Устройство для сжигания топлива

Полезная модель относится к теплотехнике и может быть использована при сжигании углеводородного топлива в газотурбинных, парогазовых, отопительных котлах и в других теплотехнических устройствах. Целью предлагаемой полезной модели является стабилизация процесса горения продуктов сгорания в камере сгорания. Полезная модель реализуется следующим образом. Топливо и воздух поступают в камеру сгорания через входной патрубок. Подача топлива может быть выполнена посредством впрыскивания жидкого или газообразного топлива через форсунку. Подача топлива и воздуха может осуществляться как совместно, так и по отдельности. Топливно-воздушная смесь образуется во входном патрубке не зависимо от способа подачи воздуха и топлива. При поступлении топливно-воздушной смеси из входного патрубка в камеру сгорания происходит закручивание потоков топливно-воздушной смеси вокруг внутренней части второй цилиндрической стенки, расположенной внутри камеры сгорания. Потоки топливно-воздушной смеси получают вращательное движение вследствие расположения входного патрубка тангенциально к первой цилиндрической стенке. В процессе вращательного движения происходит интенсивное перемешивание потоков топливно-воздушной смеси.

Область техники

Полезная модель относится к теплотехнике и может быть использована при сжигании углеводородного топлива в газотурбинных, парогазовых, отопительных котлах и в других теплотехнических устройствах.

Уровень техники

Известно устройство вихревая горелка (патент РФ 2333422). Вихревая горелка содержит корпус с тангенциальным входным и осевым выхлопным патрубками и заключенную в нем вихревую камеру. Вихревая камера включает в себя последовательно и соосно размещенные тангенциальный лопаточный завихритель с торцевой стенкой, оборудованной осевым окном и соплом. Между стенками выхлопного патрубка и сопла образован кольцевой проход. Внутри корпуса расположен узел розжига.

Недостатком известного технического решения является значительное гидравлическое сопротивление движению топливовоздушной смеси в вихревой камере, создаваемое лопаточным завихретелем, вследствие чего повышается нагрузка на электровентилятор.

Наиболее близким техническим решением (прототип) является устройство для сжигания топлива (патент РФ 100185). Устройство для сжигания топлива содержит торцевую стенку, первую цилиндрическую стенку, первую коническую стенку, входной патрубок, вторую цилиндрическую стенку, вторую коническую стенку и средство воспламенения. При этом первая цилиндрическая стенка выполнена круговой. Первая коническая стенка выполнена в виде боковой поверхности усеченного конуса. Первая цилиндрическая стенка с одной стороны присоединена к первой конической стенке со стороны ее большего диаметра. Первая цилиндрическая стенка и первая коническая стенка расположены соосно. Торцевая стенка присоединена к первой цилиндрической стенке по ее краю со стороны, противоположной первой конической стенке. Средство воспламенения расположено в полости, образованной первой цилиндрической стенкой и торцевой стенкой. Входной патрубок присоединен к первой цилиндрической стенке тангенциально. В месте присоединения входного патрубка к первой цилиндрической стенке выполнено первое отверстие. Вторая цилиндрическая стенка присоединена к первой конической стенке со стороны ее меньшего диаметра. С противоположной стороны ко второй цилиндрической стенке присоединена вторая коническая стенка со стороны ее большего диаметра. Вторая цилиндрическая стенка и вторая коническая стенка расположены соосно первой цилиндрической стенке, а торцевая стенка выполнена в виде круга.

Недостатком прототипа является неравномерность распределения состава топливовоздушной смеси при ее вихревом движении в камере, что ухудшает стабилизацию и полноту сгорания топлива.

Целью предлагаемой полезной модели является стабилизация процесса горения продуктов сгорания в камере сгорания.

Поставленная цель достигается за счет того, что в устройстве для сжигания топлива, содержащее торцевую стенку, первую цилиндрическую стенку, первую коническую стенку, входной патрубок, вторую цилиндрическую стенку, вторую коническую стенку и средство воспламенения, при этом первая цилиндрическая стенка выполнена круговой, первая коническая стенка выполнена в виде боковой поверхности усеченного конуса, первая цилиндрическая стенка с одной стороны присоединена к первой конической стенке со стороны ее большего диаметра, первая цилиндрическая стенка и первая коническая стенка расположены соосно, торцевая стенка присоединена к первой цилиндрической стенке по ее краю со стороны, противоположной первой конической стенке, средство воспламенения расположено в полости, образованной первой цилиндрической стенкой и торцевой стенкой, входной патрубок присоединен к первой цилиндрической стенке тангенциально, в месте присоединения входного патрубка к первой цилиндрической стенке выполнено первое отверстие, ко второй цилиндрической стенке присоединена вторая коническая стенка со стороны ее большего диаметра, вторая цилиндрическая стенка и вторая коническая стенка расположены соосно первой цилиндрической стенке, а торцевая стенка выполнена в виде круга, первая коническая стенка краем меньшего диаметра присоединена ко второй цилиндрической стенке в центральной части ее внешней поверхности, при этом вторая цилиндрическая стенка разделена на внутреннюю часть и внешнюю часть, внутренняя часть образована участком второй цилиндрической стенки от края второй цилиндрической стенки, расположенного в полости, образованной первой цилиндрической стенкой, первой конической стенкой и торцевой стенкой, до соединения с первой конической стенкой, внешняя часть образована участком второй цилиндрической стенки от соединения с первой конической стенкой до соединения со второй конической стенкой

Краткое описание чертежей

Полезная модель поясняется чертежами (фиг.1-3), где на фиг.1 показан внешний вид устройства, на фиг.2 показан поперечный разрез устройства, на фиг.3 показан продольный разрез устройства.

Раскрытие полезной модели

На чертеже обозначены: торцевая стенка 1, первое отверстие 2, камера сгорания 3, средство воспламенения 4, коническая часть 5, цилиндрическая часть 6, конфузор 7, второе отверстие 8, вторая коническая стенка 9, вторая цилиндрическая стенка 10, первая коническая стенка 11, первая цилиндрическая стенка 12, потоки топливно-воздушной смеси 13, входной патрубок 14, форсунка 15, внутренняя часть 16, внешняя часть 17.

Основными элементами устройства являются камера сгорания 3, коническая часть 5, цилиндрическая часть 6 с внутренней частью 16 и внешней частью 17 и конфузор 7. При этом внутренние поверхности устройства обращены друг к другу и к оси устройства. Внешние поверхности устройства обращены наружу устройства, т.е. от оси устройства.

Камера сгорания 3 представляет собой полость, образованную первой цилиндрической стенкой 12 и торцевой стенкой 1. Первая цилиндрическая стенка 12 выполнена по форме цилиндрической поверхности, в частном случае круговой. Первая цилиндрическая стенка 12 по одному из краев соединена с торцевой стенкой 1.

Торцевая стенка 1 представляет собой пластину в виде круга. Торцевая стенка 1 расположена перпендикулярно оси камеры сгорания 3. Торцевая стенка 1 герметично соединена по периметру с первой цилиндрической стенкой 12. По краю, противоположному торцевой стенке 1, первая цилиндрическая стенка соединена с первой конической стенкой 11.

Первой конической стенкой 11 образована коническая часть 5. Первая коническая стенка 11 выполнена в виде боковой поверхности усеченного конуса. При этом больший диаметр первой конической стенки 11 равен диаметру первой цилиндрической стенки 12, а меньший диаметр первой конической стенки 11 равен диаметру второй цилиндрической стенки 10, описанной далее. Коническая часть 5 расположена соосно с камерой сгорания 3. Первая коническая стенка 11 по краю с большим диаметром герметично соединена с первой цилиндрической стенкой 12. Первая коническая стенка 11 по краю с меньшим диаметром соединена с внешней поверхностью второй цилиндрической стенки 10, в центральной части второй цилиндрической стенки 10.

Второй цилиндрической стенкой 10 образована цилиндрическая часть 6. Вторая цилиндрическая стенка 10 выполнена в виде круговой цилиндрической поверхности. Диаметр внешней поверхности второй цилиндрической стенки 10 выполнен с обеспечением возможности присоединения к ней первой конической стенки 11 краем меньшего диаметра первой конической стенки 11. При этом часть второй цилиндрической стенки 10 расположена внутри камеры сгорания 3 и конической части 5 и образует внутреннюю часть 16 цилиндрической части 6. Внутренняя часть 16 представляет собой участок второй цилиндрической стенки 10 от соответствующего края второй цилиндрической стенки 10, расположенного внутри камеры сгорания 3, до места соединения второй цилиндрической стенки 10 с первой конической стенкой 11. Внешняя часть 17 образована участком второй цилиндрической стенки 10 от места соединения второй цилиндрической стенки 10 с первой конической стенкой 11 до края второй цилиндрической стенки 10, расположенного снаружи камеры сгорания 3. Цилиндрическая часть 6 расположена соосно с конической частью 5 и камерой сгорания 3. Вторая цилиндрическая стенка 10 по краю, расположенному снаружи камеры сгорания 3, соединена со второй конической стенкой 9, описанной далее.

Второй конической стенкой 9 образован конфузор 7. Вторая коническая стенка 9 выполнена в виде боковой поверхности усеченного конуса. При этом больший диаметр края второй конической стенки 9 в поперечном сечении выполнен равным диаметру второй цилиндрической стенки 10. Конфузор 7 расположен соосно с цилиндрической частью 6, конической частью 5 и камерой сгорания 3. Краем второй конической стенки 9 меньшего диаметра образовано второе отверстие 8.

В камере сгорания 3 расположено средство воспламенения 4. В качестве средства воспламенения 4 могут быть использованы, например различные свечи зажигания, факелы или другие устройства для воспламенения топливно-воздушной смеси. Средство воспламенения 4 размещено в камере сгорания 3 вблизи торцевой стенки 1. В первой цилиндрической стенке 12 выполнено первое отверстие 2. Первая цилиндрическая стенка 12 по периметру первого отверстия 2 герметично соединена с входным патрубком 14. Соединение входного патрубка 14 с первой цилиндрической стенкой 12 выполнено с обеспечением возможности беспрепятственного движения потоков топливно-воздушной смеси 13.

Входной патрубок 14 выполнен в виде части трубы. При этом входной патрубок 14 расположен тангенциально к первой цилиндрической стенке 12. При этом ось входного патрубка 14 расположена в плоскости, перпендикулярной оси камеры сгорания 3 и не пересекается с осью камеры сгорания 3. Внутри входного патрубка 14 размещена форсунка 15. Форсунка 15 представляет собой устройство для распыления топлива.

Осуществление полезной модели

Полезная модель реализуется следующим образом.

Топливо и воздух поступают в камеру сгорания 3 через входной патрубок 14. Подача топлива может быть выполнена посредством впрыскивания жидкого или газообразного топлива через форсунку 15. Подача топлива и воздуха может осуществляться как совместно, так и по отдельности. Топливно-воздушная смесь образуется во входном патрубке 14 не зависимо от способа подачи воздуха и топлива. При поступлении топливно-воздушной смеси из входного патрубка 14 в камеру сгорания 3 происходит закручивание потоков топливно-воздушной смеси 13 вокруг внутренней части 16 второй цилиндрической стенки 10, расположенной внутри камеры сгорания 3. Потоки топливно-воздушной смеси 13 получают вращательное движение вследствие расположения входного патрубка 14 тангенциально к первой цилиндрической стенке 12. В процессе вращательного движения происходит интенсивное перемешивание потоков топливно-воздушной смеси 13.

После срабатывания средства воспламенения 5 топливно-воздушная смесь сгорает, с получением продуктов сгорания. При этом за счет перемешивания потоков топливно-воздушной смеси 13 в результате вращательного движения потоков топливно-воздушной смеси 13 вокруг внутренней части 16 второй цилиндрической стенки 10, расположенной внутри камеры сгорания 3 и, как следствие, происходит более полное сгорание топливно-воздушной смеси.

Продукты сгорания попадают в цилиндрическую часть 6 из камеры сгорания 3. Продукты сгорания в цилиндрической части 6 продолжают вращательное движение. За счет разности диаметров первой цилиндрической стенки 12 и второй цилиндрической стенки 10, происходит увеличение скорости движения продуктов сгорания.

В процессе интенсивного вращения с высокой температурой продукты сгорания выходят из цилиндрической части 6 и через конфузор 7 попадают в топочное пространство теплотехнических устройств. Конфузор 7 на торце цилиндрической части 6 повышает аэродинамическое сопротивление. Вследствие повышения аэродинамического сопротивления повышается давление в цилиндрической части бив камере сгорания 3. При повышении давления пропорционально ему растет скорость химических реакций продуктов сгорания. При этом происходит повышение эффективности процесса сгорания топливно-воздушной смеси.

Таким образом, выполнение устройства из камеры сгорания 3 с тангенциально, расположенным входным патрубком 14, конической части 5 и цилиндрической части 6 с внутренней частью 16, расположенной в камере сгорания 3, и внешней частью 17 с конфузором 7 обеспечивает повышение эффективности и стабилизацию процесса горения топливно-воздушной смеси.

Устройство для сжигания топлива, содержащее торцевую стенку, первую цилиндрическую стенку, первую коническую стенку, входной патрубок, вторую цилиндрическую стенку, вторую коническую стенку и средство воспламенения, при этом первая цилиндрическая стенка выполнена круговой, первая коническая стенка выполнена в виде боковой поверхности усеченного конуса, первая цилиндрическая стенка с одной стороны присоединена к первой конической стенке со стороны ее большего диаметра, первая цилиндрическая стенка и первая коническая стенка расположены соосно, торцевая стенка присоединена к первой цилиндрической стенке по ее краю со стороны, противоположной первой конической стенке, средство воспламенения расположено в полости, образованной первой цилиндрической стенкой и торцевой стенкой, входной патрубок присоединен к первой цилиндрической стенке тангенциально, в месте присоединения входного патрубка к первой цилиндрической стенке выполнено первое отверстие, ко второй цилиндрической стенке присоединена вторая коническая стенка со стороны ее большего диаметра, вторая цилиндрическая стенка и вторая коническая стенка расположены соосно первой цилиндрической стенке, а торцевая стенка выполнена в виде круга, отличающееся тем, что первая коническая стенка краем меньшего диаметра присоединена ко второй цилиндрической стенке в центральной части ее внешней поверхности, при этом вторая цилиндрическая стенка разделена на внутреннюю часть и внешнюю часть, внутренняя часть образована участком второй цилиндрической стенки от края второй цилиндрической стенки, расположенного в полости, образованной первой цилиндрической стенкой, первой конической стенкой и торцевой стенкой, до соединения с первой конической стенкой, внешняя часть образована участком второй цилиндрической стенки от соединения с первой конической стенкой до соединения со второй конической стенкой.