RU2358197C1

RU2358197C1 - Burner device

Info

Publication number: RU2358197C1
Application number: RU2008113722/06A
Authority: RU
Inventors: Евсей Аврумович Кордит (RU); Евсей Аврумович Кордит; Петр Евсеевич Кордит (RU); Петр Евсеевич Кордит
Original assignee: Евсей Аврумович Кордит; Петр Евсеевич Кордит
Priority date: 2008-04-11
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2009-06-10

Abstract

FIELD: heating.

SUBSTANCE: invention relates to power engineering immediately dealing with burner devices and is to find application in automobile industry. The burner device is designed to contain the following components: a furnace chamber with the perimetre limiting wall cylindrical-shaped and a central throughhole arranged in the butt limiting wall, an air delivery nozzle that coaxially along the axis penetrates into the furnace chamber, an evaporating capillary structure placed on the cylindrical limiting wall inside, a swirler, a turbulent flow generator positioned between the air supply nozzle and the evaporating capillary structure, a flame stabiliser and a heating plug with a double-layered cylindrical limiting wall, an inner cylindrical limiting wall and an outer cylindrical limiting wall. In the upper part of the cylindrical limiting wall, starting from the evaporating capillary structure upper part level, there are multiple longitudinal cuts arranged with the resulting rectangular tabs inflected into the burner inside at varied angles, the angular gaps between any two successive rectangular tabs being identical. The outer cylindrical wall inside closely adjoins the inner cylindrical limiting wall outside. The flame stabiliser is connected to the upper base of the outer cylindrical limiting wall.

EFFECT: provision for the burner device stable burning at the primary ignition stage under low temperature conditions.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики, в частности горелочным устройствам, и может быть использовано в автомобильной промышленности.The invention relates to the field of energy, in particular burner devices, and can be used in the automotive industry.

В качестве аналога выбрано горелочное устройство (патент DE № 3708745 J.Eberspaher), содержащее спираль накаливания, патрубки подачи дизельного топлива, пористую сетку свечи накаливания. Свеча обдувается воздухом, ввернута в штуцер, через который в пористую сетку подводится топливо и который закреплен на стенке камеры. Для обеспечения формирования и поджига горючей смеси необходимо, чтобы количество тепловой энергии, выделяемое свечой накаливания, было достаточно для испарения жидкого топлива из пористой сетки и дальнейшего разогрева горючей смеси до температуры зажигания.A burner device (DE patent No. 3708745 J. Eberspaher) containing an incandescent spiral, diesel fuel supply pipes, a porous grid of a glow plug was selected as an analogue. The candle is blown with air, screwed into a fitting through which fuel is supplied to the porous mesh and which is fixed to the chamber wall. To ensure the formation and ignition of the combustible mixture, it is necessary that the amount of thermal energy emitted by the glow plug is sufficient to evaporate the liquid fuel from the porous mesh and to further heat the combustible mixture to the ignition temperature.

Существенным недостатком является низкая надежность поджига при низких температурах, так как значительная часть тепловой энергии свечи накаливания расходуется на нагрев элементов конструкции горелочного устройства.A significant disadvantage is the low reliability of ignition at low temperatures, since a significant part of the thermal energy of the glow plug is spent on heating the structural elements of the burner device.

Известно «Устройство для зажигания и подачи топлива в горелочное устройство испарительного типа» (патент РФ №2240473), содержащее штуцер, соединенный с топочной камерой, капиллярную испарительную структуру топочной камеры, патрубки ввода воздуха и топлива, свечу накаливания, пористый транспортирующий элемент и тепловой экран, которое позволяет повысить надежность розжига горелочного устройства.It is known "Device for ignition and fuel supply to the burner type evaporator type" (RF patent No. 2240473), containing a fitting connected to the combustion chamber, capillary evaporation structure of the combustion chamber, air and fuel inlet nozzles, glow plug, porous conveying element and heat shield , which improves the reliability of the ignition of the burner device.

Недостатком данного устройства является, что при очень низких температурах, поступающих в горелочное устройство жидкого топлива и воздуха, количество теплового потока в зону горения недостаточно для поддержания горения.The disadvantage of this device is that at very low temperatures entering the burner device of liquid fuel and air, the amount of heat flow into the combustion zone is not enough to maintain combustion.

В качестве прототипа выбрано горелочное устройство (патент РФ № 2181462), содержащее топочную камеру с цилиндрической ограничительной стенкой по периметру, с торцевой ограничительной стенкой, в которой выполнено центральное отверстие, сопло подачи воздуха, входящее коаксиально по оси в топочную камеру, испарительную капиллярную структуру; завихритель, формирователь вихревых потоков, расположенный между соплом подачи воздуха и испарительной капиллярной структурой, жаровую трубу, стабилизатор пламени и свечу накаливания.As a prototype, a burner device (RF patent No. 2181462) was selected, containing a combustion chamber with a cylindrical boundary wall around the perimeter, with an end boundary wall in which a central hole is made, an air supply nozzle entering coaxially along the axis into the combustion chamber, an evaporative capillary structure; swirl, vortex generator, located between the air supply nozzle and the evaporative capillary structure, flame tube, flame stabilizer and glow plug.

Недостатком данной конструкции является неустойчивое горение горелочного устройства при низких температурах поступающего жидкого топлива и воздуха.The disadvantage of this design is the unstable combustion of the burner at low temperatures of the incoming liquid fuel and air.

Известно, что розжиг горелочного устройства осуществляется с помощью пламени пилотного факела, формируемого, например, устройством для зажигания и подачи топлива в горелочное устройство испарительного типа (патент РФ № 2240473). Под действием пламени пилотного факела происходит испарение части жидкого топлива, при смешивании с воздухом, поступающим из воздушного сопла, образуется горючая паровоздушная смесь. Дальнейшее испарение жидкого топлива из испарительного элемента, капиллярной структуры, существенным образом зависит, в частности, от того, насколько низка температура поступающего в горелочное устройство жидкого топлива и воздуха. Чем ниже эта температура, тем меньше тепловой поток, поступающий из зоны горения к испарительному элементу, и тем больше доля этого потока расходуется на разогрев жидкого топлива до температуры испарения. Соответственно, при очень низких температурах, поступающих в горелочное устройство жидкого топлива и воздуха, величина теплового потока, поступающего из зоны горения к жидкому топливу в капиллярной структуре испарительного элемента, оказывается недостаточной для обеспечения интенсивности испарения, необходимой для поддержания горения.It is known that the ignition of the burner device is carried out using a pilot flame, formed, for example, by a device for igniting and supplying fuel to the burner device of an evaporative type (RF patent No. 2240473). Under the influence of the pilot flame, part of the liquid fuel evaporates, when mixed with air coming from the air nozzle, a combustible vapor-air mixture is formed. Further evaporation of liquid fuel from the evaporating element, the capillary structure, essentially depends, in particular, on how low the temperature of the liquid fuel and air entering the burner device is. The lower this temperature, the lower the heat flux coming from the combustion zone to the evaporation element, and the greater the proportion of this flow is spent on heating the liquid fuel to the evaporation temperature. Accordingly, at very low temperatures entering the burner of liquid fuel and air, the amount of heat flow from the combustion zone to the liquid fuel in the capillary structure of the evaporation element is insufficient to provide the evaporation rate necessary to maintain combustion.

Для обеспечения устойчивого розжига при низких температурах необходимо осуществить конструктивные изменения по сравнению с известными устройствами, которые обеспечили бы на стадии горения, поддерживаемого пилотным факелом, большую величину теплового потока из зоны горения к жидкому топливу, заключенному в капиллярной структуре испарительного элемента и, соответственно, более интенсивное парообразование.To ensure stable ignition at low temperatures, it is necessary to carry out structural changes in comparison with the known devices, which would ensure at the combustion stage supported by the pilot flame a large amount of heat flow from the combustion zone to the liquid fuel contained in the capillary structure of the evaporation element and, accordingly, more intense steam formation.

Техническим результатом данного изобретения является повышение интенсивности разогрева жидкого топлива, заключенного в капиллярной испарительной структуре, и, соответственно, обеспечение устойчивого горения горелочного устройства на стадии розжига в условиях низких температур.The technical result of this invention is to increase the intensity of heating of liquid fuel contained in a capillary evaporation structure, and, accordingly, ensuring stable combustion of the burner device at the stage of ignition at low temperatures.

Технический результат достигается тем, что горелочное устройство, содержащее топочную камеру с цилиндрической ограничительной стенкой по периметру, с торцевой ограничительной стенкой, в которой выполнено центральное отверстие, сопло подачи воздуха, входящее коаксиально по оси в топочную камеру, испарительную капиллярную структуру, размещенную на внутренней стороне цилиндрической ограничительной стенки, завихритель, формирователь вихревых потоков, расположенный между соплом подачи воздуха и испарительной капиллярной структурой, стабилизатор пламени и свечу накаливания, причем цилиндрическая ограничительная стенка состоит из двух слоев, внутренней цилиндрической ограничительной и внешней цилиндрической стенок, от уровня верхней части испарительной капиллярной структуры в верхней части внутренней цилиндрической ограничительной стенки выполнен ряд продольных разрезов и образовавшиеся при этом прямоугольные выступы отогнуты внутрь горелочного устройства под разными углами, причем угловой зазор между всеми соседними прямоугольными выступами одинаков, внутренняя поверхность внешней цилиндрической стенки плотно соприкасается с внешней поверхностью внутренней цилиндрической ограничительной стенки, стабилизатор пламени соединен с верхним основанием внешней цилиндрической ограничительной стенки.The technical result is achieved in that the burner device comprising a combustion chamber with a cylindrical boundary wall around the perimeter, with an end boundary wall in which a central hole is made, an air supply nozzle entering coaxially axially into the combustion chamber, an evaporative capillary structure located on the inside cylindrical boundary wall, swirl, vortex flow former located between the air supply nozzle and the evaporative capillary structure, st flame abilizer and a glow plug, and the cylindrical restrictive wall consists of two layers, an internal cylindrical restrictive and an external cylindrical wall, a series of longitudinal sections are made from the level of the upper part of the evaporative capillary structure in the upper part of the internal cylindrical restrictive wall and the resulting rectangular protrusions are bent into the burner devices at different angles, and the angular gap between all adjacent rectangular protrusions is the same, inside NJ surface of the outer cylindrical wall is in contact with the outer surface of the inner cylindrical boundary wall, the flame stabilizer connected to the upper base of the outer cylindrical boundary wall.

На чертеже представлено горелочное устройство, где 1 - внешняя цилиндрическая ограничительная стенка, 2 - торцевая ограничительная стенка, 3 - стабилизатор пламени, 4 - сопло подачи воздуха, 5 - испарительная капиллярная структура; 6 - внутренняя цилиндрическая ограничительная стенка, 7 - прямоугольные выступы.The drawing shows a burner device, where 1 is an external cylindrical restrictive wall, 2 is an end restrictive wall, 3 is a flame stabilizer, 4 is an air supply nozzle, 5 is an evaporative capillary structure; 6 - inner cylindrical bounding wall, 7 - rectangular protrusions.

Работа устройства.The operation of the device.

На стадии розжига тепловой поток, вызывающий испарение жидкого топлива, состоит из двух частей: из теплового потока, поступающего из зоны горения непосредственно на примыкающую к зоне горения поверхность испарительной капиллярной структуры (5) Q₁, и теплового потока от разогрева участка внешней цилиндрической ограничительной стенки (1), расположенной над испарительной капиллярной структурой (5) Q₂. В предлагаемом устройстве увеличение интенсивности испарения осуществляется за счет увеличения второй составляющей, определяемой интенсивностью разогрева от внутренней ограничительной стенки (6) под испарительной капиллярной структурой (5). Это достигается тем, что в верхней части внутренней ограничительной стенки (6) выполнен ряд продольных разрезов и образовавшиеся при этом прямоугольные выступы (7) отогнуты внутрь горелочного устройства под разными углами, причем угловой зазор между всеми соседними прямоугольными выступами постоянен.At the ignition stage, the heat flux that causes the evaporation of liquid fuel consists of two parts: from the heat flux coming from the combustion zone directly to the surface of the evaporative capillary structure adjacent to the combustion zone (5) Q ₁ , and the heat flux from heating the portion of the outer cylindrical restrictive wall (1) located above the evaporative capillary structure (5) Q ₂ . In the proposed device, an increase in the evaporation rate is achieved by increasing the second component, which is determined by the heating rate from the internal restriction wall (6) under the evaporative capillary structure (5). This is achieved by the fact that a number of longitudinal cuts are made in the upper part of the inner boundary wall (6) and the rectangular protrusions (7) formed in this case are bent into the burner device at different angles, and the angular gap between all adjacent rectangular protrusions is constant.

Увеличение интенсивности разогрева участка внутренней ограничительной стенки (6) под испарительной капиллярной структурой (5) достигается за счет трех факторов.An increase in the heating intensity of the portion of the internal boundary wall (6) under the evaporative capillary structure (5) is achieved due to three factors.

Первый фактор - отогнутые прямоугольные выступы (7) находятся в области более высокой температуры зоны горения.The first factor - bent rectangular protrusions (7) are in the region of a higher temperature of the combustion zone.

Второй фактор обусловлен наличием завихренности пламени внутри горелочного устройства. Закрученность потока пламени приводит к интенсивному обтеканию каждого из отогнутых прямоугольных выступов (7), с внутренней и наружной сторон, причем наличие углового зазора между соседними выступающими участками способствуют тому, что отогнутые прямоугольные выступы интенсивно нагреваются как с внутренней, так и с наружной стороны.The second factor is due to the vorticity of the flame inside the burner. The swirling of the flame stream leads to an intensive flow around each of the bent rectangular protrusions (7), from the inner and outer sides, and the presence of an angular gap between adjacent protruding sections makes the bent rectangular protrusions intensely heated both from the inner and outer sides.

Третий благоприятный фактор заключается в том, что при отгибании прямоугольных выступов (7) на внутренней ограничительной стенке (6) открывается для контакта с закрученным потоком пламени участок внутренней поверхности внешней ограничительной стенки (1), что приводит к его интенсивному разогреву и в результате теплопередачи от внешней ограничительной стенки (1) к внутренней ограничительной стенке (6) и к дополнительному подогреву жидкого топлива в испарительной капиллярной структуре (5).The third favorable factor is that when bending rectangular protrusions (7) on the internal restriction wall (6), a portion of the inner surface of the external restriction wall (1) opens for contact with a swirling flame stream, which leads to its intense heating and as a result of heat transfer from external restriction wall (1) to internal restriction wall (6) and to additional heating of liquid fuel in the evaporative capillary structure (5).

Все три перечисленных фактора способствуют существенному увеличению результирующего теплового потока, поступающего к жидкому топливу, что в свою очередь обеспечивает более интенсивное испарение и, соответственно, более интенсивное горение паровоздушной смеси.All three of these factors contribute to a significant increase in the resulting heat flow to the liquid fuel, which in turn provides more intensive evaporation and, accordingly, more intense combustion of the vapor-air mixture.

Данная положительная обратная связь между интенсивностью горения и интенсивностью парообразования обеспечивает надежный розжиг и устойчивое горение при отключении устройства, инициирующего горение и формирующего пилотный факел.This positive feedback between the intensity of combustion and the rate of vaporization ensures reliable ignition and stable combustion when the device that initiates combustion is switched off and forms a pilot flame.

Claims

A burner device comprising a combustion chamber with a cylindrical restrictive wall around the perimeter, with an end restrictive wall in which a central hole is made, an air supply nozzle entering coaxially along the axis into the combustion chamber, an evaporative capillary structure located on the inside of the cylindrical restrictive wall, a swirler, eddy current generator located between the air supply nozzle and the evaporative capillary structure, flame stabilizer and glow plug, excellent characterized in that the cylindrical restrictive wall consists of two layers, an internal cylindrical restrictive and an external cylindrical wall, a series of longitudinal sections are made from the level of the upper part of the evaporative capillary structure in the upper part of the internal cylindrical restrictive wall, and the resulting rectangular protrusions are bent inside the burner device under different angles, and the angular gap between all adjacent rectangular protrusions is the same, the inner surface of the outer cylinder ndricheskoy wall is in contact with the outer surface of the inner cylindrical boundary wall, the flame stabilizer connected to the upper base of the outer cylindrical boundary wall.