RU2237217C2 - Burner unit and domestic heating stove for liquid fuel - Google Patents
Burner unit and domestic heating stove for liquid fuel Download PDFInfo
- Publication number
- RU2237217C2 RU2237217C2 RU2002111483/06A RU2002111483A RU2237217C2 RU 2237217 C2 RU2237217 C2 RU 2237217C2 RU 2002111483/06 A RU2002111483/06 A RU 2002111483/06A RU 2002111483 A RU2002111483 A RU 2002111483A RU 2237217 C2 RU2237217 C2 RU 2237217C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- housing
- burner device
- shells
- combustion chamber
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Combustion Of Fluid Fuel (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к отопительной технике, в частности к автономным бытовым печам и горелочным устройствам испарительного типа для них, работающим на жидком топливе (керосине, дизельном, спирте и других), в которых подача воздуха для горения осуществляется под действием естественной тяги без использования дополнительных видов энергии.The invention relates to heating equipment, in particular to autonomous domestic stoves and burner devices of an evaporative type for them, operating on liquid fuel (kerosene, diesel, alcohol and others), in which the combustion air is supplied by natural draft without using additional types of energy .
Известны горелки указанного типа и назначения, в которых топливо испаряется с открытой поверхности топливного слоя, например горелка, в которой испарение осуществляется за счет передачи теплоты излучением от открытого пламени (см. Ю.П. Соснин, Е.Н. Бухаркин. Отопление и горячее водоснабжение индивидуального дома. М.: Стройиздат, 1991 г., стр.176-177, рис.93а). Она состоит из цилиндрического корпуса, внутри которого имеется основание тарельчатой формы под топливо, несущее по оси воздухораспределительную колонку с пламяотражателем сверху, а по периферии - цилиндр с отверстиями для подачи вторичного воздуха. Внутри основания имеются штуцеры для подвода и слива переливающегося топлива, а также для подвода топлива к запальной свече. Топливо в горелку подается самотеком из напорного бачка. Воздух от вентилятора (или естественной тягой) поступает в корпус через центральное отверстие в основании и колонку, а затем, меняя направление, - на зеркало топлива. Топливовоздушная смесь образуется над зеркалом и в перфорированном цилиндре, где собственно и происходит горение.Burners of the indicated type and purpose are known in which fuel evaporates from the open surface of the fuel layer, for example, a burner in which evaporation is carried out by transferring heat by radiation from an open flame (see Yu.P. Sosnin, EN Bukharkin. Heating and hot water supply of an individual house.M.: Stroyizdat, 1991, pp. 176-177, Fig. 93a). It consists of a cylindrical body, inside of which there is a plate-shaped base for fuel, supporting an air distribution column with a flame deflector on top along the axis, and a cylinder with holes for supplying secondary air along the periphery. Inside the base there are fittings for supplying and draining overflowing fuel, as well as for supplying fuel to the glow plug. Fuel is fed to the burner by gravity from the pressure tank. Air from the fan (or natural draft) enters the body through the central hole in the base and column, and then, changing direction, to the fuel mirror. The air-fuel mixture is formed above the mirror and in the perforated cylinder, where combustion actually occurs.
Описанная горелка не обеспечивает полноты сгорания топлива. Прежде всего это вызвано неравномерным распределением топлива и первичного воздуха в перфорированном цилиндре (камере горения) как по фронту, так и по высоте. Основное смешивание их происходит на встречном движении в верхней части цилиндра, где наблюдается нежелательный избыток воздуха, которому проникнуть в нижнюю (особенно внутреннюю) зону цилиндра и далее к зеркалу через фронт горения, тем более в противоток тяге, затруднительно. Кроме того, испарение топлива также происходит неравномерно, так как интенсивность горения по сечению горелки и соответственно нагрева различных участков зеркала топлива различны. Эти обстоятельства (особенно при естественной тяге) приводят к несовершенству рабочего процесса и вытяжке из горелки несгоревших частиц топлива. Усугубляет этот недостаток и подача в зону горения относительно холодного центрального потока воздуха, снижающего температуру пламени. В результате всего горение идет со значительным сажеобразованием, особенно на холодном пламяотражателе. Практически неизменная площадь зеркала топлива обуславливает весьма узкий диапазон мощности горения. Нормальная работа требует точной установки ее в горизонтальной плоскости и постоянного наблюдения за уровнем топлива в ней, так как перелив его может стать причиной пожара, что усложняет топливную систему отопительного устройства. Предпочтительность принудительной подачи воздуха требует применения дополнительных видов энергии, ограничивая сферу применения горелки. Для запуска горелки требуется отдельная система питания и розжига.The described burner does not provide complete combustion of fuel. First of all, this is caused by the uneven distribution of fuel and primary air in the perforated cylinder (combustion chamber) both along the front and along the height. Their main mixing occurs on the oncoming movement in the upper part of the cylinder, where an undesirable excess of air is observed, which is difficult to penetrate into the lower (especially internal) zone of the cylinder and further to the mirror through the combustion front, especially in countercurrent draft. In addition, the evaporation of fuel also occurs unevenly, since the intensity of combustion over the cross section of the burner and, accordingly, the heating of different sections of the fuel mirror are different. These circumstances (especially with natural draft) lead to an imperfection of the working process and the extraction of unburned fuel particles from the burner. This drawback is aggravated by the supply to the combustion zone of a relatively cold central air stream that reduces the temperature of the flame. As a result of all combustion occurs with significant soot formation, especially on a cold flame reflector. The practically unchanged area of the fuel mirror determines a very narrow range of combustion power. Normal operation requires accurate installation in the horizontal plane and constant monitoring of the fuel level in it, since overfilling it can cause a fire, which complicates the fuel system of the heating device. The preference for forced air supply requires the use of additional types of energy, limiting the scope of the burner. A separate power and ignition system is required to start the burner.
Известен также обогреватель для бытовых помещений, использующий для получения тепла принцип каталитического окисления углеводородных топлив (а.с. 1778450, кл. F 24 С 5/08, 1992 г.).A heater for domestic premises is also known, which uses the principle of catalytic oxidation of hydrocarbon fuels for heat production (AS 1778450, class F 24 C 5/08, 1992).
Обогреватель содержит корпус с двойными стенками, между которыми образован сквозной воздухонагревательный канал. Внутри корпуса размещена горелка с кольцеобразной каталитической насадкой (горелкой), внутри которой размещен трубчатый испаритель, который соединен топливопроводом с дозатором топлива, который в свою очередь соединен с основной топливной емкостью, расположенной выше испарителя. Дозатор и топливная емкость закреплены на штанге с возможностью перемещения вверх-вниз. Обогреватель снабжен также устройством запуска, питание которого осуществляется бензином или спиртом из автономной топливной емкости.The heater comprises a housing with double walls, between which a through air-heating channel is formed. Inside the housing there is a burner with an annular catalytic nozzle (burner), inside of which there is a tubular evaporator, which is connected by a fuel line to a fuel metering device, which in turn is connected to the main fuel tank located above the evaporator. The dispenser and fuel tank are mounted on the rod with the ability to move up and down. The heater is also equipped with a start-up device, which is powered by gasoline or alcohol from an autonomous fuel tank.
Каталитическое горение в принципе обеспечивает довольно высокую полноту сгорания топлива, но она достигается при максимальных температурах каталитической поверхности и малых конвекционных потоках в горелке, практически при отсутствии какой-либо вытяжки продуктов сгорания, как это имеет место в используемых в настоящее время обогревателях отечественного и зарубежного производства. Установка же каталитической горелки в печи с вытяжной трубой (каналом), как в описанном обогревателе, снижает ее эффективность, так как наличие любой тяги уменьшает температуру каталитической насадки. Кроме того, последняя требует применения легких углеводородов (бензина, керосина) и строго нормированного расхода топлива, причем в узком диапазоне, так как при малом расходе процесс горения имеет тенденцию к затуханию вследствие недостаточности температуры, а при большем ведет к засорению пор насадки продуктами горения и "проскоку" неокисленных паров топлива, неоправданному его расходу и снижению КПД устройства в целом. Более того, "проскок" паров в указанном обогревателе возможен не только через насадку, но и при избытке их в испарительный камере - в сквозной воздухонагревательный канал (через отверстия в опорном кольце) и далее в обогреваемое помещение. При этом не исключается воспламенение паров в испарительной камере и выброс пламени в указанный канал. Кроме того, наличие в системе питания трех топливных емкостей и особенно дозатора в магистрали испарителя усложняет конструкцию и существенно снижает надежность обогревателя. Возможное нарушение герметичности запорного клапана, неисправности поплавкового механизма в дозаторе могут вызвать перелив топлива из испарителя и пожар. По причине этих недостатков данный обогреватель не нашел практического применения.Catalytic combustion, in principle, provides a fairly high completeness of fuel combustion, but it is achieved at maximum temperatures of the catalytic surface and low convection flows in the burner, practically in the absence of any extraction of combustion products, as is the case in currently used domestic and foreign heaters . The installation of a catalytic burner in a furnace with an exhaust pipe (channel), as in the described heater, reduces its efficiency, since the presence of any draft reduces the temperature of the catalytic nozzle. In addition, the latter requires the use of light hydrocarbons (gasoline, kerosene) and strictly normalized fuel consumption, and in a narrow range, since at a low flow rate the combustion process tends to attenuate due to insufficient temperature, and at a higher rate it leads to clogging of the nozzle pores with combustion products and "slip" of unoxidized fuel vapors, unjustified fuel consumption and lower efficiency of the device as a whole. Moreover, the “slip” of vapors in the specified heater is possible not only through the nozzle, but also if there is an excess of them in the evaporation chamber - into the through air-heating channel (through openings in the support ring) and then into the heated room. In this case, ignition of vapors in the evaporation chamber and the emission of flame into the specified channel are not excluded. In addition, the presence in the power supply system of three fuel tanks and especially the dispenser in the evaporator line complicates the design and significantly reduces the reliability of the heater. A possible violation of the tightness of the shut-off valve, malfunctions of the float mechanism in the dispenser can cause fuel overflow from the evaporator and fire. Due to these shortcomings, this heater has not found practical application.
Наиболее близкими к предлагаемым горелочному устройству и печи по принципу действия и конструкции является отопительное устройство по заявке РФ №93014935 А, кл. F 24 С 5/02, опубл. 19.06.1995 г. Устройство работает на жидком топливе и используемая в нем горелка выполнена в виде цилиндрического корпуса с основанием в виде чаши, закрепленной на корпусе, в которой вертикально установлен испаритель топлива в виде двух коаксиально расположенных трубок, внутренняя из которых соединена с топливной системой отопительного устройства, а наружная служит сборником паров топлива и сообщена с газовым коллектором, выполненным в виде тора с отверстиями, закрепленного на испарителе в его нижней части над чашей. Над коллектором между корпусом и испарителем один над другим установлены два лопаточных завихрителя. Воздух в горелку поступает через нижнюю часть корпуса над основанием.Closest to the proposed burner device and furnace according to the principle of action and design is a heating device according to the application of the Russian Federation No. 93014935 A, class. F 24
Горелка вертикально укреплена в горизонтальной перегородке корпуса отопительного устройства, отделяющей камеру сгорания в нем от воздушной камеры, расположенной в нижней части корпуса, на боковой стенке которого вверху камеры сгорания имеется вытяжной патрубок. Снаружи корпуса установлен тепловой экран, несущий топливный бак, уровень топлива в котором ниже верхнего среза внутренней трубки испарителя. Бак имеет герметично установленный регулятор расхода с запорной иглой, перекрывающей вход в питающий горелку топливопровод. Регулирование уровня топлива в испарителе осуществляется на принципе работы сосуда Мариотта, для чего в баке через герметичную заливную горловину пропущена дренажная трубка, нижний срез которой расположен вблизи дна бака на уровне зоны кипения топлива в испарителе. Горелка в перегородке установлена так, что верхняя часть ее корпуса расположена в камере сгорания, а нижняя - в воздушной камере.The burner is vertically mounted in the horizontal partition of the heating device housing, separating the combustion chamber in it from the air chamber located in the lower part of the housing, on the side wall of which there is an exhaust pipe at the top of the combustion chamber. Outside the casing there is a heat shield carrying a fuel tank, the fuel level of which is lower than the upper cut of the inner tube of the evaporator. The tank has a hermetically mounted flow regulator with a locking needle that blocks the entrance to the fuel supply line to the burner. The fuel level in the evaporator is regulated on the principle of the Marriott vessel operation, for which a drain pipe is passed through the sealed filler neck, the lower cut of which is located near the bottom of the tank at the level of the fuel boiling zone in the evaporator. The burner in the partition is installed so that the upper part of its body is located in the combustion chamber, and the lower one in the air chamber.
Для розжига горелки в чашу с фитилем заливается топливо и после пропитки фитиля его поджигают. По мере разогрева испарителя в нем начинает испаряться топливо и образующийся газ поступает в коллектор. Истекая из отверстий коллектора, газообразное топливо воспламеняется в потоке воздуха, поступающего в горелку, и основное горение идет в зоне завихрителей. Интенсивность горения во многом определяется величиной тяги в горелке.To ignite the burner, fuel is poured into the bowl with the wick and, after impregnating the wick, it is ignited. As the evaporator warms up, fuel begins to evaporate in it and the resulting gas enters the collector. Expiring from the openings of the collector, gaseous fuel ignites in the stream of air entering the burner, and the main combustion occurs in the swirl zone. The combustion rate is largely determined by the draft in the burner.
Подвод всего воздуха массивным потоком к основанию факела вызывает интенсивное охлаждение газового коллектора, испарителя и лопаток завихрителя, что вместе с расположением последних вблизи коллектора в зоне смешивания и начала горения снижает температуру пламени и ведет к сажеобразованию. Это ухудшает смесеобразование. Кроме того, при таком подводе воздуха имеет место его избыток в зоне смешивания (особенно при малых расходах топлива) и дефицит в верхней части корпуса, что нарушает необходимое соотношение горючего и воздуха и снижает интенсивность горения. Как подтверждают испытания этой конструкции, достижение в горелке заявленной температуры 800-900°С не обеспечивает полноты сгорания топлива, о чем свидетельствует обильное сажевыделение. Осаждаясь на лопатках завихрителя и испарителе, сажа снижает их температуру, изменяет геометрию лопаток, ухудшая аэродинамические качества последних и испарение топлива. Все это дополнительно усугубляет недостатки в смешивании и горении в процессе работы, резко снижая стабильность характеристик горелки. Кроме того, сажа на испарителе затрудняет последующий розжиг горелки, а возможный отрыв факела от коллектора вследствие избытка воздуха (особенно при малых расходах топлива) может привести к взрыву горючей смеси, так как пары топлива продолжают при этом поступать еще в горячие корпус горелки и камеру сгорания отопительного устройства. Горелка не позволяет использовать в качестве топлива газ, так как коллектор не предусматривает необходимое для этого предварительное смешивание его с воздухом, а выход газа отдельными струями ведет к немедленному срыву пламени и созданию взрывоопасной ситуации. Выход пламени из горелки с некоторой закруткой и скоростью ведет (в камере сгорания отопительного устройства) к разваливанию факела под действием центробежных сил и соответственно к падению его температуры и несгоранию оставшихся частиц топлива, что вызывает дальнейшее сажеобразование, особенно при малых расходах топлива. Кроме того, работа горелки сопровождается высоким уровнем звукового давления. Этому способствует расположение лопаток завихрителя в зоне интенсивного расширения газов и увеличения скорости газового потока, что в целом ограничивает сферу применения и мощность горелки.The supply of all air with a massive stream to the base of the torch causes intensive cooling of the gas collector, evaporator and swirl blades, which, together with the latter being located near the collector in the mixing zone and the beginning of combustion, reduces the flame temperature and leads to soot formation. This impairs mixture formation. In addition, with such a supply of air there is an excess in the mixing zone (especially at low fuel consumption) and a deficit in the upper part of the housing, which violates the required ratio of fuel and air and reduces the intensity of combustion. As the tests of this design confirm, the achievement in the burner of the declared temperature of 800-900 ° C does not ensure the completeness of fuel combustion, as evidenced by abundant soot emission. Settling on the blades of the swirler and the evaporator, soot reduces their temperature, changes the geometry of the blades, worsening the aerodynamic properties of the latter and the evaporation of fuel. All this additionally exacerbates the shortcomings in mixing and combustion during operation, dramatically reducing the stability of the characteristics of the burner. In addition, soot on the evaporator makes subsequent ignition of the burner difficult, and a possible separation of the torch from the collector due to excess air (especially at low fuel consumption) can lead to an explosion of the combustible mixture, since fuel vapors continue to flow into the burner body and combustion chamber heating device. The burner does not allow gas to be used as fuel, since the collector does not provide the necessary preliminary mixing of it with air, and the gas outlet by separate jets leads to an immediate flame outage and creates an explosive situation. The exit of the flame from the burner with some twist and speed leads (in the combustion chamber of the heating device) to the collapse of the torch under the action of centrifugal forces and, accordingly, to a drop in its temperature and non-combustion of the remaining fuel particles, which causes further soot formation, especially at low fuel consumption. In addition, the operation of the burner is accompanied by a high level of sound pressure. This is facilitated by the location of the blades of the swirl in the zone of intense expansion of gases and an increase in the gas flow rate, which generally limits the scope and power of the burner.
Регулирование уровня топлива в испарителе на принципе работы сосуда Мариотта имеет существенные недостатки. Малое статическое давление столба топлива между срезом дренажной трубки и дном топливного бака вызывает непрерывные колебания уровня топлива в испарительной трубке относительно эффективной зоны испарения. Этому же способствует и скачкообразный характер изменения статического давления в баке, обусловленный "пузырьковым" поступлением воздуха в него из дренажной трубки. Неустойчивость уровня топлива в испарителе вызывает нестабильность процесса горения из-за различного количества испаренного топлива, а отсюда и неполноту его сгорания. А возможная разгерметизация бака по причине износа уплотнений запорной иглы ведет к выбросу даже жидкого топлива из внутренней трубки испарителя, что делает печь пожароопасной и требует постоянного наблюдения за ней. Перелив топлива из бака возможен и при неработающей печи через дренажную трубку из-за повышения температуры топлива и изменения атмосферного давления. Установка бака на корпусе печи вызывает повышенное испарение топлива, что ухудшает санитарные условия отапливаемого помещения. Кроме того, расположение вытяжного патрубка непосредственно в зоне камеры сгорания способствует нерациональному отводу тепла в атмосферу.Regulation of the fuel level in the evaporator on the principle of the Mariotte vessel has significant drawbacks. The low static pressure of the fuel column between the drain pipe section and the bottom of the fuel tank causes continuous fluctuations in the fuel level in the evaporation tube relative to the effective evaporation zone. This is also facilitated by the spasmodic nature of the change in static pressure in the tank, due to the "bubble" air flow into it from the drainage tube. The instability of the fuel level in the evaporator causes the instability of the combustion process due to the different amounts of evaporated fuel, and hence the incompleteness of its combustion. A possible depressurization of the tank due to wear on the seals of the locking needle leads to the release of even liquid fuel from the inner tube of the evaporator, which makes the furnace fire hazardous and requires constant monitoring. Fuel overflow from the tank is also possible with an idle furnace through a drain pipe due to an increase in fuel temperature and atmospheric pressure changes. The installation of the tank on the furnace body causes increased fuel evaporation, which worsens the sanitary conditions of the heated room. In addition, the location of the exhaust pipe directly in the area of the combustion chamber contributes to irrational heat removal to the atmosphere.
Задачей настоящего изобретения является повышение полноты сгорания топлива и эксплуатационной надежности в широком диапазоне мощности и марок топлива, повышение пожаробезопасности, а также обеспечение бесшумности в работе и возможности использования бытового газа в качестве топлива без усложнения и переналадки конструкции.The objective of the present invention is to increase the completeness of fuel combustion and operational reliability in a wide range of power and fuel grades, increase fire safety, as well as ensure quiet operation and the possibility of using domestic gas as fuel without complicating and changing the design.
Поставленная задача решается тем, что горелочное устройство, содержащее корпус в поперечном сечении овальной формы, рабочее положение которого вертикальное, скрепленное с ним основание, несущее трубчатый испаритель топлива, расположенный в вертикальном направлении, вход которого предназначен для соединения с топливной системой отопительного устройства, а выход сообщен с газовым коллектором, а также завихритель, согласно изобретению снабжено двумя перфорированными обечайками, расположенными на основании внутри корпуса эквидистантно последнему о образованием между собой камеры горения, а между корпусом и внешней обечайкой - сквозного кольцевого воздухоподводящего канала, при этом внутренняя обечайка сверху закрыта глухой, а снизу перфорированной диафрагмами, в указанном основании имеются воздухозаборные окна, а газовый коллектор выполнен в основании в виде обращенного вверх кольцевого канала, расположенного между указанными обечайками, в котором установлено средство для рассеивания газа, выполненное из пористого, гигроскопичного, жаростойкого материала, например асбестового картона, а завихритель выполнен в виде дросселирующей решетки с множеством направляющих лопаток, установленной на верхних торцах перфорированных обечаек, при этом лопатки в плане расположены между корпусом и внутренней обечайкой и наклонены к плоскости указанных торцев в одну сторону, кроме того, вблизи коллектора имеется запальный узел, а корпус сверху заканчивается конфузором и имеет отверстия для подвода вторичного воздуха, расположенные по периметру в его верхней половине.The problem is solved in that the burner device containing the housing in an oval cross-section, the working position of which is vertical, the base fastened with it, carrying a tubular fuel evaporator located in the vertical direction, the input of which is designed to connect to the fuel system of the heating device, and the output communicated with the gas manifold, as well as the swirl, according to the invention is equipped with two perforated shells located on the base inside the housing is equidistant the latter about the formation of a combustion chamber between each other, and between the casing and the outer shell - a through annular air supply channel, while the inner shell is closed at the top with a blind and perforated diaphragms at the bottom, there are air intake windows in the base, and the gas manifold is made in the base in the form of upward an annular channel located between these shells, in which a means for dispersing gas is made, made of a porous, hygroscopic, heat-resistant material, for example er of asbestos cardboard, and the swirl is made in the form of a throttling grid with many guide vanes mounted on the upper ends of the perforated shells, while the blades are in plan located between the body and the inner shell and are inclined to the plane of these ends in one direction, in addition, near the collector there is the ignition unit, and the casing on top ends with a confuser and has openings for supplying secondary air located around the perimeter in its upper half.
В предпочтительном варианте выполнения основание корпуса выполнено в форме утолщенного диска с ободом, на верхнем торце которого выполнен газовый коллектор и установлены обечайки, причем контур диска совпадает с контуром внешней обечайки, а на его боковой поверхности в нижней части выполнены бобышки, к которым посредством ножек прикреплен корпус, нижний край которого расположен не выше уровня нижних торцев обечаек, а величина выступания бобышек равна ширине кольцевого воздухоподводящего канала, при этом газовый коллектор выполнен прямоугольного профиля и на его боковой внутренней стенке в нижней части выполнена кольцевая канавка, сообщенная с испарителем топлива через цилиндрические каналы, выполненные в основании, и газоподающий штуцер, имеющий для этого отверстия в стенке, укрепленный в центральной части основания.In a preferred embodiment, the base of the case is made in the form of a thickened disk with a rim, on the upper end of which a gas manifold is made and shells are installed, the disk contour coinciding with the contour of the outer shell, and on its side surface in the lower part there are bosses to which are attached by legs case, the lower edge of which is located not higher than the lower ends of the shells, and the size of the protrusion of the bosses is equal to the width of the annular air supply channel, while the gas manifold is made straight of the angular profile and on its lateral inner wall in the lower part there is an annular groove communicated with the fuel evaporator through cylindrical channels made in the base, and a gas supply fitting having holes for this in the wall, fixed in the central part of the base.
Желательно испаритель топлива выполнить в виде установленной во внутренней обечайке ∩-образной трубки, входное колено которой пропущено через основание и имеет топливоподающий штуцер, а выходное закреплено в газоподающем штуцере, при этом высота указанных колен в 2-3 раза больше корпуса, а в диафрагмах внутренней обечайки предусмотрены отверстия для их пропуска.It is advisable to make the fuel evaporator in the form of a ∩-shaped tube installed in the inner shell, the inlet elbow of which is passed through the base and has a fuel supply nozzle, and the outlet elbow is fixed in the gas supply nozzle, while the height of these elbows is 2-3 times greater than the body and in the diaphragms of the inner The holes are provided for skipping them.
Целесообразно глухую диафрагму внутренней обечайки выполнить в форме чаши, расположенной ниже верхнего торца обечайки на 3-15 мм, к которому она прикреплена своим краем.It is advisable to make the blind diaphragm of the inner shell in the form of a bowl located 3-15 mm below the upper end of the shell to which it is attached with its edge.
В предпочтительном варианте выполнения высота обечаек в 6-8 раз больше расстояния между ними, а отверстия для подвода вторичного воздуха в корпусе выполнены на уровне 2/3 высоты обечаек, причем общее сечение этих отверстий составляет 0,2-0,5 проходного сечения кольцевого воздухоподводящего канала.In a preferred embodiment, the height of the shells is 6-8 times greater than the distance between them, and the holes for supplying secondary air in the housing are made at the level of 2/3 of the height of the shells, and the total section of these holes is 0.2-0.5 of the passage section of the annular air supply channel.
Возможно дросселирующую решетку выполнить в виде кольца из листовой заготовки, с внешней стороны которого выполнены направляющие лопатки, расположенные равномерно по контуру в радиальном направлении, а с внутренней стороны имеется отбортовка вниз, примыкающая к боковой стенке глухой диафрагмы.It is possible to make the throttling grate in the form of a ring from a sheet blank, on the outside of which guide vanes are made, which are uniformly along the contour in the radial direction, and on the inside there is a flanging down adjacent to the side wall of the blind diaphragm.
Целесообразно лопатки дросселирующей решетки наклонить к плоскости верхних торцев обечаек под таким углом, чтобы общее проходное сечение между ними в 1,5-2 раза было меньше общего проходного сечения камеры горения и кольцевого воздухоподводящего канала.It is advisable to tilt the blades of the throttling grate to the plane of the upper ends of the shells at such an angle that the total passage section between them is 1.5-2 times less than the total passage section of the combustion chamber and the annular air supply channel.
Предпочтительно конфузор корпуса выполнить дугообразного профиля, а размеры его выходного сечения и высоту выполнить не меньше соответственно поперечных размеров внутренней обечайки и расстояния между обечайками, которые расположены ниже конфузора на высоту дросселирующей решетки.Preferably, the casing confuser is made in an arcuate profile, and the dimensions of its outlet section and height are no less than the transverse dimensions of the inner shell and the distance between the shells, which are located below the confuser to the height of the throttling grate.
Целесообразно на внутренней поверхности конфузора на всей его высоте выполнить завихрительные ребра, расположенные равномерно по контуру с наклоном к плоскости верхних торцев обечаек в одну сторону с лопатками дросселирующей решетки.It is advisable on the inner surface of the confuser at its entire height to make swirl ribs located uniformly along the contour with an inclination to the plane of the upper ends of the shells in one direction with the vanes of the throttling grating.
Предпочтительно ширину газового коллектора выполнить в 2,5-3 раза меньше расстояния между обечайками.Preferably, the width of the gas manifold is 2.5-3 times smaller than the distance between the shells.
Возможно средство для рассеивания газа выполнить в виде одной или нескольких лент, общая толщина и длина которых равны соответственно ширине и длине газового коллектора.It is possible for the gas dispersion means to be implemented in the form of one or more tapes, the total thickness and length of which are equal to the width and length of the gas manifold, respectively.
Желательно общее сечение отверстий в перфорированной диафрагме выполнить соизмеримым с проходным сечением кольцевого воздухоподводящего канала.It is desirable that the total cross section of the holes in the perforated diaphragm be made commensurate with the bore of the annular air supply channel.
Возможно запальный узел выполнить в виде отверстия во внешней обечайке, соосно которому к ней прикреплен патрубок со съемной пробкой, свободный конец которого расположен в отверстии, предусмотренном в корпусе.It is possible to make the ignition unit in the form of an opening in the outer shell, coaxially to which a pipe with a removable stopper is attached to it, the free end of which is located in the hole provided in the housing.
Предпочтительно корпус и обечайки в поперечном сечении, а также основание в плане выполнить круглыми.Preferably, the body and shells in cross section, as well as the base in the plan, are made round.
Желательно движение газового и воздушного потоков соответственно в камере горения и кольцевом воздухоподводящем канале предусмотреть со скоростью 0,5-10 см/сек.It is desirable to provide the movement of gas and air flows in the combustion chamber and in the annular air supply channel, respectively, at a speed of 0.5-10 cm / sec.
Поставленная задача решается также тем, что в отопительной печи для жидкого топлива с подачей воздуха для горения естественной тягой, включающей топливный бак, регулятор расхода, корпус, внутри которого расположены камера сгорания и отделенная от нее перегородкой воздушная камера, расположенная в нижней части корпуса, снабженного в верхней части вытяжным патрубком с регулятором разрежения, а также горелочное устройство, укрепленное в перегородке, последнее выполнено согласно описанному изобретению и установлено так, что верхняя часть корпуса устройства расположена в камере сгорания, а остальная часть с отверстиями для подвода вторичного воздуха - в воздушной камере, а корпус печи выполнен с возможностью перепуска окружающего воздуха через камеру сгорания вне горелочного устройства, например с помощью перепускного окна, выполненного в перегородке.The problem is also solved by the fact that in a heating furnace for liquid fuel with natural air supply for combustion, including a fuel tank, a flow regulator, a housing, inside which there is a combustion chamber and an air chamber separated from it by a partition, located in the lower part of the housing, equipped with in the upper part, an exhaust pipe with a rarefaction regulator, as well as a burner device mounted in the partition, the latter is made according to the described invention and installed so that the upper part the housing of the device is located in the combustion chamber, and the rest with holes for supplying secondary air is in the air chamber, and the furnace body is configured to bypass ambient air through the combustion chamber outside the burner device, for example, using a bypass window made in the partition.
Кроме того, в перегородке вокруг корпуса горелочного устройства выполнены также дополнительные перепускные отверстия.In addition, additional bypass openings are also made in the partition around the burner body.
При этом площадь перепускного окна и дополнительных отверстий выбрана из условия обеспечения в горелочном устройстве движения газового и воздушного потоков со скоростью 0,5-10 см/сек.In this case, the area of the bypass window and additional openings is selected from the condition of ensuring the movement of gas and air flows in the burner at a speed of 0.5-10 cm / sec.
Причем перепускное окно со стороны камеры сгорания выполнено с отбортовкой или направляющим патрубком, высота которых не более высоты части корпуса горелочного устройства, расположенной в камере сгорания.Moreover, the bypass window from the side of the combustion chamber is made with a flange or a guide pipe, the height of which is not more than the height of the part of the housing of the burner device located in the combustion chamber.
Кроме того, печь снабжена термостатическим клапаном с датчиком в виде термопары, при этом клапан установлен в магистрали между топливным баком и регулятором расхода, а термопара - над конфузором горелочного устройства.In addition, the furnace is equipped with a thermostatic valve with a sensor in the form of a thermocouple, while the valve is installed in the line between the fuel tank and the flow regulator, and the thermocouple is above the burner confuser.
При этом топливный бак по высоте выполнен не более трети высоты испарителя топлива горелочного устройства и расположен в зоне его верхней трети, причем максимальный уровень топлива в баке расположен ниже уровня поперечного колена испарителя топлива, а верхняя часть бака сообщена с атмосферой.In this case, the height of the fuel tank is no more than a third of the height of the burner fuel evaporator and located in the area of its upper third, with the maximum fuel level in the tank below the transverse elbow of the fuel evaporator and the upper part of the tank in communication with the atmosphere.
Для повышения тепловой эффективности печь в плане выполнена квадратной формы и большая часть камеры сгорания перекрыта верхней панелью, образующей вдоль двух смежных сторон корпуса Г-образное вытяжное окно, сообщающее упомянутую камеру с газоходом, расположенным сверху последней, выполненным в виде вертикального короба о поперечным сечением, соответствующим вытяжному окну, переходящему вверху в горизонтальную сборную камеру, образующих совместно с указанной панелью эксплуатационную нишу, при этом вытяжной патрубок установлен сверху сборной камеры, имеющей внутри лабиринт для продуктов сгорания, а верхняя панель камеры сгорания выполнена с конфоркой.To increase thermal efficiency, the furnace is square in plan and most of the combustion chamber is covered by a top panel, which forms a L-shaped exhaust window along two adjacent sides of the housing, which communicates with the gas duct located on top of the latter, made in the form of a vertical box about the cross section, corresponding to the exhaust window, passing upward into the horizontal collection chamber, forming together with the specified panel an operational niche, while the exhaust pipe is installed over the collection chamber having a labyrinth inside the combustion products and the top of the combustion chamber with burner panel is made.
Кроме того, с внутренней стороны корпус покрыт термостойкой краской, а перепускное окно расположено на максимальном расстоянии от корпуса горелочного устройства и минимальном от вытяжного окна камеры сгорания.In addition, the inside of the casing is covered with heat-resistant paint, and the bypass window is located at a maximum distance from the burner housing and at a minimum from the exhaust window of the combustion chamber.
Изложенная сущность изобретений поясняется прилагаемыми чертежами, где на фиг.1 изображен вертикальный продольный разрез и частичный общий вид предлагаемого горелочного устройства; на фиг.2 - поперечное сечение А-А согласно фиг.1; на фиг.3 - вид Б согласно фиг.1; на фиг.4 - вид В согласно фиг.3; на фиг.5 - общий вид с местным разрезом предлагаемой отопительной печи с предлагаемым горелочным устройством; на фиг.6 - схематически вертикальный разрез печи; на фиг.7 - сечение Б-Б согласно фиг.6; на фиг.8 - сечение В-В согласно фиг.6; на фиг.9 - рисунок образующегося факела в камере сгорания печи.The essence of the invention is illustrated by the accompanying drawings, in which figure 1 shows a vertical longitudinal section and a partial General view of the proposed burner device; figure 2 is a cross section aa according to figure 1; figure 3 - view B according to figure 1; figure 4 - view In according to figure 3; figure 5 is a General view with a local section of the proposed heating furnace with the proposed burner device; figure 6 is a schematic vertical section of a furnace; Fig.7 is a section bB according to Fig.6; on Fig - section bb according to Fig.6; figure 9 is a drawing of the resulting torch in the combustion chamber of the furnace.
Предлагаемое горелочное устройство представляет собой корпус 1 цилиндрической формы, рабочее положение которого вертикальное. Возможна и другая овальная форма корпуса в поперечном сечении, например эллипсная. Сверху корпус заканчивается конфузором 2, а внизу скреплен с основанием 3, выполненным в форме утолщенного диска с ободом 4. На верхней торцевой поверхности обода внутри корпуса 1 коаксиально последнему расположены две цилиндрические обечайки 5, 6, высота которых в 6-8 раз больше расстояния между ними. Вся поверхность обечаек равномерно перфорирована отверстиями, в основном малого диаметра (1,3-1,7 мм). Отверстия расположены горизонтальными рядами с одинаковым шагом между ними. При этом в 2-3 нижних рядах, отстоящих друг от друга на одинаковом расстоянии, часть отверстий выполнена большего диаметра (2,2-2,5 мм) по сравнению с основным массивом отверстий. По краям торцевой поверхности обода 4 выполнены фиксирующие буртики 7 с байонетными гнездами для крепления обечаек, имеющих для этого на нижних краях соответствующие отбортовки. Обечайки 5 и 6 образуют между собой камеру горения 8, а между внешней обечайкой 6 и корпусом 1 - кольцевой воздухоподводяший канал 9. При этом внутренняя обечайка 5 сверху закрыта глухой, а снизу перфорированной диафрагмами соответственно 10 и 11. Глухая диафрагма 10 выполнена в форме чаши, расположенной ниже верхнего торца внутренней обечайки 5 на 3-15 мм, практически к которому она прикреплена своим краем, а общее сечение отверстий в перфорированной диафрагме 11 соизмеримо с проходным сечением воздухоподводящего канала 9.The proposed burner device is a housing 1 of a cylindrical shape, the working position of which is vertical. Another oval body shape in cross section is possible, for example elliptical. At the top, the casing ends with
Диаметр основания 3 практически равен диаметру внешней обечайки 6, при этом на его боковой внешней поверхности в нижней части выполнены бобышки 12, к которым посредством ножек 13 прикреплен корпус 1, нижний край которого расположен не выше нижних торцев обечаек, а величина выступания бобышек практически равна ширине воздухоподводящего канала 9. Ближе к ободу 4 в основании 3 выполнены воздухозаборные окна 14, расположенные равномерно по окружности. В осевой зоне основания укреплен испаритель топлива 15, выполненный в виде ∩-образной трубки, расположенной вертикально во внутренней обечайке 5. При этом входное колено трубки пропущено через основание 3 и снабжено на конце топливоподающим штуцером 16 для соединения с топливной системой отопительного устройства, а выходное колено закреплено в газоподающем штуцере 17, закрепленном в центре основания 3.The diameter of the
Для обеспечения в испарителе необходимого статического давления топлива при использовании топливных систем с подачей топлива самотеком высота испарителя 15 выбрана в 2-3 раза больше высоты корпуса 1, а в диафрагмах 10, 11 обечайки 5 предусмотрены отверстия для их пропуска. Крепление газоподающего штуцера 17 в основании осуществлено с помощью стяжной гайки 18. Нижний торец штуцера 17 выполнен глухим, а в средней части имеются радиальные отверстия 19 для пропуска газа, на уровне которых вокруг штуцера в основании выполнена кольцевая распределительная полость 20. Возможен вариант выполнения испарителя в виде двух коаксиально расположенных трубок, закрепленных в газоподающем штуцере. Внутренняя трубка в нем пропущена через штуцер и снабжена топливоподающим штуцером, а наружная заглушена сверху и сообщена с полостью газоподающего штуцера и далее через отверстия в его стенке - с кольцевой распределительной полостью в основании (не показано). Полость 20 через цилиндрические каналы 21, выполненные в основании между воздухозаборными окнами 14, сообщена с газовым коллектором 22, который выполнен в ободе 4 основания между обечайками 5, 6 в виде обращенного вверх кольцевого канала прямоугольного профиля. Ширина коллектора 22 в 2,5-3 раза меньше расстояния между обечайками. На боковой внутренней стенке коллектора 22 в нижней части выполнена кольцевая канавка 23, в которую открываются каналы 21. В коллекторе 22 по всей длине установлено средство для рассеивания газа, выполненное из пористого, гигроскопичного, жаростойкого материала, например асбестового картона, в виде одной или нескольких лент 24 (как приведено на чертеже). При этом толщина ленты или пакета лент выполнена равной ширине коллектора 22 так, чтобы указанные средства устанавливались в нем без зазора и сжатия, оставляя свободной канавку 23, подводящую к лентам газ. Причем по высоте ленты выполнены с выступанием из коллектора на 1-3 мм.To ensure the necessary static fuel pressure in the evaporator when using fuel systems with gravity-fed fuel, the height of the
Возможно выполнение средства для рассеивания газа в виде кольцевой или нескольких дугообразных вставок из керамики (не показано), установленных в коллекторе 22 аналогично указанным гибким средствам. В ободе 4 у верхней кромки коллектора 22 выполнены три горизонтальных сквозных отверстия, расположенных равномерно по окружности. В этих отверстиях установлены проволочные фиксаторы 25, которыми проштырен пакет лент 24. В верхней половине корпуса 1 равномерно по окружности выполнены отверстия 26 для подвода вторичного воздуха, расположенные на уровне 2/3 высоты обечаек 5, 6, при этом общее проходное сечение отверстий составляет 0,2-0,5 проходного сечения воздухоподводящего канала 9.It is possible to implement means for dispersing gas in the form of an annular or several arcuate ceramic inserts (not shown) installed in the manifold 22 similarly to the indicated flexible means. In the
На верхних торцах обечаек 5, 6 установлен завихритель газового и воздушного потоков, выполненный в виде дросселирующей решетки 27, содержащей множество направляющих лопаток, расположенных в плане между корпусом 1 и внутренней обечайкой 5. Наиболее проста по конструкции и в изготовлении решетка в виде кольца из листовой заготовки, с наружной стороны которого выполнены направляющие лопатки, а с внутренней имеется отбортовка 28 вниз, практически примыкающая к боковой стенке глухой диафрагмы 10. Направляющие лопатки расположены равномерно по окружности в радиальном направлении и наклонены в одну сторону к плоскости верхних торцев обечаек 5, 6, причем угол наклона выбран таким, что общее проходное сечение между лопатками в 1,5-2 раза меньше общего проходного сечения камеры горения 8 и воздухоподводящего канала 9.At the upper ends of the
Конфузор 2 корпуса выполнен дугообразного профиля, при этом диаметр его выходного сечения и высота выполнены не меньше соответственно диаметра внутренней обечайки 5 и расстояния между обечайками. На внутренней поверхности конфузора на всей его высоте выполнены (например, штамповкой) завихрительные ребра 29, расположенные равномерно по окружности с наклоном к плоскости верхних торцев обечаек в одну сторону с лопатками решетки 27, причем угол наклона не превышает аналогичный угол лопаток решетки. По высоте обечайки 5, 6 расположены ниже конфузора 2 практически на высоту решетки 27, которая тем самым фиксирует их в вертикальном направлении. В целом параметры конструкции устройства выбраны из условия обеспечения движения газового и воздушного потоков соответственно в камере горения и кольцевом воздухоподводящем канале со скоростью 0,5-10 см/сек.The casing confuser 2 is made of an arcuate profile, while the diameter of its outlet section and the height are made not less than the diameter of the
В нижней части горелочное устройство имеет запальный узел, выполненный в виде отверстия 30 во внешней обечайке 6, соосно которому к ней прикреплен патрубок 31 со съемной пробкой 32, свободный конец которого расположен в отверстии 33, предусмотренном в корпусе 1. Нижний край патрубка 31 расположен вблизи газового коллектора 22 с возможностью доступа к лентам 24 спичкой или другим запальным средством.In the lower part, the burner device has an ignition unit made in the form of an opening 30 in the
Корпус 1 над отверстиями 26 для подвода вторичного воздуха снабжен кронштейнами 34 для крепления горелочного устройства в отопительной печи или подобном устройстве, при этом верхняя часть корпуса 1 предназначена для установки в камере сгорания отопительной печи, а остальная часть с отверстиями 26 - вне этой камеры в воздушной среде.The housing 1 above the
Пример использования предложенного устройства проиллюстрирован на фиг.5-8, где изображена предлагаемая отопительная печь с указанным устройством. Печь представляет собой корпус 35 в плане практически квадратной формы, внутри которого расположены камера сгорания 36 и воздушная камера 37, разделенные между собой горизонтальной перегородкой 38, в которой с помощью кронштейнов 34 укреплено горелочное устройство. При этом оно установлено так, что верхняя часть его корпуса расположена в камере сгорания 36, а остальная часть с отверстиями 26 для подвода вторичного воздуха - в воздушной камере 37, причем указанные отверстия расположены непосредственно под перегородкой 38. Воздушная камера 37 расположена в нижней части корпуса 35 и сообщена с окружающей атмосферой через отверстия в нем, а камера сгорания сверху на большей своей части перекрыта верхней панелью 39, имеющей конфорку 40. Панель 39 образует вдоль двух смежных сторон корпуса Г-образное щелевидное вытяжное окно 41. Сверху камеры сгорания 37 корпус печи имеет газоход 42, выполненный в виде вертикального короба, поперечное сечение которого совпадает с формой вытяжного окна 41, над которым расположен газоход. В верхней части короб переходит в горизонтальную сборную камеру 43, в плане совпадающую с контуром нижней части корпуса 35. На верхней стенке сборной камеры 43 установлен вытяжной патрубок 44 с регулятором разрежения 45 в виде поворотной заслонки.An example of the use of the proposed device is illustrated in figure 5-8, which shows the proposed heating furnace with the specified device. The furnace is a
При необходимости на патрубок может быть установлена вытяжная труба. Для большей теплоотдачи камера 43 внутри имеет лабиринт 46 для продуктов сгорания. Стенки короба, обращенные к панели 39, и нижняя стенка сборной камеры 43 совместно с панелью 39 камеры сгорания образуют эксплуатационную нишу 47 (для приготовления, подогрева пищи, воды). Внутри корпус 1 выполнен с возможностью перепуска окружающего воздуха через камеру сгорания, минуя горелочное устройство, с помощью перепускного окна 48, выполненного в перегородке 38. Окно 48 расположено на максимальном расстоянии от корпуса 1 горелочного устройства и на минимальном от вытяжного окна 41 камеры сгорания, со стороны которой перепускное окно 48 имеет отбортовку 49 или направляющий патрубок (не показано), оптимальная высота которых не более высоты части корпуса 1 горелочного устройства, расположенной в камере сгорания. Кроме того, вокруг корпуса 1 в перегородке 38 с равномерным шагом выполнены дополнительные перепускные отверстия 50 небольшого диаметра (8-10 мм). При этом площадь перепускного окна и отверстий 50 выбрана из условия обеспечения в горелочном устройстве движения газового и воздушного потоков со скоростью 0,5-10 см/сек.If necessary, an exhaust pipe can be installed on the pipe. For greater
Топливная система печи включает топливный бак 51 с крышкой 52 сверху, имеющей дренажное отверстие, и подающим краном 53, соединенный топливопроводом 54 через регулятор расхода 55 с штуцером 16 испарителя 15 горелочного устройства. Бак 51 по высоте выполнен не более трети высоты испарителя 15 и установлен в зоне его верхней трети вне корпуса печи на отдельной опоре - подставке 56 или стене (не показано). Возможно крепление бака и на корпусе печи. Причем максимальный уровень топлива в баке расположен ниже уровня поперечного колена испарителя 15. При использовании в качестве топлива газа топливопровод 54 присоединяют к газовому баллону (или сети) через редуктор давления (не показано). Для дополнительного повышения пожаробезопасности между баком 51 и регулятором расхода 55 в топливопроводе 54 установлен термостатический клапан 57 (типа ЭМ-1), перекрывающий подачу топлива в случае прекращения горения. Для этого клапан имеет датчик в виде термопары 58, смонтированной над конфузором 2 корпуса 1. Со стороны газохода 42 на корпусе печи с зазором от него установлен тепловой экран 59, охватывающий корпус практически до эксплуатационной ниши 47, со стороны которой на уровне верхней панели 39 на корпусе 35 укреплен защитный поручень 60, служащий также для эксплуатационных потребностей. Кроме того, для повышения теплоотдачи на корпусе печи со стороны газохода 42 могут быть выполнены вертикальные гофры (не показано). Для защиты от тепловой коррозии корпус с внутренней стороны покрыт термостойкой краской (на кремнийорганической основе). Для возможности подключения водяной или антифризной батареи (трубчатой сушилки) печь имеет трубчатый теплообменник 61, установленный внутри камеры сгорания 36 и газохода 42, при этом вход теплообменника расположен в нижней части камеры сгорания, а выход - в сборной камере 43 газохода. Внизу воздушной камеры 37 установлен поддон 62 для сбора случайно пролитого топлива. На передней стенке корпуса в зоне воздушной камеры 37 напротив запального узла горелочного устройства имеется дверца 63 для обслуживания. Над ней в зоне камеры сгорания выполнено смотровое окно 64 с жаростойким стеклом.The furnace fuel system includes a
Работа горелочного устройства и печи осуществляется следующим образом. Регулятор разрежения 45 в вытяжном патрубке 44 устанавливается на максимальную тягу. Открытием подающего крана 53 и регулятора расхода 55 (на малое количество) осуществляется подача топлива в испаритель 15, в котором оно заполняет входное колено до уровня топлива в баке, не достигая поперечного колена испарителя. Открыв дверцу 63, извлекают пробку 32 из патрубка 31 запального узла и через воронку (или подобное средство) заливают в коллектор 22 небольшое количество (около 40 г) керосина. При этом ленты 24 пропитываются топливом и на этапе розжига устройства служат в качестве фитиля. Затем спичкой или другим запальным средством ленты 24 поджигают и над ними кольцом устанавливается пламя. Патрубок 31 закрывают пробкой 32 и в течение 6-7 мин происходит розжиг горелочного устройства.The operation of the burner and furnace is as follows. The
За это время разогреваются обечайки 5, 6 и испаритель 15, в котором начинается кипение и испарение топлива. Образующийся при этом газ через выходное колено испарителя 15, где происходит дальнейший его нагрев, штуцер 17 и далее через радиальные отверстия 19 в нем, кольцевую полость 20 в основании 3 вокруг штуцера 17, каналы 21 в основании поступает в газовый коллектор 22. Благодаря кольцевой канавке 23 в нем, которая свободна от лент 24, газ равномерно распространяется по всей окружности коллектора 22. Находясь под некоторым статическим давлением в последнем, газ проникает через поры лент 24 и выходит из коллектора практически равномерным сплошным кольцевым потоком, который поступает в камеру горения 8 между перфорированными обечайками 5, 6. В нее же через множество отверстий в обечайках поступает воздух, подсасываемый из воздушной камеры 37 через окна 14 в основании и отверстия в диафрагме 11 под действием тяги в вытяжном патрубке 44 и собственной тяги в устройстве. Расход его определяет проходное сечение отверстий в нижней диафрагме 11, кольцевого воздухоподводящего канала 9 и отверстий 26 в корпусе 1, которые подбираются при опытно-конструкторских работах для конкретного типоразмера горелочного устройства, причем расход через отверстия в обечайках обеспечивается с некоторым избытком (порядка 20-30% по сравнению со стехиометрическим соотношением).During this time, the
Большой фронт взаимодействия газообразного топлива с воздухом в камере горения 8 способствует однородному смешиванию и получению высокогомогенизированной смеси. На высоте 5-10 мм от лент 24 начинается горение, интенсивность которого к верхней зоне камеры 8 возрастает, так как все больший объем топлива вовлекается в смешивание, увеличивается по высоте фронт горения, растет температура пламени, обечаек и испарителя 15. По мере разогрева последнего уровень топлива в нем понижается и устанавливается в зоне нижней части обечаек. По достижении устойчивого режима горения на малом расходе последний устанавливают до получения необходимой мощности устройства, в котором процесс горения имеет дополнительные особенности. Основной массив отверстий малого диаметра в обечайках 5, 6 обеспечивает между ними пристеночное течение воздуха, которое удерживает пламя в средней зоне между обечайками, предотвращая тем самым его охлаждение от касания с ними. При этом через отверстия большего диаметра в обечайках воздух в камеру горения поступает струйками, которые, проникая в пламя, турбулизируют газовый поток, способствуя лучшему смешиванию воздуха с топливом и их балансу. Все эти процессы вместе с подогревом воздуха при его прохождении через нагретую до 500-600°С перфорированную диафрагму 11, раскаленные обечайки и перегревом газа в испарителе 15 способствуют интенсивности горения.The large front of interaction of gaseous fuels with air in the
Существенное влияние на процессы в камере горения 8 оказывает также решетка 27, выполняющая одновременно три функции: дросселя, средства дожига и завихрителя. Имея проходное сечение между своими направляющими лопатками меньшее, чем общее проходное сечение камеры горения 8 и воздухоподводящего канала 9, решетка 27 дросселирует газовый и воздушный потоки в них. В связи с этим скорость движения потоков в сравнении со свободным истечением замедляется, что в ограниченном объеме камеры горения ведет к равномерному распределению горючей смеси и горению по всей камере. В результате интенсивность горения возрастает, развивается высокая температура, доходящая под решеткой до 2000°С, что обеспечивает в основном полное выгорание топлива. Кроме того, решетка 27, находясь в потоке пламени и имея меньшую по сравнению с ним температуру, вызывает первоначально осаждение на лопатках несгоревших сажистых частиц, особенно при розжиге и не качественном топливе, но под действием температуры самих лопаток (разогревающихся до 1000°С) и проходящего через них высокотемпературного газового потока эти частицы дожигаются и решетка всегда остается без сажевого налета. Проходя через решетку 27, газовый и воздушный потоки закручиваются в осевой факел дожига 65, образующийся над корпусом 1 в створе конфузора 2. При этом воздух из воздухоподводящего канала 9 дополнительно закручивается ребрами 29 на конфузоре 2 и создает вокруг факела воздушную оболочку, которая подпитывает его свежим вторичным воздухом, поступающим в канал 9 через отверстия 26 в корпусе 1, и ограждает факел от контакта с менее нагретыми конфузором 2 и средой камеры сгорания печи, а также от развала его в последней, способствуя тем самым сохранению температуры факела. Образованная глухой диафрагмой 10 ниша сверху внутренней обечайки 5 создает в корневой зоне факела дожига определенное разрежение, которое на высоте 50-70 мм от конфузора 2 вызывает сжатие факела по оси, что вместе с осевой закруткой придает ему стойкую вихреобразную форму, обеспечивая вторичное (после камеры горения) повышение температуры в этой зоне до 2000°С, обуславливающей практически полное выгорание оставшегося топлива.A significant effect on the processes in the
Направленный поток воздуха, сформированный перепускным окном 47 в перегородке 38 корпуса печи, проходя через камеру сгорания 36 в газоход 42, практически не оказывает температурного и динамического влияния на факел дожига, который к тому же защищен как бы "завесой" из тонких струй воздуха из отверстий 50 в перегородке 38 вокруг корпуса 1. В то же время указанный поток воздуха уменьшает разрежение в камере сгорания 36 и тем самым снижает скорость газового и воздушного потоков в горелочном устройстве, способствуя их движению в нем под действием по существу собственной тяге устройства с малой скоростью (0,5-10 см/сек), при которой описанные процессы в устройстве протекают наиболее эффективно. При этом в вытяжном патрубке 44 (трубе) сохраняется эффективная тяга для эвакуации продуктов сгорания, регулирование которой (при изменении атмосферных условий) регулятором разрежения 45 на режим работы горелочного устройства влияет незначительно, так как основной поток воздуха в камеру сгорания 36 поступает через перепускное окно 48. В зависимости от расхода и качества топлива, а также от уровня разрежения в камере сгорания печи в факеле дожига сгорает большее или меньшее количество топлива с образованием различной длины и цвета факела - от бесцветно-голубого до голубого-желтого, служащего визуальным критерием оптимальности режима работы горелочного устройства - полноты сгорания топлива. При использовании газа факел дожига при любом расходе сохраняет бесцветно-голубую окраску, свидетельствующую о полном сгорании топлива. Запуск печи при этом сохраняется, как и для жидкого топлива, - путем розжига керосином и дальнейшей подачей газа в испаритель. Последующие процессы подготовки горючей смеси и горения аналогичны для жидкого топлива. При прекращении горения по любым причинам термопара 58 прекращает вырабатывать ЭДС, что приводит к срабатыванию клапана 57, перекрывающего подающий топливопровод 54, что повышает пожаробезопасность, особенно при использовании газа и эксплуатации печи на транспортных средствах в условиях тряски, наклонах. Возможные пары топлива в воздушной камере 37 засасываются через отверстия 26 в корпусе 1 и окна 14 в основании и сгорают в горелочном устройстве и факеле, что предотвращает запах топлива в отапливаемом помещении.The directed air flow generated by the
Концентрированная форма факела дожига, при которой он не касается стенок камеры сгорания (кроме специально для этого предназначенной конфорки 40), позволяет применить удобную и экономичную защиту внутренних поверхностей корпуса печи от тепловой коррозии в виде термостойких лакокрасочных покрытий. При этом нагрев стенок происходит за счет теплового излучения и конвективного обмена газового потока, что обеспечивает равномерный нагрев корпуса без появления локальных высокотемпературных участков, способных вызвать возгорание материалов при кратковременном контакте с ними, что также повышает пожаробезопасность печи. Этому же способствует уровень топлива в баке ниже верхнего колена испарителя 15, исключающего перелив топлива в зону горения, а также установка бака вне корпуса печи. Кроме того, расположение бака в зоне верхней трети испарителя 15, а уровня зоны испарения - в нижней его части (ввиду его высокой температуры - 400-450°С) обеспечивает стабильную подачу и статическое давление столба топлива в испарителе, что уменьшает колебания его уровня в последнем и способствует равномерному испарению и поступлению газа в коллектор 22 и соответственно стабильному горению. Этому же способствует и равномерный нагрев испарителя 15 за счет теплового излучения обечаек 5, 6.The concentrated form of the afterburning torch, in which it does not touch the walls of the combustion chamber (except for the specially designed burner 40), allows the convenient and economical protection of the internal surfaces of the furnace body from thermal corrosion in the form of heat-resistant coatings. In this case, the walls are heated due to thermal radiation and convective exchange of the gas flow, which ensures uniform heating of the case without the appearance of local high-temperature sections that can cause ignition of materials during short-term contact with them, which also increases the fire safety of the furnace. This is also facilitated by the fuel level in the tank below the upper elbow of the
Реализация совокупности признаков, описанных в предлагаемых горелочном устройстве и печи, обеспечивает практически полное сгорание всех марок применяемого топлива в любой их смеси и пропорциях с минимальным выходом вредных веществ (согласно инструментальному контролю - в 8-10 раз меньше допустимого ГОСТом 22992-82), а при использовании газа возможно применение печи без вытяжной трубы в жилых помещениях аналогично кухонным газовым плитам. Горелочное устройство и в целом печь бесшумны в работе. Неизменность геометрии элементов конструкции в зоне горения (обечайки, решетка, испаритель) ввиду отсутствия сажистых отложений на них определяет стабильность характеристик горелочного устройства в течение длительного срока эксплуатации. Этому же способствует и выполнение этих элементов из жаростойких нержавеющих сталей. Поступление из коллектора 22 в камеру горения 8 топлива в виде газа, разогретого до 450°С, практически исключает срыв пламени, так как для воспламенения достаточно любого контакта газа с воздухом, тем более подогретого в зоне смешивания до 400-500°С. После прекращения горения в течение 50-60 сек возможно его возобновление без розжига горелочного устройства ввиду высокой температуры элементов его конструкции (испаритель, обечайки, решетка).The implementation of the set of features described in the proposed burner device and furnace provides almost complete combustion of all grades of fuel used in any mixture and proportions with a minimum yield of harmful substances (according to instrumental control - 8-10 times less than permissible by GOST 22992-82), and when using gas, it is possible to use a furnace without a chimney in residential premises similar to kitchen gas stoves. The burner device and the whole furnace are silent in operation. The constancy of the geometry of the structural elements in the combustion zone (shells, grate, evaporator) due to the absence of soot deposits on them determines the stability of the characteristics of the burner device over a long period of operation. The implementation of these elements from heat-resistant stainless steels also contributes to this. The receipt of fuel from the manifold 22 into the
Предлагаемое горелочное устройство допускает использование систем питания топливом как с дозатором, так и самотеком, как это имеет место в предлагаемой печи. В последнем варианте работа печи особенно стабильна и пожаробезопасна. Предпочтительным диапазоном мощности для описанного выполнения горелочного устройства является 1-25 кВт, при которой достигается КПД печи более 95%.The proposed burner device allows the use of fuel supply systems both with a dispenser and by gravity, as is the case in the proposed furnace. In the latter embodiment, the operation of the furnace is particularly stable and fireproof. The preferred power range for the described embodiment of the burner device is 1-25 kW, at which the furnace efficiency of more than 95% is achieved.
Высокая надежность и пожаробезопасность обуславливают возможность бесконтрольной работы в течение длительного времени, простоту в эксплуатации и широкую сферу применения предлагаемой печи, позволяя использовать ее в различных ситуациях при отсутствии других видов топлива и энергии, что имеет первостепенное значение в полевых и критических условиях. Длительные испытания подтвердили приведенные преимущества и характеристики предлагаемых горелочного устройства и печи. Печь принята к серийному производству.High reliability and fire safety determine the possibility of uncontrolled operation for a long time, ease of operation and the wide scope of the proposed furnace, allowing it to be used in various situations in the absence of other types of fuel and energy, which is of paramount importance in field and critical conditions. Long-term tests have confirmed the advantages and characteristics of the proposed burner device and furnace. The furnace is accepted for mass production.
Claims (25)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002111483/06A RU2237217C2 (en) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Burner unit and domestic heating stove for liquid fuel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002111483/06A RU2237217C2 (en) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Burner unit and domestic heating stove for liquid fuel |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002111483A RU2002111483A (en) | 2003-11-20 |
| RU2237217C2 true RU2237217C2 (en) | 2004-09-27 |
Family
ID=33432789
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002111483/06A RU2237217C2 (en) | 2002-04-29 | 2002-04-29 | Burner unit and domestic heating stove for liquid fuel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2237217C2 (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2456505C1 (en) * | 2011-02-14 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайская государственная академия образования имени В.М. Шукшина" | Flame burning maintenance method |
| RU2457403C1 (en) * | 2008-06-26 | 2012-07-27 | Чул КИМ | Fire-fighting device for kerosene furnace |
| RU2457402C1 (en) * | 2008-10-06 | 2012-07-27 | Чул КИМ | Kerosene furnace |
| RU2509250C2 (en) * | 2008-09-01 | 2014-03-10 | Электролюкс До Бразиль Са | System to fix gas pipes in gas ovens |
| RU2560463C2 (en) * | 2011-04-13 | 2015-08-20 | ПЛАНИКА Сп. з о.о. | Furnace device and principle of its operation |
| US9506656B2 (en) | 2013-10-01 | 2016-11-29 | International Clean Energy Solutions, Ltd. | Cooking stove |
| RU2607323C1 (en) * | 2015-10-26 | 2017-01-10 | Иван Васильевич Исак | Method of heating liquid in heating device (versions) and heating device |
| RU174100U1 (en) * | 2017-03-30 | 2017-10-02 | Апетян Павел Мкртычевич | FURNACE BURNER |
| RU218437U1 (en) * | 2023-03-01 | 2023-05-25 | Карен Альбертович Арутюнян | AUTONOMOUS HEATING OVEN ON LIQUID FUEL |
-
2002
- 2002-04-29 RU RU2002111483/06A patent/RU2237217C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2457403C1 (en) * | 2008-06-26 | 2012-07-27 | Чул КИМ | Fire-fighting device for kerosene furnace |
| RU2509250C2 (en) * | 2008-09-01 | 2014-03-10 | Электролюкс До Бразиль Са | System to fix gas pipes in gas ovens |
| RU2457402C1 (en) * | 2008-10-06 | 2012-07-27 | Чул КИМ | Kerosene furnace |
| RU2456505C1 (en) * | 2011-02-14 | 2012-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайская государственная академия образования имени В.М. Шукшина" | Flame burning maintenance method |
| RU2560463C2 (en) * | 2011-04-13 | 2015-08-20 | ПЛАНИКА Сп. з о.о. | Furnace device and principle of its operation |
| RU2560463C9 (en) * | 2011-04-13 | 2016-04-10 | ПЛАНИКА Сп. з о.о. | Furnace device and combustion method with its application |
| US9506656B2 (en) | 2013-10-01 | 2016-11-29 | International Clean Energy Solutions, Ltd. | Cooking stove |
| US10077898B2 (en) | 2013-10-01 | 2018-09-18 | International Clean Energy Solutions, Ltd. | Combustion engine for burning a fuel mixture of water and alcohol |
| RU2607323C1 (en) * | 2015-10-26 | 2017-01-10 | Иван Васильевич Исак | Method of heating liquid in heating device (versions) and heating device |
| RU174100U1 (en) * | 2017-03-30 | 2017-10-02 | Апетян Павел Мкртычевич | FURNACE BURNER |
| RU218437U1 (en) * | 2023-03-01 | 2023-05-25 | Карен Альбертович Арутюнян | AUTONOMOUS HEATING OVEN ON LIQUID FUEL |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4510890A (en) | Infrared water heater | |
| US8186286B2 (en) | Wood fired boiler | |
| AU717798B2 (en) | A gas appliance for heating fluids | |
| US20090308332A1 (en) | Water heater with forced draft air inlet | |
| RU2237217C2 (en) | Burner unit and domestic heating stove for liquid fuel | |
| US5924390A (en) | Water heater with co-located flue inlet and outlet | |
| EP3170564B1 (en) | Pressure washers with infrared burner | |
| MX2014010325A (en) | Gas burner system for gas-powered cooking devices. | |
| US3799142A (en) | Method and apparatus for sequestering open flame combustion gas | |
| RU98546U1 (en) | HOT WATER BOILER WITH HOT WATER DISCHARGE | |
| EP4043787A1 (en) | Biofireplace with automatic combustion control | |
| US5642724A (en) | Fluid mixing systems and gas-fired water heater | |
| RU2546683C1 (en) | Heating oven | |
| RU108568U1 (en) | HOT WATER BOILER WITH HOT WATER DISCHARGE | |
| US5769623A (en) | Oil fired burner | |
| RU226080U1 (en) | AUTONOMOUS PORTABLE LONG BURNING OVEN | |
| RU98548U1 (en) | STEEL GAS HEATING BOILER | |
| CN218328362U (en) | Heating equipment using multiple fuels | |
| RU108566U1 (en) | HOT WATER BOILER WITH HOT WATER DISCHARGE | |
| CN211625680U (en) | Gas water heating equipment | |
| RU2023958C1 (en) | Furnace for liquid fuel | |
| RU2698360C1 (en) | Universal air heating furnace | |
| CN209782601U (en) | Horizontal boiler with horizontal powder burner | |
| US10330052B2 (en) | Low nitrogen oxide emission water heater | |
| RU26110U1 (en) | HEATING UNIT |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20050430 |