Многосопловая горелка

)э Р 23 О 14(02 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ О ранявтся локальный очаг, перегрева иано. предотвращается процесс разрушения го- ф грв релки. 2 ил.(71) Всесоюзный научно-исследовательскийинститут металлургической:теплотехникй иУральский политехнический институт имС.М,Кирова(56) Авторское свидетельство СССРМ 248885, кл. Г 23 О 14(42, 1969,Авторское свидетельство СССРВ 1211516, кл, Р 23 О 14(02, 1986.. Авторское свидетельство СССРМ 781500, кл. Р 23.0 14/46, 1980,Авторское свидетельство СССР .ЬВ 451531, кл, Р 23 О 14(48, 1974.(57) Изобретение может быть исдользоев системах отопления газовых печей наИзобретение относится к системам отопления газовых печей нагрева металле и может быть использовано в нагреватвльнмх и термических дечах,Известны газовые горелки, содержащие корпус с выходным соплом для подачи,газа и расположенную по его оси перемещающуюся в осевом направлении регулировочную иглу с несущим стержнем, причем стержень" выполнен полым и внутри установлен элвктронагреватвль.Недостатком известным газовых горелок является сложная обвязка воздухо-й . газопроводами при их плотной устан 9 вкв,. которая необходима для обеспечения высо. ва металла. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности, Для этого внутри каждого патрубка соплового аппарата встроено отсечное устройство, содержащее шток, один конец которого соединен с пружинным игольчатым клапаном, а другой выполнен из легкоплавкого материала и упирается в пластину датрубкв. Дымовые газы передают теплоту трубчатым элементам, При нормальной работе горелки газ и воздух равномерно распределяются по соловому аддарату и трубчатым элементам и горелка функционирует е номинальном режиме, В случае засорения кольцевого зазора между пластиной и трубчатым элементом происходит его перегрев, ведущий впоследствии к разрушению. При этом плавится лвг-, Я коплэвкий материал штока и срабатывает пружинный игольчатый клапан, Прекращается подача газа в сгоревший патрубок, усткой интенсивности твплоотдачи на нагревательной поверхности.Кроме того, достаточно часто необходимо обеспечить автоматическое отключение одной газовой горелки системы отопления, надримвр, дри ве выходе иэ строя.Наиболее близкой к предлагаемой является горелка, содержащая кожух,.разделеннцй перегородкой на распределительную камеру, подключенную к инжектору с активным соплом сжатого воздуха, решетку с отверстиями, установленную на выходе из раздающей камеры, причем перегородка снабжена сопловым аппаратом в аиде патрубков с наконечниками, введенным в отверстия решетки с кольцевыми зазорами, причем патрубки с наконечниками соплового аппарата заключены в трубчатые элементы, закрепленные в отверстия решетки, в .горелка дополнительно содержит раздающую перегородку с отверстиями, установ. ленную в кожухе за решеткой по ходу потока, в отверстия которой введены с кольцевыми заэорами указанные трубчатые элементы и второй инжектор с активным соплом сжатого воздуха, подключенный через окно в кожухе к полости между решеткой и раздающей перегородкой., Недостатком известной многосопловой горелки является малая эксплуатационная надежность, причиной этого является разрушение вследствие прогара отдельного трубчатого элементе и далее всех остальных, начиная с соседних,Как показывает опыт эксплуатации подобных горелок возможен следующий механизм разрушения - кольцевой зазор между наконечником соплового аппарата и трубчатым элементом является наиболее узким сечением горелки и в случае содержания грязевых частиц различного происхождения в воздухе горения засоряется именно он. Источником загрязнения является не только наружный воздух, но и корпус горелки. В корпусе могут содержаться частицы металла, материала уплотнения и т,д., оставшиеся после сборки и монтажа, а также частицы окалины углеродистой стали корпуса при его перегреве. Поэтому установка сеточных или других фильтров не решает проблему очистки воздуха, а только увеличивает гидравлическое сопротивление устройства. Частичное засорение кольцевого зазора отдельного элемента приводит к уменьшению расхода воздуха через него вследствие роста гидравлического сопротивления. Это ведет к перегреву трубчатого элемента (особенно в месте его засорения) и росту окалины на нем. Таким образом, уменьшение проходного сечения кольцевого зазора продолжается по нарастающей, В дальнейшем область горения неизбежно перемещается в пространство между сопловым патрубком и трубчатым элементом и далее в корпус горелки (причиной этого является то, что газ продолжает подаваться в патрубок соплового аппарата). Это приводит к быстрому выходу из строя всей многосопловой горелки, Кроме того, нарушение стехиометрического соотношения "газ-воздух" на наружной стороне рассматриваемого. трубчатого элемента ведет к тому, что догорание природного газа происходит в рекуперативном пространстве горелки, заключенном между1016 202530 35 40 решеткой и раздающей перегородкой. Это нарушает расчетный режим работы горелки и приводит к дополнительному перегревусоседних элементов. Таким образом, в известной горелке за засорением и выходом из строя одного элемента неизбежно следуетразрушение всей горелки. Возможно также разрушение насадок патрубка соплового аппарата вследствие перегрева из-за незначительных дефектов изготовления. При этом падает гидравлическое сопротивление газового тракта и черезпатрубок идет расход газа, значительно превышающий номинальный.Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности горелки за счет от. ключения подачи газа в вышедшее из строя сопло,Поставленная цель достигается тем, что в многосопловой горелке, содержащей кожух с отверстием, разделенный перегородкой на распределительную камеру, подключенную к газовому патрубку, раздающую камеру, подключенную к воздушному патрубку, причем перегородка снабжена сопловым аппаратом в виде патрубков, закрытых наконечниками соосно установленнымив трубчатые элементы, закрепленные в отверстиях решетки и раздающую перегородку с отверстиями, в которые с кольцевым зазором введены указанные трубчатые элементы, внутрь каждого патрубка соплового аппарата дополнительно встроено отсеченного устройство, содержащее шток, один конец которого соединен с пружинным игольчатым клапаном, а другой выполнен из легкоплавкого материала и упирается в наконечник патрубка,Дополнительное размещение внутри каждого патрубка соплового аппарата отсеченного устройства, содержащего шток, один конец которого соединен с пружинным игольчатым клапаном, а другой выполнен из легкоплавкого материала и упирается в наконечник патрубка, позволяет отключать подачу газа в патрубок при перегреве, разрушении насадка и предохраняет от выхода из строя соседние элементы.Отсеченное устройствО представляет 50 собой совокупность датчика сигнализатораповышенной температуры (легкоплавкий материал штока - он выбирается для каждого конкретного случая в зависимости от конструкций многосопловой горелки и условий ее эксплуатации; в составе материала могут быть использованы металлы и сплавы с температурами плавления 800- 700 С, например алюминий), исполнительного механизма (пружина) и запорного органа (игольчатый клапан),5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Наиболее сильно подвержен перегревуи-разрушению выходной участок сопловогоаппарата. При его перегреве или частичном разрушении легкоплавкий материал,из которого выполнен конец штока, упирающийся в наконечник соплового аппарата, плавится. При этом срабатываетпружинный игольчатый клапан и перекрывает доступ газа в сгоревший патрубок, Отключение сгоревшего сопла предотвращаетперегрев и выход из строя соседних сопел,а следовательно, и всей многосопловой горелки. Очевидно, что выход из строя одногосопла горелки, при большом их общем числе, практически не снижает теплотехнических и технико-экономических показателейработы горелки.Известны предохранительные устройства для газовых горелок, содержащие регулирующую пластину, одним концомзакрепленную неподвижно, а другим - соединенную со штоком игольчатого клапанагазового сопла, причем регулирующая пластина выполнена из материала, обладающего эффектом "памяти формы".Срабатывание известного предохранительного устройства, установленного вгазовой горелке, происходит в случае внезапного затухания пламени (а не перегрева, как это необходимо), поэтому егоиспользование в предлагаемой многосопловой горелке невозможно. Более того, дажеконструктивное изменение предохранительного устройства (например замена начального положения регулирующей пластины напротивоположное известному) не может решить проблему прекращения подачи газа всгоревший патрубок. Это обуславливаетсяневозможностью защитить регулирующуюпластину от действия высоких температур,ее перегрева и выхода из строя,Известны также огнеустройные горелкис защитой от обратного удара, содержащиекамеру сгорания, магистрали для подачитоплива и окислители, распределительнуюголовку с обратным клапаном и водоохлаждающей системой, причем горелка снабжена гасящим цилиндром с подпружиненнымпоршнем, установленным в магистралиокислителя, выполнена с запальным приспособлением, смонтированным в камересгорания, и с электрическими контактами,соединенными с запальным приспособлением и гасящим цилиндром.Использование таких горелок взаменпредлагаемой также невозможно вследствие чрезвычайного усложнения конструкции и недостаточной надежности работы.На фиг,1 представлена сопловая горелка;, на фиг,2 - разрез А - А на фиг.1,Многосопловая горелка содержит кожух 12 с окном 2, разделенный перегородкой 3 на распределительную камеру 4, подключенную к газовому патрубку 5 и раздающую камеру 6, подключенную к воздушному патрубку 7, решетку 8 с отверстиями 9, установленную на выходе из раздающей камеры 6. Перегородка 3 снабжена сопловым аппаратом в виде патрубков 10, закрытых наконечниками 11 соосно установленными в трубчатые элементы 12, закрепленные в отверстиях 9 решетки 8. Трубчатые элементы 12 с кольцевым зазором 13 введены в отверстия 14 раздающей перегородки 15. Внутри каждого патрубка 10 соплового айпарата встроено отсечное устройство, содержащее шток 16, один конец которого соединен с пружинным игольчатым клапаном 17, а другой выполнен из легкоплавкого материала 18 и упирается в наконечник 11 патрубка 10.Многосопловая горелка работает следующим образом.Дймовые газы, проходя через кольцевые зазоры 13, образованные отверстиями 14 раздающей перегородки 15 и трубчатыми элементами 12, отдают тепло излучением и конвекцией последним и удаляются в отверстие 2 кожуха 1. Газ через патрубок 5 подается в распределительную камеру 4, где равномерно раздается по патрубкам 10 разделительной перегородки 3. Далее через калиброванные отверстия наконечников 11 он истекает в продольный поток воздуха и смешивается с ним, Воздух горения подается через патрубок 7 в раздающую камеру 6 с отверстиями 9 в решетке 8 и распределяется по трубчатым элементам 12, Проходя по ним, воздух отбирает тепло и нагревается. При нормальной работе всех сопел температура легкоплавкого материала, 18 конца штока 16 поддерживается ниже его температуры плавления и горелка функционирует в нормальном режиме. В случае засорения кольцевого зазора между наконечником 11 и трубчатым элементом 12 грязевыми частицами или из-за дефектов изготовления наконечника 11 происходит его перегрев, ведущий впоследствии к разрушению, При этом общий уровень температур в области наконечника 11 превышает предельно допустимый для легкоплавкого материала 18. Конец штока плавится и теряет устойчивость. Под действием пружины закрывается игольчатый клапан 17 и перекрывает подачу газав патрубок 10,Остаточный расход воздуха продолжает проходить по трубчатому элементу 12, охлаждая его и предохраняя от дальнейшегоразрушения,Таким образом, в предлагаемой многосопловой горелке в сравнении с известной прекращение подачи газа в сгоревшее сопло устраняет локальный очаг перегрева и предотвращает лавинообразный процесс ее разрушения, повышая тем самым эксплуатационную надежность и увеличивая срок службы примерно в 2 раза. Кроме того, выход из строя одного элемента горелки не снижает теплотехнических и других показателей ее работы. Формула изобретенияМногосопловая горелка, содержащаякожух с окном отвода продуктов сгорания ираздающей перегородкой с отверстиями наодном из торцов, разделенный стенкой нараспределительную камеру, подключенную к газовому патрубку, и раздающую камеру, подключенную к воздушному патрубку и перекрытую на выходе решеткой с отверстиями, причем стенка снабжена сопловым Б аппаратом в виде патрубков, перекрытых сторца пластинами, соосно установленных в трубчатых элементах, закрепленных в отверстиях решетки и заведенных с кольцевым зазором в отверстия раздающей 10 перегородки,отличающаяся тем,что,с целью повышения эксплуатационной надежности, в полЬсти каждого пэтрубка размещено отсечное устройство, выполненное в виде штока, один конец которого скреплен 15 с пружинным игольчатым клапаном, а противоположный выполнен из легкоплавкого материала и установлен в контакте с пластинами патрубков соплового аппарата.Ф1710941 0 2 у( Редактор 8. Бугренко ектор, А. Осауленк Эаказ 329 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета па изобретениям и открыти 113036, Москва, Ж, Рауаская наб 4/5 м при ГКНТ СССР Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10 Составитель Техред М,ЬЬ Малинтал