RU2256850C1 - Device for burning fuel - Google Patents

Device for burning fuel Download PDF

Info

Publication number
RU2256850C1
RU2256850C1 RU2004124980/06A RU2004124980A RU2256850C1 RU 2256850 C1 RU2256850 C1 RU 2256850C1 RU 2004124980/06 A RU2004124980/06 A RU 2004124980/06A RU 2004124980 A RU2004124980 A RU 2004124980A RU 2256850 C1 RU2256850 C1 RU 2256850C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
combustion chamber
flame tube
deflector
main
fuel
Prior art date
Application number
RU2004124980/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.С. Новиков (RU)
А.С. Новиков
М.А. Корюков (RU)
М.А. Корюков
А.А. Мельников (RU)
А.А. Мельников
В.В. Батов (RU)
В.В. Батов
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ИТЛАН"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ИТЛАН" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ИТЛАН"
Priority to RU2004124980/06A priority Critical patent/RU2256850C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2256850C1 publication Critical patent/RU2256850C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: continuous combustion chambers.
SUBSTANCE: device comprises combustion chamber provided with flue tube, passage for supplying main air, swirler, device for supplying main fuel, spherical head of the combustion chamber whose radius is equal to the radius of the flue tube, diverging deflector and cone, and converging deflector which abuts against the spherical head and mounted inside the flue tube .
EFFECT: enhanced reliability and reduced cost.
4 dwg

Description

Изобретение относится к области сжигания топлива и может найти применение в воздушно-реактивных двигателях, в газотурбинных, топочных и теплоэнергетических установках, в установках по переработке и утилизации бытовых и промышленных отходов.The invention relates to the field of fuel combustion and may find application in jet engines, in gas turbine, furnace and heat power plants, in plants for the processing and disposal of domestic and industrial waste.

Известно устройство для сжигания топлива, выполненное в виде вихревой камеры сгорания, содержащей жаровую трубу, расположенные в одном сечении, перпендикулярном центральной оси камеры сгорания, завихритель, канал выхода продуктов сгорания, топливные форсунки, дополнительной первичной камеры сгорания, расположенной в сечении, перпендикулярном центральной оси жаровой трубы основной камеры сгорания за завихрителем основной камеры сгорания (См. патент Российской Федерации на изобретение № 2196940, МПК F 23 R 3/00, опубл. 20.01.2003 г.).A device for burning fuel made in the form of a vortex combustion chamber containing a flame tube located in one section perpendicular to the central axis of the combustion chamber, a swirler, an exit channel of combustion products, fuel nozzles, an additional primary combustion chamber located in a section perpendicular to the central axis the flame tube of the main combustion chamber behind the swirl of the main combustion chamber (See patent of the Russian Federation for invention No. 2196940, IPC F 23 R 3/00, publ. 01.20.2003).

Существенными недостатками известного устройства являются:Significant disadvantages of the known device are:

• низкая надежность работы, обусловленная:• low reliability due to:

- перегревом завихрителя основной камеры сгорания выходящими горячими продуктами из первичной камеры сгорания;- overheating of the swirl of the main combustion chamber emerging hot products from the primary combustion chamber;

- срывом пламени в основной камере при отключении первичной камеры сгорания;- flame failure in the main chamber when the primary combustion chamber is turned off;

- возникновением пульсации процесса горения в основной камере сгорания ввиду взаимного перемешивания находящихся в противотоке периферийного и приосевых вихрей;- the occurrence of pulsation of the combustion process in the main combustion chamber due to mutual mixing of the peripheral and axial vortices located in countercurrent;

• сложная конструкция, обусловленная наличием первичной камеры сгорания, в которой происходит процесс получения продуктов сгорания, и основной камеры сгорания, в которой происходит процесс дожига продуктов сгорания, полученных в первичной камере, что требует сложной системы управления этими процессами.• a complex structure due to the presence of the primary combustion chamber, in which the process of obtaining combustion products takes place, and the main combustion chamber, in which the process of burning the combustion products obtained in the primary chamber takes place, which requires a complex control system for these processes.

Наиболее близким к заявляемому является устройство для сжигания топлива, включающее камеру сгорания, содержащую жаровую трубу, устройство подвода вторичного воздуха и расположенные в одном сечении, перпендикулярном центральной оси камеры сгорания, завихритель и канал выхода продуктов сгорания, дополнительно включает первичную камеру сгорания, установленную, перед основной соосно с последней, жаровые трубы камер сгорания соединены, воспламеняющее устройство, выполненное в виде форкамеры, содержащей топливную форсунку, электрическую свечу зажигания и сопло, а устройство подвода топлива и завихритель первичной камеры сгорания расположены на ее переднем торце в сечении, перпендикулярном центральной оси камеры (см. патент Российской Федерации № 2212004, МПК F 23 R 3/00, опубл. 20.01.2003 г.).Closest to the claimed is a device for burning fuel, including a combustion chamber containing a flame tube, a secondary air supply device and located in one section perpendicular to the central axis of the combustion chamber, the swirl and the exhaust channel of the combustion products, further includes a primary combustion chamber installed in front of main coaxially with the latter, the combustion tubes of the combustion chambers are connected, an ignition device made in the form of a pre-chamber containing a fuel nozzle, electric the spark plug and nozzle, and the fuel supply device and the swirl of the primary combustion chamber are located at its front end in a section perpendicular to the central axis of the chamber (see patent of the Russian Federation No. 2212004, IPC F 23 R 3/00, publ. 01.20.2003, )

Существенными недостатками известного устройства для сжигания топлива являются:Significant disadvantages of the known device for burning fuel are:

• низкая надежность работы, обусловленная:• low reliability due to:

- наличием высокотемпературного потока продуктов сгорания, выходящего из форкамеры, который поступает в первичную камеру сгорания через завихритель, лопатки которого испытывают концентрацию тепла, вследствие чего происходит их перегрев, что приводит к разрушению его и выходу из строя всего устройства;- the presence of a high-temperature flow of combustion products coming out of the prechamber, which enters the primary combustion chamber through a swirl whose blades experience a concentration of heat, as a result of which they overheat, which leads to its destruction and failure of the entire device;

- сжиганием в первичной камере сгорания топливовоздушной смеси с основным топливом, которую поджигают высокотемпературным потоком продуктов сгорания, выходящим из форкамеры, при этом стенки жаровой трубы первичной камеры не охлаждаются, а дожигание и разбавление продуктов сгорания первичной камеры осуществляют в приосевом вихре основной камеры сгорания, что приводит к прогару жаровой трубы и выходу устройства из строя;- burning in the primary combustion chamber of the air-fuel mixture with the main fuel, which is ignited by a high-temperature flow of combustion products exiting the prechamber, while the walls of the flame tube of the primary chamber are not cooled, and afterburning and dilution of the combustion products of the primary chamber are carried out in the axial vortex of the main combustion chamber, which leads to burnout of the flame tube and device failure;

- перемешиванием потоков периферийного и приосевого вихрей, которое приводит к передаче тепловой энергии от приосевого вихря к периферийному, к перегреву жаровой трубы и ее прогару;- mixing the flows of the peripheral and axial vortices, which leads to the transfer of thermal energy from the axial vortex to the peripheral vortex, to overheating of the flame tube and its burnout;

- возникновением пульсации процесса горения в основной камере сгорания ввиду ее торообразной поверхности и последовательного соединения с первичной камерой сгорания;- the occurrence of pulsation of the combustion process in the main combustion chamber due to its toroidal surface and serial connection with the primary combustion chamber;

• сложность и большая трудоемкость изготовления отдельных деталей и узлов, обусловленные наличием поверхностей, выполняемых по сложным законам профилирования, требующим для изготовления специального технологического оборудования и больших трудозатрат,• the complexity and the great complexity of the manufacture of individual parts and assemblies, due to the presence of surfaces that are performed according to complex profiling laws, which require special technological equipment and high labor costs to manufacture,

• сложная конструкция, обусловленная наличием дополнительной первичной камеры сгорания, установленной перед основной соосно с последней, жаровые трубы которых соединены, воспламеняющее устройство выполненное в виде форкамеры, а устройство подвода топлива и завихритель первичной камеры сгорания расположены на ее переднем торце в сечении, перпендикулярном центральной оси камеры.• a complex structure due to the presence of an additional primary combustion chamber mounted in front of the main one coaxially with the latter, the flame tubes of which are connected, an ignition device made in the form of a prechamber, and a fuel supply device and a swirl of the primary combustion chamber are located at its front end in a section perpendicular to the central axis cameras.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение надежности работы, технологичности конструкции, снижение затрат и упрощение конструкции.The technical result of the claimed invention is to increase the reliability, manufacturability of the structure, reducing costs and simplifying the design.

Сущность технического решения заключается в том, что в устройстве для сжигания топлива, включающем камеру сгорания, содержащую жаровую трубу, канал подвода основного воздуха, завихритель, устройство подвода основного топлива, головка камеры сгорания выполнена сферической с радиусом, равным радиусу жаровой трубы, при этом устройство дополнительно содержит дефлектор рассеивающий и конус рассеивающий, установленные соосно на выходе воздуха из завихрителя и дефлектор сжимающий, примыкающий к сферической головке и расположенный внутри жаровой трубы.The essence of the technical solution lies in the fact that in the device for burning fuel, including a combustion chamber containing a flame tube, a main air supply channel, a swirler, a main fuel supply device, the head of the combustion chamber is made spherical with a radius equal to the radius of the flame tube, while the device additionally contains a scattering deflector and a scattering cone installed coaxially at the air outlet from the swirl and a compressing deflector adjacent to the spherical head and located inside flat pipe.

Заявляемое изобретение имеет отличия от прототипа в существенных признаках:The claimed invention has differences from the prototype in essential features:

• головка камеры сгорания выполнена сферической, с радиусом, равным радиусу жаровой трубы;• the head of the combustion chamber is made spherical, with a radius equal to the radius of the flame tube;

• дополнительно содержит дефлектор и конус рассеивающие;• additionally contains a deflector and a diffuser cone;

• дефлектор и конус рассеивающие установлены соосно на выходе воздуха из завихрителя;• the deflector and the scattering cone are mounted coaxially at the air outlet from the swirl;

• содержит дефлектор сжимающий;• contains a compressing deflector;

• дефлектор сжимающий примыкает к сферической головке и расположен внутри жаровой трубы.• compressive deflector adjacent to the spherical head and located inside the flame tube.

Следовательно, предложенное изобретение соответствует критерию “новизна”.Therefore, the proposed invention meets the criterion of "novelty."

Выполнение головки камеры сгорания сферической с радиусом, равным радиусу жаровой трубы, позволит выходящему из завихрителя основному воздуху омывать постоянно внутреннюю поверхность жаровой трубы и сферической головки, охлаждая их, и не способствовать возникновению концентрации тепловой энергии и перегрева отдельных деталей и узлов, обеспечивая тем самым надежную работу всего устройства, а также выполняет функцию образования приосевого вихревого потока, который, смешиваясь, с пусковым или основным топливом, и образует топливовоздушную смесь и не требует для изготовления специального технологического оборудования при упрощении конструкции и снижении трудоемкости изготовления.The implementation of the head of the combustion chamber spherical with a radius equal to the radius of the flame tube will allow the main air leaving the swirl to constantly wash the inner surface of the flame tube and spherical head, cooling them, and not contribute to the occurrence of thermal energy concentration and overheating of individual parts and assemblies, thereby ensuring reliable the operation of the entire device, and also performs the function of the formation of an axial vortex flow, which, mixing, with the starting or main fuel, and forms a fuel rail mixture of hydrochloric and requires no special process for the manufacture of equipment while simplifying the structure and reducing the complexity of manufacturing.

Введение в устройство дефлектора и конуса рассеивающего, установленных соосно на выходе воздуха из завихрителя и дефлектора сжимающего, примыкающего к сферической головке и расположенных внутри жаровой трубы, позволит разделить периферийный и приосевой вихревые потоки и создать разделительную зону, которая обеспечит уменьшение передачи тепловой энергии от приосевого вихревого потока к периферийному, что уменьшит тепловую нагрузку на жаровую трубу, устранит пульсацию и обеспечит повышение надежности работы всего устройства.The introduction into the device of a deflector and a scattering cone installed coaxially at the air outlet from the swirl and a compressing deflector adjacent to the spherical head and located inside the flame tube will allow to separate the peripheral and paraxial vortex flows and create a separation zone that will reduce heat transfer from the axial vortex flow to the peripheral, which will reduce the heat load on the flame tube, eliminate ripple and provide increased reliability of the entire device.

В предложенном техническом решении все отличительные признаки взаимосвязаны и в сочетании с другими признаками позволяют получить новый технический результат: повысить надежность работы и технологичность конструкции, снизить трудоемкость изготовления и упростить конструкцию.In the proposed technical solution, all the distinguishing features are interconnected and, in combination with other features, provide a new technical result: to increase the reliability and manufacturability of the design, reduce the complexity of manufacturing and simplify the design.

Следовательно заявляемое изобретение соответствует критерию “изобретательский уровень”.Therefore, the claimed invention meets the criterion of "inventive step".

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства в разрезе; на фиг.2 - сечение А-А; на фиг.3 - сечение Б-Б; на фиг.4 - сечение В-В.The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a General view of the device in section; figure 2 is a section aa; figure 3 is a section bB; figure 4 - section bb.

Устройство для сжигания топлива включает камеру сгорания, содержащую жаровую трубу 1, канал 2 подвода основного воздуха, завихритель 3, устройство 4 подвода основного топлива, к которому примыкает головка 5 камеры сгорания, внутренняя поверхность 6 которой выполнена сферической с радиусом, равным радиусу жаровой трубы 1, внутри которой на стойках 7 установлен сжимающий дефлектор 8, примыкающий к сферической головке 5, а на противоположной стороне жаровой трубы 1 установлены дефлектор 9 и конус 10 рассеивающие, которые образуют кольцевой канал 11 подвода основного воздуха от завихрителя 3 в жаровую трубу 1. Дефлектор рассеивающий 9 расположен в корпусе 12 завихрителя 3, образующей с внутренней поверхностью жаровой трубы кольцевой канал 13. Сферическая головка 5 снабжена форсункой 14 и свечей зажигания 15. Жаровая труба 1 расположена в корпусе 16, образующем с ней канал 2 подвода основного воздуха.A device for burning fuel includes a combustion chamber containing a flame tube 1, a main air supply channel 2, a swirler 3, a main fuel supply device 4 to which a combustion chamber head 5 adjoins, the inner surface 6 of which is made spherical with a radius equal to the radius of the flame tube 1 , inside of which racks 7 have a compressing deflector 8 adjacent to the spherical head 5, and a deflector 9 and a diffuser cone 10 that form an annular channel 11 are installed on the opposite side of the flame tube 1 the main air supply from the swirl 3 to the flame tube 1. The diffuser 9 is located in the swirl housing 3, forming an annular channel 13 with the inner surface of the flame tube. The spherical head 5 is equipped with a nozzle 14 and spark plugs 15. The flame tube 1 is located in the housing 16, forming with it the channel 2 for supplying the main air.

Устройство для сжигания топлива работает следующим образом. Основной воздух в устройство подается от компрессора (на чертеже не показан) через штуцер 17, расположенный тангенциально к поверхности жаровой трубы 1, и создает в канале 2 сильно закрученный воздушный поток, который доходит до крышки 18, отражаясь от нее, попадает в канал 13 и далее через завихритель 3 получает дополнительную подкрутку, отражаясь от наружной поверхности дефлектора рассеивающего 9 и используя расширяющийся конус 10, формируется периферийный вихревой поток, который окончательно формируется в сжимающем дефлекторе 8, проходя его с наружной стороны и входя в сферическую головку 5, возбуждает в приосевой зоне камеры сгорания, находящийся в противотоке к нему вращающийся в том же направлении сильно закрученный воздушный поток - приосевой вихрь, в который посредством форсунки 14 подают пусковое топливо и образовавшуюся топливовоздушную смесь поджигают с использованием свечи зажигания 15 и сжигают в образовавшемся приосевом вихревом потоке. Далее продукты сгорания проходят сжимающий дефлектор 8 уже с внутренней стороны, постепенно сжимаются и проходят внутри дефлектора рассеивающего 9. Дожигание продуктов сгорания камеры сгорания осуществляют в зоне 19 дожига после дефлектора рассеивающего в канале выхода продуктов сгорания 20.A device for burning fuel works as follows. The main air is supplied to the device from the compressor (not shown in the drawing) through a fitting 17 located tangentially to the surface of the flame tube 1 and creates a strongly swirling air flow in channel 2, which reaches the cover 18, being reflected from it, enters the channel 13 and then through the swirl 3 receives an additional twist, reflected from the outer surface of the scattering deflector 9 and using the expanding cone 10, a peripheral vortex flow is formed, which is finally formed in the compressing deflector 8, passing it from the outside and entering the spherical head 5, it excites in the paraxial zone of the combustion chamber, which is in countercurrent to it, a strongly swirling air flow rotating in the same direction — the paraxial vortex, into which starting fuel is fed by means of nozzle 14 and the resulting air-fuel mixture is ignited using spark plugs 15 and burn in the resulting axial vortex flow. Further, the combustion products pass through the compression deflector 8 already from the inside, are gradually compressed and pass inside the scattering deflector 9. The combustion products of the combustion chamber are burnt out in the afterburning zone 19 after the deflector of the scattering products in the exhaust gas outlet channel 20.

Для осуществления режима работы на основном топливе дополнительно направляют вторичный воздух в завихритель вторичного воздуха 21, создавая сильно закрученный активный поток, формирующий в плоскости его образования у цилиндрической втулки эжекторной 22 структуру потока с высоким радиальным градиентом статического давления, а в качестве пассивного потока используют основное газообразное топливо, поступающее в центральную часть создаваемого активного потока за счет формирования высоким радиальным градиентом статического давления высокого осевого градиента статического давления.To implement the operating mode on the main fuel, secondary air is additionally directed to the secondary air swirl 21, creating a strongly swirling active stream, which forms a flow structure with a high radial gradient of static pressure in the plane of its formation at the ejector 22 cylindrical sleeve, and the main gas is used as a passive stream the fuel entering the central part of the generated active flow due to the formation of a high radial gradient of static pressure okogo axial static pressure gradient.

Применение изобретения позволит повысить надежности работы, технологичность конструкции, снизить затраты и упростить конструкцию.The application of the invention will improve the reliability, technological design, reduce costs and simplify the design.

Claims (1)

Устройство для сжигания топлива, включающее камеру сгорания, содержащую жаровую трубу, канал подвода основного воздуха, завихритель, устройство подвода основного топлива, отличающееся тем, что головка камеры сгорания выполнена сферической радиусом, равным радиусу жаровой трубы, при этом устройство дополнительно содержит дефлектор рассеивающий и конус рассеивающий, установленные соосно на выходе воздуха из завихрителя, и дефлектор сжимающий, примыкающий к сферической головке и расположенный внутри жаровой трубы.A device for burning fuel, including a combustion chamber containing a flame tube, a main air supply channel, a swirler, a main fuel supply device, characterized in that the head of the combustion chamber is made of a spherical radius equal to the radius of the flame tube, the device further comprising a diffuser and a cone diffusing, mounted coaxially at the air outlet from the swirl, and a compressing deflector adjacent to the spherical head and located inside the flame tube.
RU2004124980/06A 2004-08-16 2004-08-16 Device for burning fuel RU2256850C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004124980/06A RU2256850C1 (en) 2004-08-16 2004-08-16 Device for burning fuel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004124980/06A RU2256850C1 (en) 2004-08-16 2004-08-16 Device for burning fuel

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2256850C1 true RU2256850C1 (en) 2005-07-20

Family

ID=35842627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004124980/06A RU2256850C1 (en) 2004-08-16 2004-08-16 Device for burning fuel

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2256850C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2567899C2 (en) * 2014-02-19 2015-11-10 Андрей Аркадьевич Мельников Fuel combustion device
RU2708011C1 (en) * 2019-04-18 2019-12-03 Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" Fuel combustion device
RU2760607C1 (en) * 2021-04-23 2021-11-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" Energy efficient microflare burner apparatus
RU2779123C1 (en) * 2021-12-06 2022-09-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.С. Соловьева" Countercurrent vortex burner

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2567899C2 (en) * 2014-02-19 2015-11-10 Андрей Аркадьевич Мельников Fuel combustion device
RU2708011C1 (en) * 2019-04-18 2019-12-03 Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" Fuel combustion device
RU2760607C1 (en) * 2021-04-23 2021-11-29 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" Energy efficient microflare burner apparatus
RU2779123C1 (en) * 2021-12-06 2022-09-01 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.С. Соловьева" Countercurrent vortex burner
RU2806421C1 (en) * 2023-01-17 2023-10-31 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева" Combustion chamber of gas turbine unit with combustion in countercurrent swirling flow

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190093880A1 (en) Pressure-gain combustion apparatus and method
RU2613011C1 (en) Steam-gas generator
US20140190178A1 (en) Combustor
CN106524225B (en) The three vortex system tissue burned flame cylinders suitable for advanced low pollution turbogenerator
US8596074B2 (en) Gas turbine combustor
RU2349840C1 (en) Annular combustion chamber of gas-turbine engine
JPS63156926A (en) Combustion chamber for gas turbine and operating method of said combustion chamber
RU2310794C1 (en) Swirl burner
RU2755240C2 (en) Burner for combustion chamber of gas turbine power plant, combustion chamber of gas turbine power plant containing such burner, and gas turbine power plant containing such combustion chamber
RU2708011C1 (en) Fuel combustion device
CN105889980A (en) Novel Method For Air Entry In Liner To Reduce Water Requirement To Control Nox
RU2256850C1 (en) Device for burning fuel
RU2212003C1 (en) Method and device for burning fuel
RU2062405C1 (en) Combustion chamber
RU2565737C1 (en) Vortex burner for combustion of solid powdered fuel
RU2196940C1 (en) Method and device for burning fuel
RU2193139C1 (en) Method of burning fuel and device for realization of this method
RU2277204C1 (en) Method of burning fuel
RU2307985C1 (en) Device for burning fuel
RU2638500C1 (en) Method for incineration of milled solid fuel and device for its implementation
RU2350844C1 (en) Combustion chamber of heat generator for firing liquid fuel
RU2567899C2 (en) Fuel combustion device
JP3888229B2 (en) Swivel type low NOx combustor
CA1210597A (en) Combustor
RU2227247C2 (en) Device for fuel combustion

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120817