Огнеструйная горелка

л.1ов, Б. ты олитехнический ститут 8.8)тво СССР1974.о СССР1969. ГОРЕЛКА, кожух, обкожухом коль ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(54) (57) ОГНЕвключающая камразованную межд 791.94;03 (О е свидетель 23 Э 11/00, видетельст 28 Р 1/00, СТРУЙНА еру сгоран у камерой,ЯО, 1017504 А цевую полость, форсунку, закрепленную у внешнего конца кожуха крышку с центральным соплом и размещенными вокруг последнего наклонными каналами, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности сжигания топлива и разрушения каменных материалов, камера сгорания выполнена с перфорированной стенкой, а наклонные каналы соединены с. кольцевой полостью, причем отношение площадей суммарного поперечного сечения каналов и критического сечения сопла составляет 0,2 - 0,3, а оси каналов пересекаются с осью сопла за пределами его среза на расстоянии, равном 3 - 6 диаметрам критического сечения сопла.Изобретение относится к термическомуразрушению минеральных материалов, вчастности к огнеструйным устройствам, иможет быть использовано в горном и геологоразведочном деле, в строительной промышленности для бурения, резки и разработки мерзлых грунтов и горных пород.Известна горелка для сжигания жидкоготоплива, включающая корпус с патрубкомдля воздуха, размещенную в корпусе с зазором камеру сгорания с отверстиями в еецилиндрической стенке и выходным каналом, форсунку, установленную в торцевойчасти корпуса, и запальник 1.Наиболее близкой к предлагаемой является огнеструйная горелка, включающаякамеру сгорания, кожух, образованную между камерой и кожухом кольцевую полость,форсунку, закрепленную у внешнего концакожуха крышку с центральным соплом иразмещенными вокруг последнего наклонными каналами 2.Однако указанные устройства характеризуются недостаточно полным использованием энергии сжигания топлива, что снижает эффективность их работы при разрушении каменных и подобным им материалов.Цель изобретения - повышение эффективности сжигания топлива и разрушениякаменных материалов,Поставленная цель достигается тем, чтов горелке, включающей камеру сгорания,кожух, образованную между камерой и кожухом кольцевую полость, форсунку, закрепленную у внешнего конца кожуха крышкус центральным соплом и размещенными вокруг последнего наклонными каналами, камера сгорания выполнена с перфорированной стенкой, а наклонные каналы соединеныс кольцевой полостью, причем отношениеплошадей суммарного поперечного сеченияканалов и критического сечения сопла составляет 0,2 - 0,3, а оси каналов пересекаются с осью сопла за пределами его срезана расстоянии, равном 3 - 6 диаметрам критического сечения соплаТакое конструктивное выполнение огнеструйной горелки позволяет получить факел с высокими термодинамическими параметрами и более полно дожечь непрореагировавшее в камере горючее непосредственно в зоне его торможения при воздействиина материал, что приводит к снижению энергоемкости и ускорению разрушения обрабатываемого материала. На чертеже изображена огнеструйная горелка, частичный разрез.Огнеструйная горелка содержит камеру сгорания 1 с перфорированной стенкой и охватывающим ее кожухом 2, которые одной стороной крепятся на распределительной головке 3 с форсункой 4, а с другой - закрьггы крышкой 6, в теле которой выполнены сквозные наклонные каналы 6, и сое диненную с головкой 3 удлинительную штангу 7.Огнеструйная горелка работает следующим образом.По газомагистралям (не показаны), проложенным в полости удлинительной штанги 7, горючее и окислитель поступают в распределительную головку 3 и далее через форсунку 4 и образованную между камерой сгорания 1 и кожухом 2 кольцевую полость 8 внутрь камеры сгорания 1.Поступающий по кольцевой полости 8 окислитель охлаждает стенки камеры сгорания . Часть нагретого окислителя по каналам 6 в сопловой крышке 5 вводится в факел 9 продуктов сгорания. Горючее в камеру сгорания 1 подается форсункой 4 в количестве, обеспечивающем получение обо 5 1 О 15 9 более 0,3 диаметра критического сечения 11 приводит к заметному снижению внутри- камерного давления и создает значительный избыток непрореагировавшего в камере 1 горючего. Термодинамические параметры факела 9 при этом снижаются на 45 столько, что дополнительная энергия и ин 1 енсификация теплообмена в области 12 (газ - порода) за счет дожигания в факеле 9 несгоревшего горючего не может компенсировать эти потери и эффективность разрушения забоя,13 скважины снижается.Уменьшение площади каналов 6 менее 0,2 диаметра критического сечения сопла 11 увеличивает количество поступающего в камеру 1 воздуха, повышает полноту сгорания горючего и термодинамические пара 50 55 гашенной топливной смеси с коэффициентом избытка окислителя 0,6 - 0,8. Избытокгорючего испаряется, нагревается до тем 20 пературы сгорания и вместе с факелом 9выбрасывается из сопла 1 О Лаваля.Для поддерживания оптимального соотношения между поступлением окислителя вкамеру сгорания 1 и факел 9 суммарнаяплощадь поперечного сечения каналов 6должна составлять 0,2 - 0,3 площади критического сечения 11 сопла 10. При этом60 - 70 О/О окислителя поступает в камеру 1,а остальное - в факел 9 для дожигания избытков горючего,Вывод каналов 6 в торец крышки 5 запределы выходного сечения сопла 10 препятствует смешению струй окислителя с факелом 9 и дожиганию топлива в непосредственной близости от сопла 10. Каналы 6наклонены к оси сопла 10 так, что обеспечивают пересечение струй с осью сопла 10в точке, удаленной от его среза на расстояние равное 3 - 6 диаметрам критическогосечения 11. При этом смещение окислителяс избытком горючего в факеле 9 и дожигание образующейся смеси протекает на ра 40,бочем участке факела 9 в зоне 12 его торможения в разрушаемую среду.Увеличение суммарной плошади сечения каналов 6 для ввода воздуха в факел.1017504 Составитель А. Прямков Редактор Т. Митейко Техред И. Верес Корректор А. Ильин Заказ 3449/17 Тираж 589 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4метры факела 9, снижает количество дожигаемой топливной смеси в зоне 12 торможения факела 9. Эффективность разрушения минеральной среды ниже, чем при соотношении площадей каналов 6 и критического сечения 11, равного 0,2 - 0,3, которое обеспечивает не только сравнительно высокие термодинамические параметры факела 9, но и максимальную .активность реакций дожигания.Перемещение зоны дожигания по длине факела 9 достигается изменением угла ввода струй воздуха. При вводе воздуха в факел 9 на сверхзвуковом участке сопла 10 Лаваля, энергия от реакции дожигания выделяется выше зоны 12 торможения факела 9 в забой екважины 13 и не оказывает существенного влияния на эффективность разрушения.Когда реакция дожигания заканчивается выше зоны торможения, т. е. когда оси каналов 6 с осью сопла 10 пересекаются у его среза, эффективность разрушения также снижается,Наибольшая эффективность дожиганиядостигается в том случае, когда точка пересечения осей каналов 6 и сопла 10 удалена от его среза на расстояние, равное 3 - 6 5 диаметрам критического сечения 11 сопла 10.Поскольку процесс дожигания топливаносит вибрационный характер, в зоне 12 торможения факела 9 в забое 13 происходит периодическое увеличение 1,3 - 1,5 раза удельных тепловых потоков на разрушаемую поверхность. Эффективность использования энергии горючего при этом возрастает в 1,2 - 2,0 раза в зависимости от свойств .разрушаемой поверхности обрабатываемого 15 материала.Предлагаемая огнеструйная горелка снижает энергоемкость разрушения при бурерении скважин в горных породах и мерзлых грунтах до 0,9 - 4,9 кДж/смз, повышает производительность на 15 - 20/о, а .также снижает в 1,2 - 1,3 раза удельные затраты топлива на единицу объема разрушаемого материала,