Прямопотоковий пальник великої продуктивності для одержання високодисперсних оксидів металів
Номер патенту: 91103
Опубліковано: 25.06.2010
Автори: Гергель Тетяна Василівна, Миронюк Іван Федорович, Яремчук Богдан Миколайович
Формула / Реферат
1. Прямопотоковий пальник великої продуктивності для одержання високодисперсних оксидів металів із хлоридів або хлорорганічних сполук цих металів, який містить трубоподібну камеру змішування реагентів, трубоподібний корпус, розміщений в ньому набір із робочого і допоміжного коаксіальних сопел для змішування і виведення реагентів реакції полум'яного гідролізу, коаксіальну до корпусу камеру горючого газу, укомплектовану не менше як трьома знімними елементами з рівномірно розподіленими по їх периметру і нахиленими під кутом до осі пальника отворами для введення горючого газу в камеру змішування, розташовану в корпусі стабілізуючу потік насадку з кількох секцій заданих розмірів, виконаних із плоских радіальних ребер, з величиною еквівалентного діаметра каналів між цими ребрами в межах 20-30 мм, та оснащений патрубками для підведення горючого газу, повітря або кисню, а також парів хлоридів металів, суміші парів хлоридів кількох металів або парів хлорорганічних сполук металів, окремо чи в суміші з нейтральним газом або повітрям, який відрізняється тим, що трубоподібна камера змішування виготовлена як продовження робочого сопла зі сторони вводу реагентів реакції гідролізу і розділена по довжині, як мінімум, двома перфорованими перегородками, в робочому соплі встановлено обтічний циліндрично-конічний прискорювач потоку газової суміші, який зафіксовано по осі пальника за допомогою спеціального стержня на відстані від зрізу робочого сопла до початку циліндричної частини прискорювача, яка дорівнює 4-5 діаметрам робочого сопла, секції насадки також зафіксовано на цьому стержні, причому одну з них розміщено в зоні установки прискорювача потоку, а отвори для введення горючого газу із коаксіальної камери цього газу в камеру змішування реагентів реакції полум'яного гідролізу розміщено не менше як в три ряди по довжині камери горючого газу, кут їх нахилу знаходиться в межах 30-60°, і отвори виконано так, що цей кут збільшується за ходом потоку газів.
2. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що всі отвори для введення горючого газу із його камери в камеру змішування виконані однакового діаметра, величина якого знаходиться в межах 0,01-0,02 діаметра камери змішування, причому значення цієї величини є обернено пропорційним до діаметра камери змішування.
3. Пальник за пп. 1 та 2, який відрізняється тим, що один ряд рівномірно розподілених по периметру камери змішування отворів для введення горючого газу розміщений на окремому знімному кільцевому елементі, який відділяє коаксіальну камеру горючого газу від камери змішування реагентів трубоподібного корпусу, причому отвори на окремому такому елементі нахилені до осі пальника тільки під одним кутом.
4. Пальник за пп. 1-3, який відрізняється тим, що всі знімні кільцеві елементи виконані з однаковою кількістю отворів, і отвори в сусідніх елементах зміщені один відносно одного на кут, рівний величині кута між отворами одного кільцевого елемента, розділеній на кількість знімних елементів.
5. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що діаметр циліндричної частини прискорювача потоку газової суміші вибраний із розрахунку збільшення швидкості газів в 1,5-2,5 рази, а довжина цієї частини прискорювача дорівнює 2-3 її діаметрам.
6. Пальник за пп. 1 та 5, який відрізняється тим, що конічна частина прискорювача зі сторони набігання потоку виконана з кутом розкриття в межах 60-90°, а зі сторони стікання потоку - не більше 8°.
7. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що трубоподібний корпус оснащений гнутим на 90° відводом, який служить камерою змішування і який встановлений після камери горючого газу, на ньому розміщений допоміжний патрубок, повздовжня вісь якого співпадає з аналогічною віссю пальника, і цей відвід з двох сторін обмежений знімними перфорованими перегородками, які закріплені у фланцевих з'єднаннях відводу з іншими конструктивними елементами пальника.
8. Пальник за пп. 1 та 7, який відрізняється тим, що перша зі сторони набігання потоку перфорована перегородка виконана у вигляді плоскої пластини з рівномірно розподіленими по всій її площі отворами, діаметр яких знаходиться в межах 5-8 мм, і при умові, що площа їх живого перерізу складає 40-60 % від поперечного перерізу камери змішування.
9. Пальник за пп. 1 та 7, який відрізняється тим, що друга зі сторони набігання потоку перфорована перегородка виконана у вигляді капелюха-циліндра з рівномірно розподіленими по всій його площі отворами, діаметр яких в 1,5-2 рази менший за діаметр отворів перфорації першої перегородки при площі живого перерізу не менше 60 %.
10. Пальник за пп. 1, 8 та 9, який відрізняється тим, що на виході із робочого сопла перфорована перегородка, виконана у вигляді капелюха-циліндра, встановлена в пальнику циліндричною частиною вниз.
11. Пальник за пп. 1 та 7, який відрізняється тим, що допоміжний патрубок на гнутому на 90° відводі використаний для закріплення стержня, на якому зафіксовано прискорювач потоку газової суміші і секції насадки.
12. Пальник за пп. 1 та 11, який відрізняється тим, що стержень для фіксації прискорювача потоку газової суміші і секцій насадки виконаний у вигляді труби, площа поперечного перерізу якої складає 10-15 % від площі поперечного перерізу робочого сопла.
13. Пальник за пп. 1 та 12, який відрізняється тим, що в стержні для фіксації прискорювача потоку газової суміші зі сторони виходу газів із робочого сопла пальника встановлений глухий конус, кут розкриття якого рівний куту розкриття конічної частини прискорювача газового потоку зі сторони стікання останнього, а із зовнішньої сторони робоче сопло оснащено допоміжним коаксіальним соплом для виведення на полум'яний факел кільцевого потоку захисного газу.
14. Пальник за пп. 1 та 12, який відрізняється тим, що трубоподібний стержень для фіксації прискорювача потоку газової суміші зі сторони виходу газів із пальника закінчується центральним і коаксіальним до робочого соплом, яке разом з трубоподібним стержнем використано для введення повітря в ядро полум'я, а із зовнішньої сторони робоче сопло оснащено допоміжним коаксіальним соплом для виведення на полум'яний факел кільцевого потоку захисного газу.
15. Пальник за пп. 1 та 13, який відрізняється тим, що остання за ходом потоку газів секція стабілізуючої потік насадки встановлена безпосередньо на прискорювачі потоку, а перша - на відстані 2-3 діаметрів робочого сопла від місця установки перфорованої перегородки, виконаної у вигляді капелюха-циліндра.
16. Пальник за пп. 1 та 14, який відрізняється тим, що остання за ходом потоку газів секція насадки з довжиною ребер, яка складає 1,5-2,5 діаметра центрального сопла, встановлена на цьому соплі на відстані від зрізу робочого сопла до нижнього краю ребер секції насадки, рівній 1,5-2,0 діаметра центрального сопла, друга секція - на прискорювачі потоку, а перша - на відстані 2-3 діаметра робочого сопла від місця установки перфорованої перегородки, виконаної у вигляді капелюха-циліндра.
17. Пальник за пп. 1, 15 та 16, який відрізняється тим, що відстань між секціями насадки вибрано рівною 0,8-1,25 діаметра робочого сопла.
18. Пальник за пп. 1 та 15, 16, який відрізняється тим, що містить в робочому соплі стабілізуючу газовий потік насадку, сусідні секції якої повернуті одна відносно одної на половину кута між їх сусідніми ребрами, причому всі секції насадки оснащені однаковою кількістю ребер, яка розрахована із оптимального значення еквівалентного діаметра каналів між ними в межах 20-30 мм для секції, розміщеної в зоні прискорювача потоку газової суміші.
19. Пальник за п. 1, який відрізняється тим, що вісь патрубка для підведення повітря або кисню в процес полум'яного гідролізу в камеру змішування співпадає з віссю цієї камери, і патрубок є продовженням її корпусу, а патрубки для підведення парів хлоридів металів, суміші парів хлоридів кількох металів або парів хлорорганічних сполук металів, окремо чи в суміші з нейтральним газом або повітрям, з'єднано з патрубком для підведення повітря або кисню під кутом 30-60° за ходом потоків газів.
20. Пальник за пп. 1 та 19, який відрізняється тим, що патрубок для підведення повітря або кисню з'єднано з елементами трубоподібного корпусу пальника через гнутий на 90° відвід, який є продовженням цього корпусу.
21. Пальник за пп. 1, 13 та 14, який відрізняється тим, що на зовнішній стороні робочого сопла встановлені радіальні ребра, відстань між якими вибрана в межах 5-10, а довжина - в межах 10-20 значень ширини цього зазору, причому нижній край вказаних ребер знаходиться від зрізу вихідного краю робочого сопла на відстані, не меншій ніж відстань між сусідніми ребрами.
22. Пальник за пп. 1, 13 та 14, який відрізняється тим, що зріз вихідних країв всіх коаксіальних сопел знаходиться в одній площині або розміщений для кожного із сопел на 0,5-2 мм нижче від сопла, розміщеного ближче до повздовжньої осі пальника.
Текст
1. Прямопотоковий пальник великої продуктивності для одержання високодисперсних оксидів металів із хлоридів або хлорорганічних сполук цих металів, який містить трубоподібну камеру змішування реагентів, трубоподібний корпус, розміщений в ньому набір із робочого і допоміжного коаксіальних сопел для змішування і виведення реагентів реакції полум'яного гідролізу, коаксіальну до корпусу камеру горючого газу, укомплектовану не менше як трьома знімними елементами з рівномірно розподіленими по їх периметру і нахиленими під кутом до осі пальника отворами для введення горючого газу в камеру змішування, розташовану в корпусі стабілізуючу потік насадку з кількох секцій заданих розмірів, виконаних із плоских радіальних ребер, з величиною еквівалентного діаметра каналів між цими ребрами в межах 20-30 мм, та оснащений патрубками для підведення горючого газу, повітря або кисню, а також парів хлоридів металів, суміші парів хлоридів кількох металів або парів хлорорганічних сполук металів, окремо чи в суміші з нейтральним газом або повітрям, який відрізняється тим, що трубоподібна камера змішування виготовлена як продовження робочого сопла зі сторони вводу реагентів реакції гідролізу і розділена по довжині, як мінімум, двома перфорованими перегородками, в робочому соплі встановлено обтічний циліндрично-конічний прискорювач потоку газової суміші, який зафіксовано 2 (19) 1 3 гання потоку виконана з кутом розкриття в межах 60-90°, а зі сторони стікання потоку - не більше 8°. 7. Пальник за п.1, який відрізняється тим, що трубоподібний корпус оснащений гнутим на 90° відводом, який служить камерою змішування і який встановлений після камери горючого газу, на ньому розміщений допоміжний патрубок, повздовжня вісь якого співпадає з аналогічною віссю пальника, і цей відвід з двох сторін обмежений знімними перфорованими перегородками, які закріплені у фланцевих з'єднаннях відводу з іншими конструктивними елементами пальника. 8. Пальник за пп.1 та 7, який відрізняється тим, що перша зі сторони набігання потоку перфорована перегородка виконана у вигляді плоскої пластини з рівномірно розподіленими по всій її площі отворами, діаметр яких знаходиться в межах 58мм, і при умові, що площа їх живого перерізу складає 40-60% від поперечного перерізу камери змішування. 9. Пальник за пп.1 та 7, який відрізняється тим, що друга зі сторони набігання потоку перфорована перегородка виконана у вигляді капелюхациліндра з рівномірно розподіленими по всій його площі отворами, діаметр яких в 1,5-2 рази менший за діаметр отворів перфорації першої перегородки при площі живого перерізу не менше 60%. 10. Пальник за пп.1, 8 та 9, який відрізняється тим, що на виході із робочого сопла перфорована перегородка, виконана у вигляді капелюхациліндра, встановлена в пальнику циліндричною частиною вниз. 11. Пальник за пп.1 та 7, який відрізняється тим, що допоміжний патрубок на гнутому на 90° відводі використаний для закріплення стержня, на якому зафіксовано прискорювач потоку газової суміші і секції насадки. 12. Пальник за пп.1 та 11, який відрізняється тим, що стержень для фіксації прискорювача потоку газової суміші і секцій насадки виконаний у вигляді труби, площа поперечного перерізу якої складає 10-15% від площі поперечного перерізу робочого сопла. 13. Пальник за пп.1 та 12, який відрізняється тим, що в стержні для фіксації прискорювача потоку газової суміші зі сторони виходу газів із робочого сопла пальника встановлений глухий конус, кут розкриття якого рівний куту розкриття конічної частини прискорювача газового потоку зі сторони стікання останнього, а із зовнішньої сторони робоче сопло оснащено допоміжним коаксіальним соплом для виведення на полум'яний факел кільцевого потоку захисного газу. 14. Пальник за пп.1 та 12, який відрізняється тим, що трубоподібний стержень для фіксації прискорювача потоку газової суміші зі сторони виходу газів із пальника закінчується центральним і коаксіальним до робочого соплом, яке разом з трубоподібним стержнем використано для введення повітря в ядро полум'я, а із зовнішньої сторони робоче сопло оснащено допоміжним коаксіальним 91103 4 соплом для виведення на полум'яний факел кільцевого потоку захисного газу. 15. Пальник за пп.1 та 13, який відрізняється тим, що остання за ходом потоку газів секція стабілізуючої потік насадки встановлена безпосередньо на прискорювачі потоку, а перша - на відстані 2-3 діаметрів робочого сопла від місця установки перфорованої перегородки, виконаної у вигляді капелюха-циліндра. 16. Пальник за пп.1 та 14, який відрізняється тим, що остання за ходом потоку газів секція насадки з довжиною ребер, яка складає 1,5-2,5 діаметра центрального сопла, встановлена на цьому соплі на відстані від зрізу робочого сопла до нижнього краю ребер секції насадки, рівній 1,5-2,0 діаметра центрального сопла, друга секція - на прискорювачі потоку, а перша - на відстані 2-3 діаметра робочого сопла від місця установки перфорованої перегородки, виконаної у вигляді капелюхациліндра. 17. Пальник за пп.1, 15 та 16, який відрізняється тим, що відстань між секціями насадки вибрано рівною 0,8-1,25 діаметра робочого сопла. 18. Пальник за пп.1 та 15, 16, який відрізняється тим, що містить в робочому соплі стабілізуючу газовий потік насадку, сусідні секції якої повернуті одна відносно одної на половину кута між їх сусідніми ребрами, причому всі секції насадки оснащені однаковою кількістю ребер, яка розрахована із оптимального значення еквівалентного діаметра каналів між ними в межах 20-30мм для секції, розміщеної в зоні прискорювача потоку газової суміші. 19. Пальник за п.1, який відрізняється тим, що вісь патрубка для підведення повітря або кисню в процес полум'яного гідролізу в камеру змішування співпадає з віссю цієї камери, і патрубок є продовженням її корпусу, а патрубки для підведення парів хлоридів металів, суміші парів хлоридів кількох металів або парів хлорорганічних сполук металів, окремо чи в суміші з нейтральним газом або повітрям, з'єднано з патрубком для підведення повітря або кисню під кутом 30-60° за ходом потоків газів. 20. Пальник за пп.1 та 19, який відрізняється тим, що патрубок для підведення повітря або кисню з'єднано з елементами трубоподібного корпусу пальника через гнутий на 90° відвід, який є продовженням цього корпусу. 21. Пальник за пп.1, 13 та 14, який відрізняється тим, що на зовнішній стороні робочого сопла встановлені радіальні ребра, відстань між якими вибрана в межах 5-10, а довжина - в межах 10-20 значень ширини цього зазору, причому нижній край вказаних ребер знаходиться від зрізу вихідного краю робочого сопла на відстані, не меншій ніж відстань між сусідніми ребрами. 22. Пальник за пп.1, 13 та 14, який відрізняється тим, що зріз вихідних країв всіх коаксіальних сопел знаходиться в одній площині або розміщений для кожного із сопел на 0,5-2мм нижче від сопла, розміщеного ближче до повздовжньої осі пальника. 5 Винахід відноситься до хімічної технології одержання високодисперсних оксидів металів, конкретно до апаратурного оформлення одного з основних процесів цієї технології - високотемпературного полум'яного гідролізу хлоридів цих металів, або згорання їх хлорорганічних сполук. Відомий пальник (аналог) для одержання діоксиду кремнію із пари тетрахлориду кремнію, водню і повітря, який містить основне сопло для виведення змішаних реагентів, кільцеве сопло для створення огортаючого шару із водню навколо полум'я та срібне кільце, встановлене на деякій відстані від кільцевого сопла (див. патент ФРН №2153671, кл. СО1В33/8, 1971p.). Загальними суттєвими ознаками відомого технічного рішення і винаходу, що заявляється, є те, що пальник призначено для одержання пірогенного оксиду шляхом полум'яного гідролізу парів одного з хлоридів металу, конкретно - тетрахлориду кремнію, водяною парою, яка утворюється при спалюванні суміші водню і повітря, для чого він містить сопло для виведення змішаних реагентів та кільцеве сопло для створення захисного обгортаючого шару із водню навколо полум'яного факелу. До недоліків відомого технічного рішення відноситься недостатня стабільність горіння полум'яного факелу, його пульсування, зривання полум'я та можливість створення умов, при яких виникають детонація горючої суміші газів та аварійні ситуації при експлуатації такого пальника, особливо при спробах зміни його продуктивності понад 2025% від номінальної в меншу або більшу сторону. Такий пальник особливо чутливий до зміни співвідношення між компонентами реагентів. Відомий також пальник (аналог, за європ.патентом №0044903 А2, кл. СО1В33/18 від 1981р.) для одержання пірогенного діоксиду кремнію, який містить вихрову камеру змішування з тангенсійними підвідними патрубками для реагентів, трубоподібне робоче сопло, концентрично установлене на ньому кільцеве сопло для створення обгортаючого шару із горючого газу та стабілізуючу потік насадку з кількома рядами плоских ребер, закріплену на установленому по осі пальника пікоподібному соплі, причому камера змішування з'єднана з робочим соплом кільцевим отвором для введення в це сопло змішаних реагентів. Пара хлориду металу (тетрахлориду кремнію) може вводитися або безпосередньо в камеру змішування, або в центральне пікоподібне сопло. Горючий газ вводиться через тангенсійний патрубок в камеру змішування, а також в зовнішнє кільцеве сопло. Газ, що містить кисень (повітря), також вводять в камеру змішування через тангенсійний патрубок. В камеру змішування можуть вводитися нагріта до 500°С водяна пара та при необхідності азот. Швидкість витікання суміші газів із сопла пальника складає 10-16м/с. Максимальна, заявлена в патенті, продуктивність пальника становить 5,7кг/год SiCl4 (3,82л/год) при межах регулювання витрат 2,33-3,82л/год тетрахлориду кремнію з одержанням пірогенного діоксиду кремнію, який має питому поверхню від 160 до 288м2/г (за БЕТ). 91103 6 Виходячи з графічних матеріалів до патенту, визначено, що нижній зріз нижнього ряду ребер стабілізатора потоку встановлено на відстані від устя сопла, рівній 2,15 діаметра сопла, відстань між рядами ребер становить приблизно 1,5 діаметра сопла, а довжина ребер - не більше 1,2 цього діаметра, причому принцип взаємного розміщення ребер між рядами насадки в матеріалах заявки ніяким чином не відзначений. Спільними суттєвими ознаками аналогу і винаходу, що заявляється, є те, що пальник призначено для одержання оксиду металу з хлориду цього металу шляхом гідролізу хлориду водяною парою, яку отримують при спалюванні горючого газу в повітрі. Пальник при цьому містить камеру змішування реагентів, трубоподібний корпус з набором коаксіальних сопел для виведення потоку змішаних реагентів та створення обгортаючого шару із горючого газу, стабілізуючу потік насадку з кількома рядами плоских ребер, розміщених в корпусі пальника, та патрубки для підведення горючого газу, а також газу, який містить кисень (повітря), і пари хлориду металу окремо, чи в суміші з нейтральним газом або повітрям. Недоліками відомої конструкції пальника (аналогу) є також неможливість одержання стабільного горіння полум'я при спробі розширення меж регулювання продуктивності пальника, змінюючи витрати пари хлориду металу та інших компонентів. Основний його недолік – мала продуктивність пальника. Найбільш близький за технічною суттю і результатом, що досягається, до предмету винаходу є пальник (прототип), захищений декл. патентом України на винахід №65041 А, кл. СО1В33/18; В01J19/00 від 2003р. Такий пальник для одержання пірогенних високодисперсних оксидів металів із хлоридів або хлорорганічних сполук цих металів містить камеру змішування реагентів, трубоподібний корпус, розміщену в ньому секційну насадку з кількох рядів плоских ребер, коаксіальну до трубоподібного корпусу камеру горючого газу, оснащену знімним стаканом з рівномірно розміщеними по його периметру і нахиленими під кутом 10-30° до осі пальника отворами для введення горючого газу в камеру змішування. Діаметр отворів для введення горючого газу відноситься до діаметра робочого сопла як 1 до 30-50, а відношення сумарної поверхні поперечного перерізу отворів до поперечного перерізу цього сопла складає 1 до 80120. Довжина трубоподібного корпусу від зрізу робочого сопла до отворів горючого газу повинна бути не меншою 3 діаметрів цього сопла. Трубоподібний корпус пальника містить набір із робочого і допоміжного коаксіальних сопел для змішування і виведення реагентів та патрубки для підведення горючого газу, повітря або кисню, а також парів хлоридів металів, суміші парів хлоридів кількох металів або парів хлорорганічних сполук металів, окремо, чи в суміші з нейтральним газом або повітрям, при чому вісь останнього із патрубків співпадає з віссю пальника. Кількість ребер секційної насадки вибрана з розрахунку, щоб еквівалентний діаметр каналів між ними зна 7 ходився в межах 20-30мм, а насадка мала не менше двох секцій, повернутих одна відносно одної на половину кута між сусідніми ребрами. Секції насадки можуть установлюватися без розриву між ними і так, щоб ребра верхньої секції заходили в камеру змішування вище отворів горючого газу, а довжина ребер ближчої до зрізу робочого сопла секції відносилася до діаметра цього сопла як 1,52,0 до 1, або були установленими з проміжками між секціями, причому довжина кожної секції і проміжків між ними повинна становити 1-2 діаметра робочого сопла, а відстань від зрізу ребер нижньої секції до зрізу сопла для обох варіантів насадки в межах 1,25-1,5 діаметра сопла. Спільними суттєвими ознаками прототипу і винаходу, що заявляється, є те, що пальник призначено для одержання оксиду металу з хлориду або хлорорганічних сполук цього металу шляхом полум'яного гідролізу хлориду водяною парою, яку отримують при спалюванні горючого газу в повітрі. Пальник при цьому характеризується великою продуктивністю і містить камеру змішування реагентів, трубоподібний корпус, розміщений в ньому набір із робочого і допоміжного коаксіальних сопел для змішування і виведення реагентів реакції полум'яного гідролізу, коаксіальну до корпусу камеру горючого газу, укомплектовану знімними елементами з рівномірно розподіленими по їх периметру і нахиленими під кутом до осі пальника отворами для введення горючого газу в камеру змішування, розташовану в корпусі насадку з кількох секцій заданих розмірів, виконаних із плоских радіальних ребер, кількість яких вибрана із розрахунку, щоб еквівалентний діаметр каналів між ними знаходився в межах 20-30мм, та оснащений патрубками для підведення горючого газу, повітря або кисню, а також парів хлоридів металів, суміші парів хлоридів кількох металів або парів хлорорганічних сполук металів, окремо, чи в суміші з нейтральним газом або повітрям. Недоліками відомої конструкції пальника (прототипу) є недостатня стабільність горіння полум'я при витратах парів хлоридів близько і понад 200л/год. В основу винаходу поставлено завдання розробити максимально просту конструкцію пальника, яка б дозволила досягати продуктивності понад 200л/год за парами хлоридів або інших сполук металів, що гідролізуються водяною парою, або згорають в присутності кисню, при одержанні високодисперсних оксидів металів з поверхнею в межах 100-450м2/г (по БЕТ), розширити межі регулювання витрат компонентів та забезпечити стабільне, без зривання і без пульсування, полум'я, а також виключити можливість детонації горючої суміші. Вказаний технічний результат при здійсненні винаходу, що заявляється, досягається тим, що пальник для одержання високодисперсних оксидів металів із пари їх хлоридів чи інших сполук, які гідролізуються парою води, або згорають в присутності кисню, містить камеру змішування реагентів, трубоподібний корпус, розміщений в ньому набір із робочого і допоміжного коаксіальних сопел для змішування і виведення реагентів реакції по 91103 8 лум'яного гідролізу, коаксіальну до корпусу камеру горючого газу, укомплектовану знімними елементами з рівномірно розподіленими по їх периметру і нахиленими під кутом до осі пальника отворами для введення горючого газу в камеру змішування. Пальник також містить розташовану в корпусі стабілізуючу потік насадку з кількох секцій заданих розмірів, виконаних із плоских радіальних ребер, кількість яких вибрана із розрахунку, щоб еквівалентний діаметр каналів між ними знаходився в межах 20-30мм. Сусідні секції цієї насадки встановлюють так, щоб вони були повернуті одна відносно одної на половину кута між їх сусідніми ребрами. Пальник оснащують патрубками для підведення горючого газу, повітря або кисню, а також парів хлоридів металів, суміші парів хлоридів кількох металів, або парів хлорорганічних сполук металів, окремо, чи в суміші з нейтральним газом або повітрям. Пальник відрізняється тим, що для стабілізації горіння в широких межах регулювання витрат компонентів, покращення якості продукту і спрощення його конструкції він містить трубоподібну камеру змішування, яку виготовляють як продовження робочого сопла зі сторони вводу реагентів реакції гідролізу і розбивають по довжині двома перфорованими перегородками. В робочому соплі пальника встановлюють циліндроконічний прискорювач потоку газової суміші, який фіксують по осі пальника за допомогою спеціального стержня на відстані від зрізу робочого сопла до початку циліндричної частини прискорювача, рівній 4-5 діаметра робочого сопла. Секції стабілізуючої потік насадки, одну з яких розміщують в зоні установки прискорювача потоку, також фіксують на цьому стержні. Отвори для введення горючого газу із коаксіальної камери цього газу в камеру змішування реагентів реакції полум'яного гідролізу виконують однакового діаметра, величину якого вибирають в межах 0,01-0,02 діаметра камери змішування. Значення цієї величини є обернено пропорційним до діаметра камери змішування. Отвори для введення горючого газу розміщують не менше як в три ряди по довжині камери горючого газу, а кут їх нахилу вибирають в межах 30-60° і так, щоб цей кут збільшувався за ходом потоку газів. При цьому, один ряд рівномірно розподілених по периметру камери змішування отворів розміщують на окремому знімному кільцевому елементі, який відділяє коаксіальну камеру горючого газу від камери змішування реагентів трубоподібногокорпусу, причому отвори на окремому такому елементі нахилені до осі пальника тільки під одним кутом. Для рівномірного розподілу горючого газу в камері змішування всі знімні кільцеві елементи виконують з однаковою кількістю отворів і отвори в сусідніх елементах зміщують один відносно одного на кут, рівний величині кута між отворами одного кільцевого елементу, розділеній на кількість знімних елементів. Діаметр циліндричної частини циліндричноконічного прискорювача потоку газової суміші вибирають із розрахунку збільшення швидкості газів в 1,5-2,5 рази, а довжину цієї частини прискорювача, рівною 2-3 її діаметрам. Для плавного ламінарного обтікання прискорювача потоком газової су 9 міші, необхідного для стабілізації горіння полум'я, конічна частина прискорювача зі сторони набігання потоку має кут розкриття в межах 60-90°, а зі сторони стікання потоку - не більше 8°. Для зменшення довжини пальника його трубоподібний корпус оснащують гнутим на 90° відводом, який встановлюють після камери горючого газу, на ньому фіксують допоміжний патрубок, повздовжня вісь якого співпадає з аналогічною віссю пальника, і цей відвід з двох сторін обмежують зйомники перфорованими перегородками, які кріплять у фланцевих з'єднаннях відводу з іншими конструктивними елементами пальника. Для максимально рівномірного змішування реагентів реакції полум'яного гідролізу між собою і зменшення гідравлічного опору пальника першу зі сторони набігання потоку перфоровану перегородку виконують у вигляді плоскої пластини з рівномірно розподіленими по всій її площі отворами, діаметр яких вибирають в межах 5-8мм, і при умові, що площа їх живого перерізу складає 40-60% від поперечного перерізу камери змішування. Другу зі сторони набігання потоку перфоровану перегородку виконують у вигляді капелюха-циліндра з рівномірно розподіленими по всій його площі отворами, діаметр яких в 1,5-2 рази менший за діаметр отворів перфорації першої перегородки при площі живого перерізу не менше 60%. Для максимального вирівнювання епюри швидкостей потоку газів на виході із робочого сопла перфоровану перегородку, виконану в вигляді капелюха-циліндра, встановлюють у пальнику циліндричною частиною вниз. Допоміжний патрубок використовують для закріплення стержня, на якому фіксують прискорювач потоку газової суміші і секції насадки. Цей стержень виконують у вигляді труби, площа поперечного перерізу якої складає 10-15% від площі поперечного перерізу робочого сопла. В одному варіанті пальника в цьому трубоподібному стержні зі сторони виходу газів із робочого сопла пальника встановлюють глухий конус, кут розкриття якого рівний куту розкриття конічної частини прискорювача газового потоку зі сторони стікання останнього. В другому варіанті пальника трубоподібний стержень для фіксації прискорювача потоку газової суміші зі сторони виходу газів із пальника закінчують центральним і коаксіальним до робочого соплом, яке разом з трубоподібним стержнем використовують для введення повітря в ядро полум'я. Із зовнішньої сторони робоче сопло в обох варіантах пальника оснащують допоміжним коаксіальним соплом для виведення на полум'яний факел кільцевого потоку захисного газу. В першому варіанті виконання пальника останню за ходом потоку газів секцію стабілізуючої насадки встановлюють безпосередньо на прискорювачі потоку, а першу - на відстані 2-3 діаметрів робочого сопла від місця установки перфорованої перегородки, виконаної у вигляді капелюха-циліндра. В другому варіанті виконання пальника останню за ходом потоку газів секцію насадки з довжиною ребер, яка складає 1,5-2,5 діаметра центрального сопла, встановлюють на цьому соплі на відстані від зрізу робочого сопла до нижнього краю ребер секції насадки, рівній 1,5-2,0 діаметрам центрального сопла, другу 91103 10 секцію - на прискорювачі потоку, а першу - на відстані 2-3 діаметрів робочого сопла від місця установки перфорованої перегородки, виконаної у вигляді капелюха-циліндра. Відстань між секціями насадки в обох варіантах виконання пальника вибирають рівною 0,8-1,25 діаметрам робочого сопла. При цьому, всі секції насадки оснащують однаковою кількістю ребер, яку розраховують із оптимального значення еквівалентного діаметра каналів між ними в межах 20-30мм для секції, розміщеної в зоні прискорювача потоку газової суміші. Для усунення монтажного ексцентриситету між концентричними робочим і допоміжним коаксіальним соплом, останнє із яких призначене для виведення на полум'яний факел кільцевого потоку захисного газу, а також зменшення температурних деформацій щілинного зазору між цими соплами, викликаних тепловим випромінюванням полум'я, на зовнішній стороні робочого сопла встановлюють радіальні ребра, відстань між якими вибирають в межах 3-5, а довжину - в межах 10-20 значень ширини цього зазору. Нижній край вказаних ребер повинен знаходитися від зрізу вихідного краю робочого сопла на відстані, не меншій відстані між сусідніми ребрами. Зріз вихідних країв всіх коаксіальних сопел повинен знаходитися в одній площині, або розміщуватися для кожного із сопел на 0,5-2мм нижче від сопла, розміщеного ближче до повздовжньої осі пальника. Вісь патрубка для підведення повітря або кисню в процес полум'яного гідролізу в камеру змішування співпадає з віссю цієї камери пальника і патрубок є продовженням її корпусу, а патрубки для підведення парів хлоридів металів, суміші парів хлоридів кількох металів або парів хлорорганічних сполук металів, окремо, чи в суміші з нейтральним газом або повітрям, стикуються з патрубком для підведення повітря або кисню під кутом 30-60° за ходом потоків газів. В одному із варіантів виконання пальника, з метою зменшення його габаритів патрубок для підведення повітря або кисню стикують з елементами трубоподібного корпусу пальника через гнутий на 90° відвід, який є продовженням цього корпусу. Збільшення продуктивності даної конструкції пальника до величини понад 200л/год за парами хлоридів (галогенідів) або хлорорганічних (галогенорганічних) сполук металів, які гідролізуються водяною парою або згорають в присутності кисню, досягається за рахунок підвищення стабільності горіння полум'я в пальнику з робочим соплом великого діаметру, що дозволяє розширити межі регулювання витрат компонентів без зриву і без пульсування полум'я та виключити можливість детонації горючої суміші. Підвищення стабільності горіння полум'я, в свою чергу, досягається ефективним та ретельним змішуванням горючого газу з рештою реагентами реакції полум'яного гідролізу і за рахунок збільшення в зоні циліндричноконічного прискорювача швидкості потоку газової суміші в 1,5-2,5 рази по відношенню до швидкості газів на виході із робочого сопла пальника. Стабільне горіння полум'я гарантує одержання якісних високодисперсних оксидів металів з поверхнею в межах 100-450м2/г (по БЕТ). Введення горючого газу в пальник через окремі, розміщені в кілька 11 рядів по довжині камери змішування, під різними кутами до осі основного потоку газів і далеко один від одного та достатньо малі отвори, сприяє найбільш повному і ретельному його змішуванню з рештою компонентів. Ефективність перемішування компонентів реакції гідролізу підвищується також за рахунок створення додаткової розвинутої турбулізації газового потоку за отворами перфорованих перегородок. Одержана суміш не містить зон з підвищеною концентрацією горючого газу, як це має місце в пальнику відомої конструкції, що, як відомо, приводить до збільшення швидкості поширення фронту полум'я в об'ємі таких зон, а в окремих випадках до детонації суміші в пальнику, відриву полум'я від пальника, пульсування полум'я та інших проявів нестабільного горіння (шум, тріск, нерівномірне забарвлення полум'я). Стабілізації полум'я також сприяє розділення суміші реагентів в робочому соплі пальника на окремі струмені між рядами плоских ребер насадки, особливо в зоні прискорювача потоку, плавне обтікання останнього газовим потоком та зміщення ребер в поперечному перерізі між окремими секціями насадки на половину кута між сусідніми ребрами в різних секціях стабілізатора потоку. Це пояснюється тим, що при такому виконанні стабілізатора, значно зменшується масштаб турбулентності потоку, суміш реагентів є більш однорідною, а режим горіння стабільним навіть в пальниках з великим розміром устя (до 200мм). Це дозволяє збільшити продуктивність пальників, наприклад, до 200 (і значно більше) л/год SiCl4 та розширити межі регулювання швидкості витікання суміші реагентів із пальника з 1,2-1,5 до 6-7,8 раз. Таким чином, заявлена і перерахована нижче сукупність суттєвих ознак пальника, тобто таке його конструктивне виконання, коли: - пальник містить трубоподібний корпус, камеру змішування реагентів реакції полум'яного гідролізу, що є продовженням робочого сопла зі сторони вводу реагентів; - камеру змішування реагентів оснащено коаксіальною до неї камерою горючого газу, укомплектованою знімними елементами з нахиленими під кутом до осі пальника отворами для введення горючого газу в камеру змішування; - кут нахилу отворів вибрано в межах 30-60° і отвори виконані так, щоб цей кут збільшувався за ходом потоку газів; - отвори для введення горючого газу із коаксіальної камери цього газу в камеру змішування реагентів реакції полум'яного гідролізу розміщено не менше як в три ряди по довжині камери горючого газу; - кожен ряд отворів для введення горючого газу розміщено на окремому знімному кільцевому елементі, який відділяє коаксіальну камеру горючого газу від камери змішування реагентів трубоподібного корпусу і ці отвори рівномірно розподілено по периметру камери змішування; - отвори на окремому такому елементі, нахилено до осі пальника тільки під одним кутом; - всі знімні кільцеві елементи виконано з однаковою кількістю отворів і отвори в сусідніх елементах зміщено один відносно одного на кут, рівний 91103 12 величині кута між отворами одного кільцевого елементу, розділеній на кількість знімних елементів; - всі отвори для введення горючого газу із його камери в камеру змішування мають однаковий діаметр, величину якого вибрано в межах 0,010,02 діаметра камери змішування; - значення цієї величини є обернено пропорційним до діаметра камери змішування; - пальник оснащено набором із робочого і допоміжного коаксіальних сопел для змішування і виведення реагентів реакції полум'яного гідролізу; - установлене ззовні робочого сопла допоміжне коаксіальне сопло призначене для виведення на полум'яний факел кільцевого потоку захисного газу; - зріз вихідних країв всіх коаксіальних сопел знаходиться в одній площині або розміщений для кожного із сопел на 0,5-2мм нижче від сопла, що розташоване ближче до повздовжньої осі пальника; - пальник оснащено розташованою в корпусі стабілізуючою потік насадкою з кількох секцій, виконаних із плоских радіальних ребер; - трубоподібний корпус для зменшення габаритів пальника оснащено гнутим на 90° відводом, який встановлено після камери горючого газу; - на цьому відводі встановлено допоміжний патрубок, повздовжня вісь якого співпадає з аналогічною віссю пальника; - допоміжний патрубок на гнутому на 90° відводі використано для закріплення спеціального стержня і монтажу на ньому інших конструктивних елементів пальника; - цей стержень виконано у вигляді труби, площа поперечного перерізу якої складає 10-15% від площі поперечного перерізу робочого сопла; - цей стержень-труба зі сторони виходу газів із робочого сопла пальника може бути оснащений глухим конусом; - цей стержень-труба зі сторони виходу газів із робочого сопла пальника може бути оснащений центральним і коаксіальним до робочого соплом, яке разом з трубоподібним стержнем використовується для введення повітря в ядро полум'я; - гнутий на 90° відвід з двох сторін обмежено знімними перфорованими перегородками, які закріплено у фланцевих з'єднаннях відводу з іншими конструктивними елементами пальника; - першу зі сторони набігання потоку перфоровану перегородку виконано у вигляді плоскої пластини з рівномірно розподіленими по всій її площі отворами; - діаметр цих отворів вибрано в межах 5-8мм при умові, що площа їх живого перерізу складає 40-60% від поперечного перерізу камери змішування; - другу зі сторони набігання потоку перфоровану перегородку виконано у вигляді капелюхациліндра з рівномірно розподіленими по всій його площі отворами; - діаметр цих отворів вибрано в 1,5-2 рази меншим за діаметр отворів перфорації першої перегородки при площі живого перерізу не меншій 60%; 13 - перфоровану перегородку, яка виконана у вигляді капелюха-циліндра, встановлено в пальнику циліндричною частиною вниз для максимального вирівнювання епюри швидкостей потоку газів на виході із робочого сопла; - в робочому соплі встановлено обтічний циліндрично-конічний прискорювач потоку газової суміші, який зафіксовано на осі пальника разом зі стабілізуючою насадкою за допомогою стержнятруби; - цей прискорювач встановлено на відстані від зрізу робочого сопла до початку циліндричної частини прискорювача, рівній 4-5 діаметрам робочого сопла; - діаметр циліндричної частини прискорювача потоку газової суміші вибрано із розрахунку збільшення швидкості газів в 1,5-2,5 рази, а довжина цієї частини прискорювача рівна 2-3 її діаметрам; - конічна частина прискорювача зі сторони набігання потоку газової суміші для плавного ламінарного його обтікання цим потоком має кут розкриття в межах 60-90°, а зі сторони стікання потоку - не більше 8°; - кут розкриття глухого конуса, встановленого на кінці стержня-труби, вибрано рівним куту розкриття конічної частини прискорювача газового потоку зі сторони стікання потоку газової суміші; - одна із секцій стабілізуючої насадки розміщена обов'язково в зоні прискорювача потоку газової суміші і кількість її радіальних ребер розрахована із оптимального значення еквівалентного діаметра каналів між ребрами в межах 20-30мм; - всі секції насадки, що зафіксовані в робочому соплі по осі пальника за допомогою спеціального стержня-труби, оснащено однаковою кількістю ребер; - сусідні секції насадки повернуті одна відносно одної на половину кута між їх сусідніми ребрами; - відстань між секціями насадки вибрано рівною 0,8-1,25 діаметрам робочого сопла; - першу за ходом потоку газів секцію насадки зафіксовано на відстані 2-3 діаметрів робочого сопла від місця установки перфорованої перегородки, виконаної у вигляді капелюха-циліндра; - при закінченні стержня-труби глухим конусом останню за ходом потоком секцію насадки встановлено безпосередньо на прискорювачі потоку; - при закінченні стержня-труби центральним і коаксіальним до робочого потоку соплом останню за ходом потоку секцію стабілізуючої насадки встановлено на центральному соплі; - відстань установки цієї секції насадки від зрізу робочого сопла до нижнього краю її ребер вибрано рівною 1,5-2,0 діаметрам центрального сопла; - довжина ребер цієї секції насадки рівна 1,52,5 діаметрам центрального сопла; - вісь патрубка для підведення повітря або кисню в процес полум'яного гідролізу в камеру змішування співпадає з віссю цієї камери і патрубок є прямим продовженням корпусу даної камери; - для зменшення габаритів пальника патрубок для підведення повітря або кисню може бути зістикованим з елементами трубоподібного корпусу 91103 14 пальника через гнутий на 90° відвід, який є продовженням цього корпусу; - патрубки для підведення парів хлоридів металів, суміші парів хлоридів кількох металів або парів хлорорганічних сполук металів, окремо, чи в суміші з нейтральним газом або повітрям, зістиковано з патрубком для підведення повітря або кисню під кутом 30-60° за ходом потоків газів; - для усунення монтажного ексцентриситету між робочим і допоміжним коаксіальним соплом, призначеним для виведення на полум'яний факел кільцевого потоку захисного газу, а також зменшення температурних деформацій щілинного зазору між цими соплами, викликаних тепловим випромінюванням полум'я, на зовнішній стороні робочого сопла встановлено радіальні ребра; - відстань між цими ребрами вибрано в межах 5-10, а їх довжину - в межах 10-20 значень ширини кільцевого зазору між соплами; - нижній край вказаних ребер виставлено так, що він знаходитися від зрізу вихідного краю робочого сопла на відстані, не меншій відстані між сусідніми ребрами, забезпечує при достатньо простій і компактній конструкції пальника значне збільшення його продуктивності і дозволяє її регулювати, не зважаючи на великий діаметр сопла (до 200мм), в широких межах (до 8 разів) при стабільному горінні полум'я, тобто досягати необхідного технічного результату, підтверджуючи наявність причинно-наслідкового зв'язку між сукупністю суттєвих ознак, що заявляється, і технічним результатом, який при цьому досягається. На Фіг.1 схематично показано загальний вигляд пальника в повздовжньому розрізі (варіант 1). На Фіг.2 показано вузол І пальника. На Фіг.3 показано вузол II пальника. На Фіг.4 показано поперечний розріз А-А пальника. На Фіг.5 показано вид Б (розріз по деталі 10). На Фіг.6 показано нижню частину варіанта 2 пальника. На Фіг.7 показано вузол III пальника. На Фіг.8 показано вид В (розріз). На Фіг.9 показано вузол IV пальника (виконання "а" та "б"). Пальник складається із трубоподібного корпусу 1, який з одного боку закінчується робочим соплом 2 діаметром dc для виводу суміші реагентів, а з іншого, зі сторони вводу реагентів реакції гідролізу, - стикується з камерою змішування 3 цих реагентів, діаметр якої dк і яка розбита по довжині, по крайній мірі, двома перфорованими перегородками 4 та 5. Ці перегородки кріплять у фланцевих з'єднаннях 6 та 7 камери змішування 3 з іншими конструктивними елементами пальника, що дозволяє періодично знімати перегородки для чисток від осадженого на них осаду утворюваних в процесі гідролізу оксидів металів. Для спрощення конструкції пальника першу зі сторони набігання потоку перфоровану перегородку 4 виконують у вигляді плоскої пластини. Для зменшення гідравлічного опору пальника по всій площі пластину рівномірно перфорують досить великими отворами діаметром don1=5÷8мм. Площа їх живого пере 15 різу Foп1 складає 40-60% від поперечного перерізу камери змішування F к, тобто Foп1/Fк=non1(don1/dк)2=0,4÷0,6, де nоn1 - кількість цих отворів в перегородці 4. Перфорована перегородка 5 має вигляд капелюха-циліндра, всю площу якого для максимально рівномірного змішування реагентів реакції полум'яного гідролізу між собою і зменшення гідравлічного опору пальника також перфорують отворами, діаметр яких don2=don1/(1,5÷2), а площа живого перерізу Foп2 не менше 60% від FK, тобто Foп2/Fк=non2(don2/dк)2≥0,6, де nоп2 - кількість цих отворів в перегородці 5. Для максимального вирівнювання епюри швидкостей потоку газів на виході із робочого сопла перфоровану перегородку, виконану у вигляді капелюхациліндра, встановлюють в пальнику циліндричною частиною вниз. На корпусі 1 установлене коаксіальне сопло 8 для створення на факелі полум'я кільцевого обгортаючого шару із горючого газу. Перед першою за ходом газів перегородкою 4 камери 3 і коаксіально до неї розташована додаткова камера 9 горючого газу, відділена від першої кількома (не менше трьох) знімними кільцевими елементами 10 з нахиленими під кутом о до осі пальника отворами 11 діаметрами do, з допомогою яких ці камери сполучаються. Діаметр отворів 11 вибирають таким, щоб він знаходився в межах (0,01 0,02)dк, причому розмір dо в указаних межах його зміни є обернено пропорційною величиною до діаметра камери змішування. На окремому знімному кільцевому елементі 10 отвори 11 розміщують рівномірно по периметру тільки в один ряд і засвердлюють під одним кутом о. Кут нахилу отворів 11 вибирають в межах о=(30 60°) і отвори виконують так, щоб цей кут збільшувався по ходу потоку газів. Всі знімні кільцеві елементи 10 виконують з однаковою кількістю отворів no і отвори в сусідніх елементах зміщують один відносно одного на кут o= 1/nе, де 1 - кут між отворами 11 одного кільцевого елементу 10, а nе - кількість знімних елементів 10. Для зменшення габаритів пальника по довжині трубоподібний корпус 1 після камери 9 горючого газу оснащують гнутим на 90° відводом 12, який одночасно служить камерою змішування 3, і на ньому встановлюють допоміжний патрубок 13, повздовжня вісь якого співпадає з аналогічною віссю пальника. В патрубку 13 кріплять стержень 14, який використовують для фіксації прискорювача потоку 15 газової суміші і окремих секцій насадки 16. Цей стержень виконують у вигляді труби, площа поперечного перерізу Fц якої складає 1015% від площі поперечного перерізу робочого сопла Fc, тобто Fц/Fc=(dц/dc)2=0,1 0,15, a dц=dс(0,316 0,387), де dц - зовнішній діаметр стержня-труби 14. Циліндро-конічний прискорювач потоку 15 газової суміші має обтічну форму. Його фіксують по осі пальника в робочому соплі 2 на відстані Lп від зрізу 17 робочого сопла до початку циліндричної частини прискорювача, яка становить: Lп=(4 5)dc. Діаметр dцп циліндричної частини прискорювача потоку 15 газової суміші вибирають із розрахунку збільшення швидкості газів у робочому соплі 2 в зоні 18 установки прискорювача в 1,5-2,5 рази, тобто dцп=dc/(1,5 2,5)1/2=(0,632 0,81b)dc. Довжина Lцп цієї 91103 16 частини прискорювача 15 повинна становити: Lцп=(2 3)dцп.Для плавного ламінарного обтікання прискорювача 15 потоком газової суміші, необхідного для стабілізації горіння полум'я, конічну частину 19 прискорювача зі сторони набігання потоку виконують з кутом розкриття пк1 в межах 60-90°. Зі сторони стікання потоку кут розкриття пк2 конічної частини 20 прискорювача 15 повинен бути не більшим 8°. Одну із секцій стабілізуючої насадки 16 розміщують в зоні 18 прискорювача потоку 15 газової суміші і кількість nр її радіальних ребер 21 розраховують із оптимального значення еквівалентного діаметра каналів deк між ребрами в межах 20-30мм, тобто за рівнянням: np 2 (dc 2 2 dцп ) /(dc 2 dцп ) /(20 30)2 , при розмірності всіх зазначених діаметрів в мм. Першу за ходом потоку газів секцію 161 стабілізуючої насадки 16 розміщують від місця установки перфорованої перегородки 5, виконаної у вигляді капелюха-циліндра, на відстані Lн1 яка становить 2-3 діаметра робочого сопла 2 пальника, або Lн1=(2÷3)dc. Відстань Lсн між сусідніми секціями, наприклад 161 та 162, насадки 16 вибирають рівною 0,8-1,25 діаметрам робочого сопла 2, тобто Lсн=(0,8÷1,25)dс. Всі секції насадки 16 пальника оснащують однаковою кількістю nрн ребер 21. Сусідні секції стабілізуючої насадки 16 повернуті одна відносно одної на кут сc= н/2, де н=360/(nрн-1) - кут між сусідніми ребрами 21 будь-якої із секцій насадки. В одному варіанті пальника у стержні 14 для фіксації прискорювача потоку 15 газової суміші зі сторони виходу газів із робочого сопла пальника встановлюють глухий конус 22, кут розкриття гк якого рівний куту розкриття пк2 конічної частини 20 прискорювача газового потоку 15 зі сторони стікання газів. В іншому варіанті пальника трубоподібний стержень 14 для фіксації прискорювача потоку 15 газової суміші зі сторони виходу газів із пальника закінчують центральним соплом 23, коаксіальним до робочого сопла 2, яке разом з трубоподібним стержнем 14 використовують для введення повітря в ядро полум'я. Для такого варіанта виконання пальника останню за ходом потоку газів секцію насадки 16 встановлюють на цьому соплі 23 на відстані: Lно=(l,5 2,0)dцс від зрізу 17 робочого сопла до нижнього краю ребер секції насадки, де dцс - діаметр центрального сопла, який може бути рівним внутрішньому діаметру стержня-труби 14. Довжина Lpo ребер 21 цієї секції насадки 16 складає: Lpo=(1,5 2,5)dцс. Для введення реагентів в камеру змішування 3 передбачено трійник 28 з патрубками А, Б та В. Патрубків В може бути один або декілька (по кількості сполук, із яких необхідно отримати оксиди металів). Вісь патрубка А для підведення повітря або кисню в процес полум'яного гідролізу в камеру змішування 3 співпадає з віссю цієї камери і вказаний патрубок є продовженням її корпусу, а патрубки Б та В для підведення парів хлоридів металів, суміші парів хлоридів кількох металів або парів хлорорганічних сполук металів, окремо, чи в суміші з нейтральним газом або повітрям, стикуються з патрубком А під кутом 30-60° за ходом потоків газів. Можливе виконання пальника, в якому для зменшення габари 17 тів останнього, патрубок А для підведення повітря або кисню стикують з елементами трубоподібного корпусу 1 пальника (камерою зміщування 3) через гнутий на 90° відвід 24, який є продовженням цього корпусу. Для введення в пальник горючого газу передбачені патрубки Г, один із яких (Г1) підведено в додаткову камеру 9, а інший (Г2) - в кільцеве коаксіальне сопло 8. Для подачі охолоджуючого повітря в трубоподібний стержень 14 призначено патрубок Д. Для усунення монтажного ексцентриситету між концентричними робочим 2 і допоміжним коксіальним соплом 8, а також зменшення температурних деформацій щілинного зазору 25 між цими соплами, викликаних тепловим випромінюванням полум'я, на зовнішній стороні робочого сопла 2 встановлюють радіальні ребра 26. Відстань Lцр (по дузі) між цими ребрами вибирають в межах Lцр=(5 10) цзаз, а довжину ребер 26 Lцp - в межах Lцp=(10 20) заз, де заз – ширина щілинного зазору 25 між соплами. При цьому нижня кромка 27 вказаних ребер 26 повинна знаходитися від зрізу 17 вихідної кромки робочого сопла 2 на відстані Lцрн Lцр, тобто не меншій ніж відстань між сусідніми ребрами. Для утворення стабільного кільцевого захисного шару горючого газу навколо факелу полум'я зріз вихідних країв всіх коаксіальних сопел повинен знаходитися в одній площині (виконання "а"), або розміщуватися для кожного із сопел 2, 8 та 23 на зс=0,5-2мм нижче від сопла, розміщеного ближче до повздовжньої осі пальника (виконання "б"). Виконання кільцевих елементів 10 знімними і з одним рядом нахилених під кутом отворів 11 досить малого діаметра (до 2,5мм) спрощує виготовлення та чистку цих деталей пальника. Виконання отворів малого діаметру та під різними кутами в окремих елементах сприяє кращому змішуванню горючого газу з повітрям та іншими компонентами реакції полум'яного гідролізу хлоридів чи органохлоридів (або галогенідів чи органогалогенідів) металів. Діаметри отворів 11 в знімних кільцевих елементах 10 по нижній межі в 0,01dк обмежуються технологічними можливостями їх свердління, оскільки необхідно буде використовувати свердла з діаметром до 1,5мм. Верхня межа в 0,02dк обумовлена вимогами до ефективності змішування горючого газу, в першу чергу - з повітрям. При збільшенні верхньої межі понад заявлене значення необхідно буде збільшувати кількість перфорованих перегородок в камері змішування 3, а також кількість секцій стабілізуючої насадки та подовжувати робоче сопло, тобто ускладнювати конструкцію пальника. Зменшення кута нахилу цих отворів до величини о 30° приводить до швидкої їх забивки утворюваними оксидами металів і до необхідності частих зупинок на чистку пальника. Збільшення о понад 60° приведе до росту довжини отворів, тобто ускладнить їх свердління. Виконання отворів 11 так, щоб кут їх нахилу збільшувався по ходу потоку газів дає можливість зменшити довжину камери змішування без погіршення ефективності змішування. Достатньо великі отвори в першій за ходом газів перфорованій перегородці 4 з don1=5 8мм і при площі їх живого перерізу, що складає 40-60% від поперечного перерізу камери 91103 18 змішування, дозволяє суттєво зменшити гідравлічний опір пальника. Зменшення вказаних діаметра та площі живого перерізу приводить до помітного росту опору перегородки, а збільшення значень цих параметрів понад вказані межі погіршує ефективність змішування компонентів реакції гідролізу. Аналогічна ситуація має місце і для перегородки 5, для якої don2=don1/(1,5 2), а площа живого перерізу повинна бути не меншою 60%, але тут зменшення діаметру отворів необхідне для досягнення ретельного змішування газів, а для зменшення гідравлічного опору перегородки збільшено площу живого січення. Останнє досягається виконанням перегородки 5 у формі капелюха-циліндра з рівномірною перфорацією всієї її поверхні. Крім того, установка цієї перегородки циліндричною частиною вниз дозволяє покращити епюру швидкостей в поперечному січенні пальника. Установка обтічного циліндрично-конічного прискорювача 15 потоку газової суміші з діаметром dцп його циліндричної частини при довжині цієї частини прискорювача в межах Lцп=(2 3)dцп обумовлена необхідністю стабілізації роботи пальника великої продуктивності, тобто пальника з діаметром робочого сопла понад 80мм в останньому, що досягається за рахунок збільшення швидкості газового потоку в зоні установки прискорювача в 1,5-2,5 рази. Таке збільшення швидкості газів усуває можливість закидання полум'я в середину робочого сопла і дає можливість регулювати продуктивність пальника в широких межах без наступання режиму детонаційного горіння. При збільшенні швидкості газів понад 2,5 рази різко росте опір пальника без покращення стабільності його роботи, а при зменшенні швидкості нижче зазначеної межі помітно звужуються допустимі відхилення основних параметрів, які впливають на режим стабільності полум'я. Збільшення довжини Lцп циліндричної частини понад 3d4n приводить до збільшення габаритів пальника, а при зменшенні цього параметру до Lцп10 282 31*** 3,82 1,54 1,98 (CO) 257 31*** 16 2,33 1,00 0,96 (CO) 12 240 31*** За даними аналогу (Німецький патент №2153671 В2) 1,84 25,0 (Н2) 3,5 дані відсутні 200 564* 1,84 25,0 (Hj) 0,7 дані відсутні 200 564* За даними прототипу (Патент України №65041 А) 75,0 4,0 8,0 106 82 180,0 5,0 18,8 205 82 40,0 16,0 2 8,03 100 58 65,0 26,5 2 20,3 202 58 160,0 65,0 3 49,9 412 58 Для запропонованої конструкції 545,0 288,0 30,0 8,0 101 1825* 1210,0 567,0 30,0 20,2 204 1825* 1420,0 710,0 30,0 30,3 302 1825* 1495,0 672,0 30,0 40,6 396 1825* 1785,0 803,0 30,0 50,4 415 1825* 4270,0 2263,0 30,0 62,7 109 1825* 479,0 86,0 30,0 10,6 195 1825* 1422,0 270,0 30,0 40,1 310 1825* 1242,0 224,0 30,0 48,7 375 1825* 7 1535,0 250,0 * 768,0 30,0 35,4 311 182/506* 7 1210,0 260,0 * 230,0 30,0 36,9 312 182/506* Примітки: * ) МТХС - метилтрихлорсилан (CH3SiCl3); ** ) Частинки оксиду металу, які мають загущуючу здатність; *** ) Визначено розрахунковим методом по швидкості витікання газів; 4* ) Визначено розрахунковим методом для швидкості витікання газів, рівній 13м/с; 5* ) Для варіанта пальника за пп.1-13, 15, 17-22; 6* ) Для варіанта пальника за пп.1-12, 14, 16-22; 7* ) Повітря в центральне сопло для варіанта пальника за пп.1-12, 14, 16-22. Кількість активних частинок, %** дані відсутні дані відсутні дані відсутні 45-55 45-55 40-50 40-55 40-45 45-50 55-65 40-50 40-50 45-50 55-65 50-60 40-50 40-50 45-55 55-65 50-60 55-65 23 91103 24 25 91103 26 27 91103 28 29 Комп’ютерна верстка Т. Чепелева 91103 Підписне 30 Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюContinuous flow burner with high productivity for production of high-disperse metal oxides
Автори англійськоюMyroniuk Ivan Fedorovych, Yaremchuk Bohdan Mykolaiovych, Herhel Tetiana Vasylivna
Назва патенту російськоюПрямопоточная горелка большой производительности для получения высокодисперсных оксидов металлов
Автори російськоюМиронюк Иван Федорович, Яремчук Богдан Николаевич, Гергель Татьяна Васильевна
МПК / Мітки
МПК: F23D 14/00, C01B 33/18, B01J 19/00, F23D 14/02
Мітки: високодисперсних, великої, продуктивності, одержання, металів, прямопотоковий, оксидів, пальник
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/15-91103-pryamopotokovijj-palnik-veliko-produktivnosti-dlya-oderzhannya-visokodispersnikh-oksidiv-metaliv.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Прямопотоковий пальник великої продуктивності для одержання високодисперсних оксидів металів</a>
Попередній патент: Лабораторний пристрій для озонолізу проточного типу і спосіб здійснення реакції озонолізу
Наступний патент: Спосіб і пристрій для безперервного відливання стальних чорнових профілів, зокрема, двотаврових профілів
Випадковий патент: Спосіб діагностики хронічної гіпертонічної енцефалопатії