change in phase with increasing pressure in the combustion chamber, this will significantly expand the power range of the known burner devices.
Одним из технических решений формирования противодавления газам из зоны горения является создание воздушных струй у каждого из отверстий на боковой поверхности сопла подачи воздуха, направленных радиально от оси сопла к данным отверстиям. При соответствующих характеристиках этих струй они могут компенсировать воздействие повышенного давления в зоне горения на истечение воздушных струй из сопла подачи воздуха. One of the technical solutions for the formation of backpressure to gases from the combustion zone is the creation of air jets at each of the holes on the side surface of the air supply nozzle directed radially from the axis of the nozzle to these holes. With the appropriate characteristics of these jets, they can compensate for the effect of increased pressure in the combustion zone on the outflow of air jets from the air supply nozzle.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение интенсивности горения, а следовательно, увеличение диапазона мощности горелочного устройства. The technical result of the invention is to increase the intensity of combustion, and therefore, increase the power range 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, на боковой поверхности которого выполнено не менее двух рядов разнесенных по высоте сопла одинаковых по количеству и симметрично размещенных продольных щелевых отверстий, причем каждое отверстие верхнего ряда размещено на линии, равноудаленной от двух ближайших нижних отверстий, с внутренней стороны цилиндрической и торцевой ограничительных стенок расположена испарительная капиллярная структура, завихритель потока воздуха, формирователь вихревых потоков, штуцер для установки свечи, жаровую трубу и стабилизатор пламени, в центре торцевой поверхности завихрителя выполнено отверстие, в которое газоплотно внутрь сопла подачи воздуха соосно с ним введена цилиндрическая трубка, верхний срез которой находится на уровне, превышающем верхний ряд продольных щелевых отверстий на боковой поверхности сопла воздуха, причем верхний срез цилиндрической трубки закрыт ограничительной стенкой, нижний срез, размещенный ниже уровня торцевой поверхности завихрителя, открыт, а на боковой поверхности выполнены отверстия, находящиеся на пересечении радиальных прямых от оси сопла подачи воздуха до продольных щелей на его боковой поверхности. 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 coaxially entering the axis of the combustion chamber with at least two rows on its side surface spaced along the height of the nozzle are the same in number and symmetrically placed longitudinal slotted holes, with each hole in the upper row placed on the line, equidistant An evaporative capillary structure, an air flow swirl, a swirl flow shaper, a fitting for installing a candle, a heat pipe and a flame stabilizer, are located at the center of the end surface of the swirl from the two nearest lower holes, on the inner side of the cylindrical and end boundary walls. a cylindrical tube is introduced coaxially with the inside of the air supply nozzle, the upper cut of which is at a level exceeding the upper row of longitudinal slotted holes and the side surface of the air nozzle, with the upper cut of the cylindrical tube closed by the boundary wall, the lower cut placed below the level of the end surface of the swirl, is open, and on the side surface there are holes located at the intersection of the radial lines from the axis of the air supply nozzle to the longitudinal slots on its side surface.
На фиг.1 представлен прототип предлагаемого устройства. Figure 1 presents a prototype of the proposed device.
На фиг. 2 представлен механизм формирования воздушных струй, вытекающих из продольной щели. (1) - сопло подачи воздуха; (2) - продольная щель; (3) - закрученный поток; (4) - вытекающая воздушная струя. In FIG. Figure 2 shows the mechanism of formation of air jets flowing from a longitudinal gap. (1) - air supply nozzle; (2) - longitudinal gap; (3) - swirling flow; (4) - leaky air stream.
На фиг.3 представлены поля скоростей, вытекающей струи воздуха и давления в топочной камере. (1) - поле скоростей воздушной струи; (2) - поле вектора давления; (3) - закрученный воздушный поток. Figure 3 presents the velocity field, the flowing stream of air and pressure in the combustion chamber. (1) is the velocity field of the air stream; (2) is the pressure vector field; (3) - swirling air flow.
На фиг.4 представлено предлагаемое устройство. (1) - цилиндрическая ограничительная стенка; (2) - торцевая ограничительная стенка; (3) - сопло подачи воздуха; (4) - капиллярная структура испарительного элемента; (5) - формирователь "завихренных" потоков; (6) - штуцер ввода свечи; (7) - жаровая труба; (8) - стабилизатор пламени; (9) - завихритель; (10) - щелевые отверстия в сопле подачи воздуха; (11) - цилиндрическая трубка с отверстиями (12); (13) - воздухонагнетающее устройство. Figure 4 presents the proposed device. (1) - a cylindrical boundary wall; (2) - end boundary wall; (3) - air supply nozzle; (4) - capillary structure of the evaporation element; (5) - shaper of "swirling" flows; (6) - candle entry fitting; (7) - flame tube; (8) - flame stabilizer; (9) - swirl; (10) - slotted holes in the air supply nozzle; (11) - a cylindrical tube with holes (12); (13) - air blower.
На фиг.5 представлена циклограмма работы горелочного устройства. Figure 5 presents the sequence diagram of the operation of the burner device.
Предлагаемое устройство работает в соответствии с циклограммой, представленной на фиг. 5. В момент запуска t0 включается воздухонагнетательное устройство на максимальной мощности и до момента t1 осуществляется продувка топочной камеры, после чего мощность воздухонагнетательного устройства уменьшается до небольшой величины и до момента t5 (при котором регистрируется факт воспламенения) остается постоянной.The proposed device operates in accordance with the sequence diagram shown in FIG. 5. At the start-up time t 0, the air blower is turned on at maximum power and the furnace is purged until t 1 , after which the power of the air blower is reduced to a small amount and remains constant until t 5 (at which ignition is detected).
После завершения продувки (момент времени t1) начинается разогрев свечи накаливания, который продолжается до момента времени t2.After the purge is completed (time t 1 ), the glow plug starts heating, which continues until time t 2 .
После разогрева свечи накаливания до максимальной температуры (момент времени t2) в момент времени t3 включается топливный насос и при средней мощности работает до момента t4.After warming up the glow 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 капиллярной структуры испарительного элемента. In this case, the capillary structure of the evaporation element is saturated with fuel.
В момент возгорания воздушной смеси происходит отключение свечи накаливания, начинается синхронное нарастание мощности воздухонагнетательного устройства и топливного насоса. At the moment of ignition of the air mixture, the glow plug turns off, the synchronous increase in the power of the air-blowing device and the fuel pump begins.
В соответствии с конструкцией предлагаемого устройства на фиг.4 видно, что повышение мощности воздухонагнетательного устройства одновременно увеличивает давление внутри цилиндрической трубки (11) и совместно с синхронно возрастающей мощностью топливного насоса увеличивает интенсивность горения в топочной камере. In accordance with the design of the device according to FIG. 4, it can be seen that increasing the power of the air blowing device simultaneously increases the pressure inside the cylindrical tube (11) and, together with the synchronously increasing power of the fuel pump, increases the combustion rate in the combustion chamber.
Увеличение интенсивности горения, в свою очередь, ведет к возрастанию давления газов в топочной камере. An increase in combustion intensity, in turn, leads to an increase in gas pressure in the combustion chamber.
Таким образом, увеличение мощности воздухонагнетательного устройства одновременно повышает давление снаружи щелевых отверстий, обусловленное воздействием газов из зоны горения топочной камеры, так и изнутри, обусловленное воздействием воздушных струй, вытекающих из отверстий цилиндрической трубки. Thus, an increase in the power of the air injection device simultaneously increases the pressure outside the slotted holes, due to the action of gases from the combustion zone of the combustion chamber, and from the inside, due to the action of air jets flowing from the holes of the cylindrical tube.
При соответствующем подборе диаметра цилиндрической трубки, толщины ее цилиндрической стенки и диаметра отверстий можно существенно увеличить диапазон мощности горелочного устройства. With the appropriate selection of the diameter of the cylindrical tube, the thickness of its cylindrical wall and the diameter of the holes, it is possible to significantly increase the power range of the burner device.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Конвенционная заявка 2420-214828 на патент с приоритетом от 15.05.94 г. фирма Й. Эбершпрехер, ФРГ, РСТ/DE 95/00614 от 6.05. 95.SOURCES OF INFORMATION
1. Convention application 2420-214828 for a patent with a priority of 05.15.94, the company J. Ebersprecher, Germany, PCT / DE 95/00614 of 6.05. 95.
2. Е.А. Кордит. Патент РФ 2181462 "Горелочное устройство". 2. E.A. Cordite. RF patent 2181462 "Burner device".
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002120583A RU2209370C1 (en) | 2002-08-05 | 2002-08-05 | Burner apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002120583A RU2209370C1 (en) | 2002-08-05 | 2002-08-05 | Burner apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2209370C1 true RU2209370C1 (en) | 2003-07-27 |
Family
ID=29212209
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002120583A RU2209370C1 (en) | 2002-08-05 | 2002-08-05 | Burner apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2209370C1 (en) |
-
2002
- 2002-08-05 RU RU2002120583A patent/RU2209370C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| WO2009130857A1 (en) | Pulverized coal burner | |
| KR100866327B1 (en) | Plasma burner and diesel particulate filter trap | |
| KR101266619B1 (en) | Burner for regeneration of diesel particulate filter | |
| JPH01203809A (en) | Premixing type combustion method of liquid fuel | |
| RU98108885A (en) | OXYGEN-OIL CENTRIFUGAL NOZZLE | |
| JP2011106805A (en) | Premixing apparatus for fuel injection in turbine engine | |
| JP2009030608A (en) | Plasma burner and soot filtration device | |
| JP5494795B2 (en) | Burner equipment | |
| JP5908091B2 (en) | Solid fuel burner and method of operating combustion apparatus equipped with the solid fuel burner | |
| JP2957225B2 (en) | Combustion device and method of operating such a combustion device | |
| JP2848965B2 (en) | Evaporative burners for heating machines | |
| FI58208B (en) | BRAENNARE FOER FLYTANDE BRAENSLE | |
| SE429062B (en) | LIQUID FUEL BURNER | |
| RU2209370C1 (en) | Burner apparatus | |
| RU2208201C2 (en) | Ceramic gas burner and heat regenerator provided with this burner | |
| JPH09178123A (en) | Premixing burner | |
| CA1048920A (en) | High energy arc ignitor for burner | |
| RU2209371C1 (en) | Burner apparatus | |
| JP2011038504A (en) | Burner device | |
| RU2200904C1 (en) | Burner device | |
| RU2206829C1 (en) | Burner unit | |
| KR100866331B1 (en) | Plasma burner and diesel particulate filter trap | |
| RU2206825C1 (en) | Burner unit | |
| JPS5929718A (en) | Regenerating burner for particulate filter | |
| RU2209372C1 (en) | Burner apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20120806 |