Інжектор, який забезпечує порожнистий струмінь рідкого палива

Номер патенту: 97977

Опубліковано: 10.04.2012

Автори: Гарньє Лоран, Верна Жозеф, Руші Патріс

Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Інжектор розпилення рідкого палива, який містить канал підведення рідкого палива і канал підведення розпилюваної текучої речовини; причому згаданий канал підведення рідкого палива містить конструктивний елемент з просвердленими в ньому похилими каналами для надання згаданому паливу форми порожнистого струменя, який здійснює обертальний рух перед тим, як він буде викинутий за межі згаданого інжектора, який відрізняється тим, що твірна кожного із згаданих каналів утворює з напрямком підведення рідкого палива кут, який дорівнює менше 10°.

2. Інжектор за п. 1, який відрізняється тим, що твірна кожного з каналів утворює з напрямком підведення палива кут від 2° до 8°.

3. Інжектор за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що зовнішня сторона каналу підведення рідкого палива розташовується в тій же площині, що і зовнішня сторона інжектора.

4. Інжектор за п. 3, який відрізняється тим, що канал підведення розпилюваної текучої речовини встановлюється концентрично навколо каналу підведення рідкого палива; причому на кінці згаданого каналу підведення рідкого палива встановлюється форсунка для викидання рідкого палива через її зовнішню сторону; причому на кінці згаданого каналу підведення розпилюваної текучої речовини розташовується блок з просвердленим в ньому отвором, через який здійснюється викидання розпилюваної текучої речовини; причому щонайменше частина форсунки вставлена в згаданий блок; причому зовнішня сторона форсунки розташовується в одній площині із зовнішньою стороною блока, на яку виходить отвір.

5. Пальник, що містить інжектор за будь-яким з попередніх пп.

6. Пальник за п. 5, який відрізняється тим, що він також містить підвід повітря або повітря з підвищеним вмістом кисню з перерізом від 0,5 до 3 м2.

7. Піч, що містить пальник за будь-яким з пп. 5 або 6.

8. Піч за п. 7, яка відрізняється тим, що вона є цикловою.

9. Спосіб термічної обробки розплавленого скла, який відрізняється тим, що розплавлене скло нагрівають в печі за попереднім пунктом.

10. Застосування інжектора або пальника за будь-яким з пп. 1-4 для нагрівання розплавленого скла.

Текст

Реферат: Винахід стосується інжектора розпилення рідкого палива, що містить канал підведення рідкого палива і канал підведення розпилюваної текучої речовини; причому згаданий канал підведення рідкого палива містить конструктивний елемент з просвердленими в ньому під нахилом каналами для надання згаданому паливу форми обертового порожнистого струменя перед викиданням за межі згаданого інжектора; причому твірна кожного із згаданих каналів утворює кут з напрямком підведення рідкого палива, який дорівнює менше 10°. Інжектор призначений для того, щоб стати складовою частиною пальника, яким, зокрема, оснащені скловарні печі. Інжектор дозволяє суттєво зменшити гази NOx. UA 97977 C2 (12) UA 97977 C2 UA 97977 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Даний винахід стосується способу і пальника, в якому подача палива забезпечується щонайменше одним інжектором. Опис винаходу буде, зокрема приведений для використання при скловарінні в скловарних печах, зокрема в печах для виробництва плоского скла плаваючого типу або в печах для виробництва порожнистих скляних виробів як тари, наприклад, в реверсивно функціонуючих печах, що належать до типу, в яких використовуються регенератори (рекуператори енергії). Однак, винахід разом з тим не обмежується такими застосуваннями. Більшість способів горіння вищезазначеного типу, зокрема використовуваних в скловарних печах, стикаються з проблемами небажаного виділення NOx в газоподібних продуктах горіння. Гази NOx шкідливо впливають одночасно як на людину, так і на навколишнє середовище. Дійсно, з одного боку, NO2 являє собою подразнювальну отруйливу речовину, що є джерелом респіраторних захворювань. З іншого боку, при контакті з атмосферою вони можуть поступово утворювати кислотні дощі. І, нарешті, вони приводять до утворення фотохімічного забруднення, оскільки при поєднанні з леткими органічними складовими і сонячними променями NOx є причиною формування так званого тропосферного озону, збільшення концентрації якого на невеликій висоті стає шкідливим для людини, особливо в період сильної жари. У зв'язку з цим діючі норми по виділенню NOx стають все більше і більше суворими. У зв'язку з існуванням таких норм виробники і користувачі печей, таких як скловарні печі, постійно стурбовані тим, щоб максимально обмежити виділення NOx, переважно, до значень, що 3 складають менше 800 і навіть менше 600 мг/Нм газоподібних продуктів. Параметри, які впливають на формування NOx, були вже проаналізовані. Йдеться в основному про температуру, оскільки при температурі понад 1300°С з лишком повітря виділення NOx збільшується швидко і неухильно, оскільки концентрація NOx визначається квадратним коренем концентрації кисню або також концентрації N2. Для зменшення виділення NOx вже пропонувалися численні технології. Перша технологія полягає у введенні відновника в гази, що виділяються для того, щоб NOx був перетворений в азот. Цей відновник може бути аміаком, але це спричинить незручності, такі як складність складування і поводження з таким продуктом. Представляється також можливим використовувати натуральний газ як відновник, але це шкідливо для печі і збільшує виділення СО2. Присутність відновлювального газу у деяких частинах печі, таких як регенератори, може більш того спровокувати прискорену корозію рефракторів цих зон. Таким чином, переважно (але це не носить обов'язкового характеру), відмовитися від цієї технології, використовуючи так звані первинні заходи. Ці заходи так називаються, оскільки їх мета знищити NOx, що вже утворилися, як згідно з технологією, опис якої приведений вище, але в більшій мірі перешкодити їх формуванню, наприклад, на рівні полум'я. Крім того, ці заходи більш просто практично реалізувати, і внаслідок цього вони економічно більш вигідні. Разом з тим вони можуть не повністю замінювати вищезазначену технологію, а вигідно її доповнювати. Ці первинні заходи в будь-якому випадку являють собою попередню умову, необхідну для зменшення споживання реагентів при здійсненні другорядних заходів. Існуючі заходи можна розбити, що не носить обмежувального характеру, на декілька категорій: - перша категорія полягає у зменшенні утворення NOx за допомогою технології так званого «допалювання», за допомогою якого створюється зона відсутнього повітря на рівні камери згоряння печі. Недоліком такої технології є необхідність підвищувати температуру на рівні насадок регенераторів, а також, у разі необхідності, передбачити спеціальне технічне рішення регенераторів і їх укладання, особливо для забезпечення герметичності й стійкості до корозії; - друга категорія полягає у впливі на полум'я, зменшуючи і навіть перешкоджаючи утворенню NOx на його рівні. Для цього можна, наприклад, спробувати зменшити подачу повітря, що надходить в зону горіння. Представляється також можливим спробувати обмежити пікові значення температури, підтримуючи довжину полум'я, і збільшити об'єм фронту полум'я з метою зниження середньої температури всередині полум'я. Таке рішення, наприклад, описане в документах US6047565 і WO9802386. Воно полягає в способі згоряння для скловаріння, згідно з яким як подача палива, так і подача пального здійснюється в обох випадках таким чином, щоб розподіляти за часом контакт паливо/окиснювач палива і (або) збільшувати об'єм цього контакту з метою зменшення виділення NOx. Потрібно нагадати, що призначенням інжектора є подача палива, причому остання призначена для того, щоб бути спаленим за допомогою окиснювача палива. Таким чином, інжектор може бути складовою частиною пальника, причому поняття «пальник» означає, як правило, пристрій, що містить одночасно і канал підведення палива, і канал підведення окиснювача палива. 1 UA 97977 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 У документах ЕР921349 (або US6244524) для зменшення газів NOx був запропонований пальник, забезпечений щонайменше одним інжектором, що містить канал підведення рідкого палива типу мазуту і канал підведення розпилюваної текучої речовини, встановлюваний концентрично відносно згаданого каналу підведення рідкого палива; причому згаданий канал підведення рідкого палива містить конструктивний елемент з просвердленими в ньому під нахилом каналами для надання рідкому паливу форми порожнистого струменя, по суті оточуючого внутрішню стінку; причому твірна кожного із згаданих каналів формує з напрямком каналу підведення рідкого палива кут, який дорівнює щонайменше 10°, зокрема від 15° до 30°, переважно, який дорівнює 20°. Метою запропонованого винаходу є додатково зменшити гази NOx в порівнянні з тим, що можна зробити на основі документів ЕР921349 (або US6244524). Дійсно, було встановлено, що зменшення кута розташованих під нахилом каналів відносно напрямку каналу підведення рідкого палива дозволяло безпосередньо подовжити утворюване полум'я, досягти однорідності температури полум'я і зменшити кількість газів NOx. Іншою метою винаходу є піч і спосіб згоряння, які можна використовувати у всіх конструкціях, призначених для приготування розплавленого мінерального скла, і які дозволяють досягти оптимального теплообміну, зокрема шляхом забезпечення полум'я адекватної довжини і об'єму, повністю задовільного для полегшення максимального покриття ванни зі склом і матеріалів, перетворених в скло при розплавленні. Інжектор, згідно з винаходом, може використовуватися у всіх типах скловарних печей, в таких як циклові печі і печі з поперечним розташуванням пальників; причому вони можуть бути оснащені регенераторами або рекуператорами. Винахід стосується інжектора розпилення рідкого палива, що містить канал підведення рідкого палива і канал підведення розпилюваної текучої речовини; причому згаданий канал підведення рідкого палива містить конструктивний елемент з просвердленими в ньому під нахилом каналами для надання згаданому паливу форми порожнистого струменя, який здійснює обертальний рух перед тим, як він буде викинутий за межі згаданого інжектора; причому твірна кожного із згаданих каналів утворює з напрямком каналу підведення рідкого палива кут, який дорівнює менше 10°. Інжектор містить канал підведення рідкого палива, зокрема типу мазуту і канал підведення розпилюваної текучої речовини, який встановлюється концентрично навколо каналу підведення рідкого палива; причому згаданий канал підведення рідкого палива містить конструктивний елемент з просвердленими в ньому під нахилом каналами для надання рідкому паливу форми порожнистого струменя, по суті оточуючого внутрішню стінку; причому твірна кожного із згаданих каналів утворює з напрямком каналу підведення рідкого палива кут, який дорівнює менше 10°. Як рідке паливо паливо, так і розпилювана текуча речовина виводяться через зовнішню сторону інжектора. Як правило, розпилювана текуча речовина виходить через отвір, розташований концентрично навколо отвору викидання рідкого палива. Переважно, щоб зовнішня сторона каналу підведення рідкого палива і зовнішня сторона інжектора розташовувалися в одній площині. На кінці каналу підведення рідкого палива також може встановлюватися форсунка для викидання рідкого палива через її зовнішню сторону. У цьому випадку зовнішня сторона каналу підведення рідкого палива є зовнішньою стороною форсунки. На кінці каналу підведення розпалюваної текучої речовини може розташовуватися блок з просвердленим отвором, через який здійснюється викидання розпилюваної текучої речовини; причому щонайменше частина форсунки вставлена в згаданий блок; причому зовнішня сторона (кінцева частина) форсунки розташовується в одній площині, визначеній зовнішньою стороною блока (не має контакту з розпилюваною текучою речовиною), і в яку виходить отвір. Таким чином, в цьому випадку зовнішня сторона інжектора відповідає сукупності зовнішніх сторін форсунки і зовнішньої сторони блока. Зовнішня сторона каналу підведення рідкого палива в цьому випадку є зовнішньою стороною форсунки, оскільки канал підведення рідкого палива завершується форсункою. Шляхом створення дуже специфічного потоку рідкого палива безпосередньо перед тим, як він ще не вийшов з каналу підведення, можна здійснити ефективне механічне розпилення рідкого палива за допомогою розпилюваної текучої речовини на його виході з каналу, що дозволяє досягти неоднорідності крапельок цього ж палива і не допустити, таким чином, щоб їх згоряння здійснювалося дуже швидко, що є джерелом утворення газів NOx. Внаслідок цього для одержання бажаної температури полум'я можна дозволити собі здійснити підведення малої 2 UA 97977 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 кількості окиснювача палива на вході і, таким чином, в основі полум'я, що додатково зменшує ризик утворення газів NOx. Викидання рідкого палива може здійснюватися під привідним тиском подачі, що дорівнює щонайменше 1,2 МПа. Переважно, викидання рідкого палива здійснюється при температурі від 100° до 150°С, більш переважно, від 120° до 140°С. Такий діапазон температур дозволяє здійснювати підведення будь-якого типу рідкого палива, використовуваного в існуючих в цей час установках, зокрема скловарних печах, з необхідною в'язкістю безпосередньо перед тим, як воно буде викинуте зі свого підвідного -6 2 -5 каналу. Ця в'язкість, переважно, може дорівнювати щонайменше 510 м /сек, зокрема від 10 -5 2 до 210 м /сек. Було встановлено, що кут розкриття конуса викидання рідкого палива корелювався з кутом, який утворюють канали, розташовані під нахилом в конструктивному елементі, для надання рідкому паливу форми порожнистого струменя з напрямком каналу підведення рідкого палива. Внаслідок цього викидання рідкого палива здійснюється згідно з конусом з кутом розкриття, який дорівнює менше 10°, зокрема від 3° до 8°. Кут розкриття, дорівнює приблизно 5°, є найбільш відповідним. Такі значення дозволяють незалежно від геометричної форми каналу підведення рідкого палива і його габаритних розмірів не тільки мати систематичну взаємодію між струменем розпилюваної текучої речовини і крапельками рідкого палива - взаємодії, необхідної в рамках запропонованого винаходу, - але також і розмірну дисперсію цих же крапельок для того, щоб утворене в результаті цього полум'я було однорідним по температурі на всю його довжину. Що стосується розпилюваної текучої речовини, то вона викидається найбільш переважним 3 3 чином в кількості, що дорівнює не більше 70Нм /годину, як правило, від 30 до 60 Нм /годину. Значення витрати розпалюваної текучої речовини корелюється зі значенням тиску цієї текучої речовини, тиском, який потрібно максимально обмежити. Маючи значення максимальної витрати, яке приводилося вище, виходить одержати довжину полум'я, що є задовільною для всіх конфігурацій існуючих скловарних печей. Канал підведення рідкого палива може містити циліндричну трубу і форсунку. Форсунка може закріплюватися, зокрема за допомогою гвинтового з'єднання на кінці циліндричної труби. Геометрична форма форсунки, пристосованої зокрема для виробництва викиду згідно з винаходом, така, що вона містить камеру закрутки, що має форму зрізаного конуса, продовженням якої є наконечник, внутрішня стінка якого є циліндричною. У процесі функціонування потік рідкого палива стає порожнистим з моменту надання йому обертального руху, тобто після того, як він вийде з конструктивного елемента з просвердленими в ньому під нахилом каналами, і до моменту його викидання з інжектора, тобто його розпилення у вигляді крапельок. Згідно з особливо переважним варіантом, кут в самій верхній точці вершини камери закрутки становить щонайменше 30°, переважно, від 55° до 65°, зокрема 60°, що дозволяє мінімізувати втрати натиску рідкого палива під час його руху. Конструктивний елемент, призначений для утворення порожнистого обертового струменя рідкого палива, по суті перекриває канал підведення рідкого палива, і він має просвердлені в ньому канали, що мають зокрема циліндричну форму і розташовані під нахилом відносно напрямку підведення рідкого палива. Цей конструктивний елемент надає рідкому паливу характер обертової течії, яка йому дозволяє приймати форму порожнистого струменя і забезпечує його рівнем механічної енергії, досить високим для того, щоб вона могла розпилюватися на виході із свого каналу підведення у вигляді крапельок з оптимальною розмірною дисперсією. Канали можуть бути, переважно, рівномірно розосереджені по колу конструктивного елемента. Цей конструктивний елемент має форму, що дозволяє розміщувати його в каналі підведення рідкого палива, і може, наприклад, бути циліндром, переважно, з двома сторонами, по суті паралельними одна одній у вигляді таблетки). Ці сторони, крім того, орієнтовані, переважно, в напрямку, перпендикулярному напрямку підведення рідкого палива. Конструктивний елемент, що містить канали, може, таким чином, мати зокрема циліндричну форму, вісь якої відповідає напрямку підведення рідкого палива. Згідно з більш переважним варіантом, орієнтованість кожного з каналів підбирається таким чином, щоб їх твірна утворювала з напрямком підведення рідкого палива кут альфа, який дорівнює менше 10°, і навіть менше 8°, навіть менше 6°, зокрема близько 5°. Як правило, орієнтованість кожного з каналів підбирається таким чином, щоб їх твірна утворювала з 3 UA 97977 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 напрямком підведення рідкого палива кут альфа, який більше 2°, навіть більше 3° і навіть більше 4°. Така, зокрема орієнтованість дозволяє досягти зростання ефективності дії в результаті з'єднання всіх «розділених» струменів рідкого палива на їх виході з відповідних каналів таким чином, що коли вони виходять з каналів, вони сприяють утворенню в задній частині єдиного порожнистого струменя, оточуючого внутрішню стінку всього каналу, що проходить через конструктивний елемент, який містить канали (камеру закрутки, потім наконечник викидання рідкого палива). Канали проходять крізь конструктивний елемент, причому кожний канал визначається, зокрема одним отвором з кожного боку конструктивного елемента, тобто двома отворами на канал. Як правило, центри отворів всіх каналів, розташованих з одного боку конструктивного елемента, рівномірно розосередилися по колу, центр якого відповідає осі конструктивного елемента й інжектора. Таким чином, стає можливим визначити два кола, кожний з яких розташований з одного і іншого боку конструктивного елемента. Як правило, радіус R цих двох кіл може бути однаковим. Наприклад, R може складати від 2,5 до 4,5 мм. Якщо S являє собою площу поверхні всіх каналів, що містяться в конструктивному елементі, то співвідношення S/R, переважно, вибирається як 6 до 13 мм. Згідно з додатковою відмітною ознакою, конструктивний елемент може бути герметично встановлений перед форсункою в каналі підведення рідкого палива, переважно, проти камери закрутки. Поняття «задній» і «передній» повинні розумітися в залежності від напрямку підведення рідкого палива. Що стосується каналу підведення розпилюваної текучої речовини, то він, переважно, містить щонайменше одну циліндричну трубку, на кінці якої закріплюється, переважно, шляхом пригвинчування блок з просвердленим в ньому отвором, в який вставляється щонайменше частина форсунки згідно з винаходом. Переважно, отвір блока і зовнішня стінка частини форсунки, яка вставляється всередину, мають концентричне розташування. Таке переважне розташування може бути, крім того, досягнуте шляхом вищезазначеного пригвинчування, здатного забезпечити самоцентрування конструктивних елементів, опис яких приведений вище, а саме отвору блока відносно частини форсунки, яка вставляється всередину. Така концентричність є переважною, оскільки у разі її відсутності існує небезпека формування дуже великих крапельок рідкого палива, типу мазуту, на периферії порожнистого струменя, що може привести до недостатньо задовільного згоряння, зокрема з ризиком підвищення порогової величини появи одноокису вуглецю. Переважно, щоб зовнішня сторона (кінцева частина) форсунки була розташована в одній площині, визначеній зовнішньою стороною блока, тобто стороною, яка не має контакту з розпилюваною текучою речовиною і на яку виходить отвір. Дійсно, неправильне вирівнювання приводить до зміни аеродинаміки рідкого палива і розпалюваної текучої речовини на їх виході з їх відповідних підвідних каналів. Переважно, інжектор згідно з винаходом, опис якого щойно було приведено, герметично встановлений в блоці, виконаному з вогнетривкого матеріалу, за допомогою ущільнювального пристрою, що містить пластину, забезпечену охолоджувальними ребрами. Така герметична установка перешкоджає будь-якому попаданню паразитного повітря на рівні заднього краю інжектора; причому паразитне повітря особливо шкідливе, оскільки воно збільшує вміст кисню в основі полум'я, яка являє собою найбільш гарячу частину полум'я. Інжектор згідно із запропонованим винаходом може закріплюватися на регульованому тримачі, причому повітродувна трубка орієнтована в напрямку заднього кінця інжектора, а точніше - вищезазначеної пластини. Тримач, переважно, регулюється по куту нахилу, азимуту і по переміщенню, зокрема для того, щоб спиратися на пластину ущільнювального пристрою. У свою чергу повітродувна трубка нагнітає повітря, що дозволяє уникнути локального надмірного перегрівання на рівні заднього краю інжектора. Канал підведення рідкого палива може містити щонайменше один дифузор. Рідке паливо паливо, використовуване в рамках запропонованого винаходу є рідким мінеральним паливом, що звичайно застосовується в пристроях спалювання для нагрівання перетворених в скло речовин в скловарній печі. Наприклад, мова може йти про важке рідке паливо паливо. Розпилювана текуча речовина також є текучою речовиною, яку звичайно можна знайти у звичайних установках і яка служить для розпилення вищезазначеного рідкого палива. Це може бути, наприклад, повітря, яке називається в цьому випадку первинним повітрям на відміну від вторинного повітря, яке служить як основний окиснювач палива. Мова також може 4 UA 97977 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 йти про природний газ, кисень (у разі кисневого спалювання) або пару. Винахід застосовний, зокрема до видів палива типу важкого рідкого палива і він дозволяє забезпечити циркуляцію дуже великого об'єму (500-600 кг/годину) даного типу палива через один інжектор згідно з винаходом. Подачу рідкого палива в інжектор потрібно визначати в залежності від типу печі, в якій його бажають встановити, її параметрів функціонування, таких як робота, виконувана за один раз, а також властивостей використовуваного рідкого палива. Ці величини можуть бути без великих зусиль визначені фахівцем, який здатний, зокрема скласти графіки при проведенні випробувань. Фахівець також буде піклуватися про вибір стану обслуговуваної поверхні, відповідно, камери закрутки, каналів, а також наконечника внутрішніх стінок для того, щоб забезпечити для себе мінімум втрат напору, виникаючих в результаті тертя рідкого палива, яке омиває ці ж конструктивні елементи на великій швидкості. Інжектор "згідно" з винаходом утворює мало газів NOx в камері згоряння, наприклад, печі; причому його функціонування забезпечене невеликою подачею розпилюваної текучої речовини, що робить можливим широке і гнучке застосування окиснювача палива і, таким чином, в кінцевому результаті дозволяє одержати хороші результати з енергетичної точки зору. Інжектор, як правило, встановлюється в пальнику, що містить, крім того, підведення окиснювача палива. Цей окиснювач палива може бути повітрям, повітрям з підвищеним вмістом кисню або чистим киснем. Як правило, інжектор розміщується під підведенням окиснювача палива. У тому випадку, якщо окиснювачем палива є повітря або повітря з підвищеним вмістом кисню, підведення повітря забезпечується за допомогою отвору, що має відносний великий 2 переріз, який може складати, зокрема від 0,5 до 3 м , причому множина інжекторів може об'єднуватися при кожній подачі повітря. Винахід особливо пристосований для виробництва скла високої якості, зокрема, оптики, такого як плоске скло, зроблене флотаційним способом, або порожнистого скляного виробу. Піч, оснащена інжектором згідно з винаходом, виділяє мало NOx без небезпеки виникнення відновного згоряння, яке може вплинути, можливо, шкідливим чином на відтінок скла. Винахід може, зокрема доповнити, переважно, технології, опис яких приведений в документах US6047565 і WO09802386. Фіг. 1 являє собою схематичний вигляд часткового розрізу інжектора згідно з винаходом. Фіг. 2 зображає вигляд збоку в розрізі (фіг. 2а) і вигляд зверху (2b) конструктивного елемента згідно з винаходом з просвердленими в ньому каналами, який забезпечує подачу палива у вигляді порожнистого струменя. Фіг. 3 являє собою вигляд вертикального розрізу стінки скловарної печі, що містить інжектор, поданий на фіг. 1. На фіг. 1 зображений вигляд часткового розрізу інжектора 1 відповідно до винаходу. Даний інжектор 1 складається з двох систем підведення текучих речовин, а саме, відповідно, каналу підведення рідкого палива 2 і каналу підведення розпилюваної текучої речовини 3. Вищезазначені канали підведення рідкого палива і розпилюваної текучої речовини з'єднані (перед потоком кожного з двох текучих речовин), відповідно, з каналом, який прямує від джерела рідкого палива, і з джерелом розпилюваної текучої речовини (не показані). Канал підведення рідкого палива 2 утворений в основному циліндричною трубкою 21, на кінці якої пригвинчується форсунка 22. Вона містить у своїй задній частині камеру закрутки 23, що має форму уставного конуса, продовженням якої є наконечник 24 з циліндричною внутрішньою 25 стінкою. Кут у найвищій точці вершини камери закрутки 23 дорівнює 60°. Всередині вищезазначеної форсунки 22 розташовується циліндр 4, щільно встановлений і який упирається в камеру закрутки 23. Цей циліндр 4 є конструктивним елементом з просвердленими в ньому під нахилом каналами, що надають рідкому паливу вигляд порожнистого струменя. Циліндр 4 містить канали 41, рівномірно розосереджені по його колу, і має дві сторони 42, 43, які паралельні одна одній і по суті перпендикулярні напрямку підведення рідкого палива, символічно показаному стрілкою f на фіг. 1, яке, крім того, ідентичне напрямку підведення розпалюваної текучої речовини. Канали 41 мають циліндричну форму, їх твірна складає з вищезазначеним напрямком підведення кут, який дорівнює 5°. Що стосується каналу підведення розпилювальної текучої речовини 3, то він складається в основному з циліндричної трубки 31, на кінці якої пригвинчується блок 32, внутрішня опорна стінка 33 якого упирається в задній край трубки 31. У блоці 32 просвердлений отвір 34, форма якого забезпечує вкладення частини форсунки 22. У блоці 32, з боку отвору 34, також є виступаюча частина 35, яка дозволяє шляхом 5 UA 97977 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 пригвинчування блока 32 на циліндричній трубці 31 забезпечити відмінне самоцентрування зовнішньої стінки 26 наконечника 24 всередині отвору 34. Завдяки їх доповнюючим формам, забезпечується відмінна концентричність двох згаданих конструктивних елементів 26, 34, що дозволяє уникнути небажаної зміни розмірної дисперсності крапельок рідкого палива на його виході з каналу 2. Чудово здійснюється розташування по одній лінії кінцевої частини 36 форсунки (зовнішньої сторони форсунки) в площині (П), причому дана площина Π являє собою площину, яка визначається зовнішньою стороною 37 блока, тобто стороною, яка не має контакту з розпилюваною текучою речовиною і на яку виходить отвір 34. Таке розташування сприяє збереженню аеродинаміки двох рідких речовин на їх виході з відповідних каналів їх підведення. На фіг. 2 більш детально зображений вигляд збоку в розрізі (фіг. 2а) і вигляд зверху (фіг. 2b) циліндра 4, поданого на фіг. 1. На фіг. 2b видно, що циліндр містить вісім каналів 20, центри яких рівномірно розосередилися по колу з радіусом R. На фіг. 2b зображений тільки отвір, що з'являється на поверхні цих каналів, тобто отвір, що виходить зверху конструктивного елемента, повністю для одного з цих каналів, для якого отвір зверху 21 визначений суцільним колом, а отвір знизу 22 - колом, позначеним пунктирними лініями. Всі канали, безумовно, є однаковими. На фіг. 2а показаний вигляд збоку циліндра, причому зображений тільки один канал з отворами 21 і 22. Вісь цього каналу утворює кут альфа з віссю циліндра, яка відповідає напрямку підведення рідкого палива. У рамках запропонованого винаходу кут альфа складає менше 10°. На фіг. 3 зображений вигляд в розрізі, виконаному у вертикальній площині, стінки скловарної печі, що містить інжектор 5, поданий на фіг. 1. У цій конструкції, зокрема, видно, що інжектор 5 містить тримач 6, регульований по куту нахилу, азимуту і зміщенню. На цьому регульованому тримачі 6 закріплюється інжектор 5, який упирається в стінку блока 7, виконану з вогнетривкого матеріалу, за допомогою пластини 8, забезпеченої охолоджувальними ребрами. Виконаний з вогнетривкого матеріалу блок 7, в свою чергу, встановлюється в отворі стінки печі 9. Інжектор 5 також містить повітродувну трубку 10, спрямовану на вищезазначену пластину. І, нарешті, можна побачити два гнучких шланги 11, 12 підведення, які з'єднані, відповідно, з джерелами подачі рідкого палива і розпалюваної текучої речовини (джерела не показані). Далі буде пояснений порядок функціонування інжектора. При проходженні крізь циліндр 4 рідке паливо паливо, що підводиться по циліндричній трубці 21, розділяється на таку кількість окремих струменів, скільки є тангенціальних каналів 41. Кожний струмінь окремо попадає в камеру закрутки 23, ударяючись в її стінки, з мінімальними втратами напору, навіть якщо значення кута в найвищій точці вершини дорівнює 60°. Наслідком рівномірного розподілу тангенціальних каналів 41 і кута нахилу альфа твірної кожного з цих каналів, що дорівнює 5°, по всьому колу циліндра 4 є центрифугування сукупності окремих струменів по стінці камери закрутки 23 без їх разом з тим зіткнення між собою. Дане центрифугування на рівні камери закрутки сприяє тому, що на виході потік палива рухається по гвинтоподібний траєкторії, приймаючи форму порожнистого струменя, який омиває внутрішню стінку 25 наконечника 24. На виході з наконечника 24 рідке паливо накопичує, таким чином, максимальну кількість механічної енергії і під впливом розпилюваної текучої речовини справді розсипається на дуже маленькі крапельки, розмірна дисперсність яких є оптимальною. Така дисперсність робить полум'я, що виходить з інжектора і яке виникло за допомогою первинного окиснювача палива, однорідним за температурою по всій її довжині. Таке розпилення палива додатково значно подовжує (за таких же витрат палива) полум'я в порівнянні з розпиленням, яке буде здійснюватися таким же інжектором 1, що не має циліндра 4. Розрахунок розмірів циліндра 4 повинен бути здійснений таким чином, щоб ніколи не відбувалося заповнення, і завжди була можливість одержувати відповідно до винаходу порожнистий струмінь, по суті обтікаючий цю внутрішню стінку. Інжектор, опис якого був приведений, являє собою просту і не таку, що дорого коштує розробку. Крім того, він може повністю і легко демонтуватися і застосовуватися на вже існуючих установках. На фігурах креслення зображений кут альфа трохи завищений для полегшення розуміння. Приклад 1 2 Циклова піч площею 144 м (поверхня ванни зі склом) оснащена одним пальником, що містить трубу подачі повітря, під якою розміщені чотири інжектори рідкого палива, доведеного 6 UA 97977 C2 5 10 до температури 130°С. Потужність даного пальника становить 15 мегаватт. Кожний інжектор містить конструктивний елемент, що забезпечує обертальний рух рідкого палива, який має вісім отворів діаметром 2,3 мм, вісь яких утворює кут, що дорівнює 5°, відносно напрямку підведення рідкого палива. Осі цих отворів розташовуються по колу радіусом 3,75 мм. Загальна кількість рідкого палива (сума надходжень у всі інжектори), що подається становить 2000 кг/годину. Надходження повітря в пальник, в порівнянні з рідким паливом, здійснювалося в 3 стехіометричних умовах. Газ NOx, виміряний у димах, становив 550 мг на Нм . Приклад 2 (порівняльний) Дії відбуваються, як і в Прикладі 1, за винятком того, що отвори мали вісь, яка створює кут у 20° відносно напрямку підведення рідкого палива. Газ NOx, виміряний в димах, становив 800 мг 3 на Нм . ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 1. Інжектор розпилення рідкого палива, який містить канал підведення рідкого палива і канал підведення розпилюваної текучої речовини; причому згаданий канал підведення рідкого палива містить конструктивний елемент з просвердленими в ньому похилими каналами для надання згаданому паливу форми порожнистого струменя, який здійснює обертальний рух перед тим, як він буде викинутий за межі згаданого інжектора, який відрізняється тим, що твірна кожного із згаданих каналів утворює з напрямком підведення рідкого палива кут, який дорівнює менше 10°. 2. Інжектор за п. 1, який відрізняється тим, що твірна кожного з каналів утворює з напрямком підведення палива кут від 2° до 8°. 3. Інжектор за попереднім пунктом, який відрізняється тим, що зовнішня сторона каналу підведення рідкого палива розташовується в тій же площині, що і зовнішня сторона інжектора. 4. Інжектор за п. 3, який відрізняється тим, що канал підведення розпилюваної текучої речовини встановлюється концентрично навколо каналу підведення рідкого палива; причому на кінці згаданого каналу підведення рідкого палива встановлюється форсунка для викидання рідкого палива через її зовнішню сторону; причому на кінці згаданого каналу підведення розпилюваної текучої речовини розташовується блок з просвердленим в ньому отвором, через який здійснюється викидання розпилюваної текучої речовини; причому щонайменше частина форсунки вставлена в згаданий блок; причому зовнішня сторона форсунки розташовується в одній площині із зовнішньою стороною блока, на яку виходить отвір. 5. Пальник, що містить інжектор за будь-яким з попередніх пп. 6. Пальник за п. 5, який відрізняється тим, що він також містить підвід повітря або повітря з 2 підвищеним вмістом кисню з перерізом від 0,5 до 3 м . 7. Піч, що містить пальник за будь-яким з пп. 5 або 6. 8. Піч за п. 7, яка відрізняється тим, що вона є цикловою. 9. Спосіб термічної обробки розплавленого скла, який відрізняється тим, що розплавлене скло нагрівають в печі за попереднім пунктом. 10. Застосування інжектора або пальника за будь-яким з пп. 1-4 для нагрівання розплавленого скла. 7 UA 97977 C2 8 UA 97977 C2 Комп’ютерна верстка Л. Купенко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 9

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Injector that provides a hollow jet of liquid fuel

Автори англійською

Rouchy, Patrice, Vernaz, Joseph, Garnier, Laurent

Назва патенту російською

Инжектор, который обеспечивает полую струю жидкого топлива

Автори російською

Руши Патрис, Верна Жозеф, Гарнье Лоран

МПК / Мітки

МПК: F23D 11/10

Мітки: струмінь, порожнистий, забезпечує, інжектор, палива, рідкого

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/11-97977-inzhektor-yakijj-zabezpechueh-porozhnistijj-strumin-ridkogo-paliva.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Інжектор, який забезпечує порожнистий струмінь рідкого палива</a>

Подібні патенти