Повітронагрівник з верхнім обігрівом

Реферат: Пропонується повітронагрівник з верхнім обігрівом, здатний поліпшувати ефективність згоряння в пальниковій системі, подавати високотемпературний газ згоряння у всю насадкову камеру і приглушувати пошкодження вогнетривкого матеріалу на внутрішній стінці каналу пальника. Повітронагрівник 10 з верхнім обігрівом має пальникову систему, що включає в себе: пальник 1 для проходження паливного газу або повітря для згоряння в кожний з трьох або більше трубопроводів в структурі з численними трубопроводами; і канал 2 пальника. Центральний трубопровід 1b і середній трубопровід 1с включають в себе засіб генерації вихрового потоку, забезпечений для генерації вихрового потоку паливного газу або повітря для згоряння, тоді як найбільш зовнішній трубопровід 1d переносить лінійний потік паливного газу або повітря для згоряння, так що газ згоряння HG, що включає в себе лінійний компонент HG" і вихровий компонент HG', утворюється в каналі 2 пальника. Газ згоряння HG подається в камеру 3 згоряння з щонайменше однієї або декількох пальникових систем в припливному напрямі, який не проходить через центральне положення камери 3 згоряння. UA 107163 C2 (12) UA 107163 C2 UA 107163 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки Даний винахід стосується повітронагрівника з верхнім обігрівом, що має відмітну пальникову систему. Рівень техніки Регенеративні повітронагрівники, які генерують гаряче дуття шляхом циркуляції повітря в насадкову камеру, що має запасене в ній тепло, і подають дане гаряче дуття в піч з дуттям, включають в себе повітронагрівник внутрішнього згоряння, що має камеру згоряння і насадкову камеру, забезпечений всередині однієї циліндричної оболонки, і повітронагрівник зовнішнього згоряння, що має камеру згоряння і насадкову камеру, забезпечені в окремих циліндричних оболонках, так що обидві камери сполучаються одна з одною біля одного кінця обох оболонок. Як регенеративний повітронагрівник, який може бути зроблений з меншими витратами на обладнання, ніж повітронагрівник зовнішнього згоряння, зберігаючи продуктивність, порівнянну з повітронагрівником зовнішнього згоряння, в патентному документі 1 розкривається повітронагрівник з верхнім обігрівом, що має камеру згоряння, яка сполучається з пальником, забезпеченим вище насадкової камери. Тепер, з посиланням на схематичне зображення на фіг. 7, буде змальована структура звичайного повітронагрівника з верхнім обігрівом. Як показано на кресленні, звичайний повітронагрівник з верхнім обігрівом F має камеру згоряння N, розташовану вище насадкової камери Т. В так званій операції згоряння змішаний газ, що включає в себе паливний газ і повітря для згоряння, що подається з пальника В в камеру згоряння N (напрям Х1), запалюється і згоряє в процесі проходу крізь канал ВD пальника, і тече в камеру згоряння N у вигляді високотемпературного газу згоряння. Як показано на фіг. 8, яка являє собою вигляд в розрізі, зробленому по лінії зі стрілкою VIII-VIII на фіг. 7, множина каналів DВ пальника (чотири на фіг. 8) забезпечується для камери згоряння N в двовимірному вигляді. Високотемпературний газ згоряння тече вниз, закручуючись всередині камери згоряння з великим радіусом обертання (напрям Х4). Коли газ згоряння тече вниз в насадковій камері Т (напрям Х2), тепло даного газу зберігається в насадковій камері Т, і газ згоряння, який пройшов крізь насадкову камеру Т, випускається через газовий канал Е. Варто відзначити, що в даному описі пальник В і канал ВD пальника разом називаються пальниковою системою. Конкретна конфігурація встановлення каналів ВD пальників на камері згоряння N така, як показано на фіг. 8. Тобто, наприклад, чотири канали ВD пальників встановлюють на камері згоряння N в стані, рознесеному на 90 градусів, якщо дивитися в двовимірному вигляді, і кожний з каналів ВD пальників приєднаний до камери згоряння N в ексцентричному положенні, так що напрям притоку газу згоряння в камеру згоряння N не проходить через центр О камери згоряння N, яка має круглу форму, якщо дивитися в двовимірному вигляді. У результаті, газ згоряння, який протікає в камеру згоряння N з кожного з каналів ВD пальника, стикається з газом згоряння, який тече в камеру згоряння N з сусіднього каналу ВD пальника. Таким чином, напрям течії кожного газу згоряння змінюється так, щоб сформувати великий вихровий потік (напрям течії Х4) газу згоряння в камері згоряння N. Як показано на фіг. 8, шляхом формування великого вихрового потоку газу згоряння в камері згоряння N, високотемпературний газ згоряння подається у всю насадкову камеру Т. Це дозволяє забезпечити повітронагрівник, який використовує всю насадкову камеру Т, щоб мати високу здатність генерації гарячого дуття. У так званій операції повітряного дуття для подачі гарячого дуття в непоказану піч з дуттям, запірний клапан V всередині каналу ВD пальника встановлюють закритим, щоб зупинити подачу паливного газу і повітря для згоряння в пальникову систему, і повітря з приблизно 150 °C, наприклад, подається в насадкову камеру Т через повітродуйну трубу S. В процесі проходження вгору всередині насадкової камери Т повітря перетворюється в гаряче дуття з приблизно 1200 °C, наприклад, і це гаряче дуття подається в піч з дуттям через трубу гарячого повітря Н (напрям Х3). Таким чином, в операції згоряння низькотемпературний змішаний газ, що включає в себе низькотемпературний паливний газ і повітря для згоряння, циркулює через канал пальника, так що канал пальника охолоджується і переходить в холодний стан. У протилежність цьому, в операції повітряного дуття гаряче дуття, яке проходить через насадкову камеру і йде вгору, заповнює камеру згоряння, так що канал пальника, що сполучається з камерою згоряння, нагрівається. Більш конкретно, канал пальника поперемінним чином піддається охолоджуванню в операції згоряння і нагріванню в операції повітряного дуття повторюваним чином, і таке повторюване охолоджування і нагрівання мають тенденцію ушкоджувати, наприклад, вогнетривкий матеріал (кераміку, таку як цеглини), який захищає внутрішню стінку каналу пальника, внаслідок чого термін його служби невигідно обмежується. 1 UA 107163 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Поліпшення ефективності згоряння в пальниковій системі є однією з важливих задач в даній галузі техніки. Щоб досягти поліпшення ефективності згоряння, важливо приготувати змішаний газ, що містить достатню кількість змішаного паливного газу і повітря для згоряння. Приклади звичайного пальника, який складає пальникову систему, включають в себе концентричний пальник В, що має потрійну трубчасту структуру, як показано на фіг. 9а і 9b. У пальнику В повітря для згоряння А1 проходить через центральний трубопровід Ва, паливний газ G проходить через середній трубопровід Вb по найбільш зовнішньому колу центрального трубопроводу Ва, і додаткове повітря для згоряння А2 проходить через найбільш зовнішній трубопровід Вр по зовнішньому колу середнього трубопроводу Вb (напрям Х1). Закручувальні лопаті Rа, Rb і Rс, прикріплені до трубопроводів Ва, Вb і Вр відповідно, генерують вихрові потоки повітря для згоряння А1 і А2, і паливного газу G в напрямах Y1, Y2 і Y3 відповідно, і ці вихрові потоки змішуються в каналі ВD пальника, утворюючи змішаний газ МG. Помітимо, що патентний документ 2 розкриває пальник згоряння, сконструйований так, щоб мати закручувальні лопаті, забезпечені в найбільш зовнішньому трубопроводі, в структурі з численними трубопроводами. Після закручення і подачі всередину каналу ВD пальника змішаний газ МG запалюється і згоряє. Газ після згоряння тече в камеру згоряння N, при закрученні подібно газу до згоряння. Однак коли вихровий потік змішаного газу МG утворюється і потім згоряє для виробництва вихрового потоку газу згоряння всередині каналу ВD пальника, і цей вихровий потік тече в камеру згоряння N, як показано на фіг. 9а, ще більш вихровий потік газу згоряння (цей вихровий потік не є двовимірним вихровим потоком Х4, показаним на фіг. 8) утвориться всередині камери згоряння N, і цей вихровий потік швидко потрапляє, наприклад, в насадкову камеру Т нижче камери згоряння N. Тому важко сформувати потік газу згоряння, який тече з каналу ВD пальника в камеру згоряння N у вигляді лінійного потоку (напрям Х1), як показано на фіг. 8. Великий вихровий потік газу згоряння (потік в напрямі Х4) утворюється всередині камери згоряння N, як показано на фіг. 8, коли протікає газ згоряння, і цей потік в камеру згоряння N з відповідних каналів ВD пальника має лінійний компонент певної міри, так що потоки газу згоряння стикаються один з одним, спричиняючи формування великого вихрового потоку. Отже, якщо великий вихровий потік змішаного газу, показаний на фіг. 9, шляхом поширення вихрового потоку газу згоряння, виникаючого від згоряння даного вихрового потоку, просто утвориться в каналі ВD пальника в спробі досягнення достатнього змішування повітря для згоряння з паливним газом з утворенням змішаного газу, неможливо утворити всередині камери згоряння N великий вихровий потік (в напрямі Х4), здатний подавати високотемпературний газ згоряння у всі зони насадкової камери Т, оскільки газ згоряння не має достатнього лінійного компонента. У зв'язку з цими проблемами, потрібно розробити технологію, здатну вирішити всі дані питання, включаючи: генерацію змішаного газу, що включає достатньо змішаний паливний газ і повітря для згоряння в пальниковій системі; забезпечення достатнього лінійного компонента газу згоряння, який виходить шляхом згоряння змішаного газу в каналі пальника, введення вказаного газу згоряння в камеру згоряння і формування великого вихрового потоку всередині камери згоряння, щоб подавати високотемпературний газ згоряння у всю насадкову камеру; і розв'язання проблеми вогнетривкого матеріалу на внутрішній стінці каналу пальника, що ймовірно пошкоджується повторюваним охолоджуванням і нагріванням, що прикладається до вогнетривкого матеріалу на внутрішній стінці каналу пальника. Патентна література Патентний документ 1: JР патентна публікація (Kokoku) № 48-4284 В (1973) Патентний документ 2: JР патент № 3793466 Короткий виклад суті винаходу Технічна проблема Даний винахід був здійснений в зв'язку з вищезгаданими проблемами, і задачею даного винаходу є забезпечити повітронагрівник з верхнім обігрівом, здатний вирішити всі питання, включаючи: генерацію змішаного газу, що включає достатньо змішаний паливний газ і повітря для згоряння в пальниковій системі; забезпечення достатнього лінійного компонента газу згоряння, який виходить шляхом згоряння змішаного газу в каналі пальника, введення вказаного газу згоряння в камеру згоряння і формування великого вихрового потоку всередині камери згоряння, щоб подавати високотемпературний газ згоряння у всю насадкову камеру; і розв'язання проблеми вогнетривкого матеріалу на внутрішній стінці каналу пальника, що ймовірно пошкоджується повторюваним охолоджуванням і нагріванням, що прикладається до зони каналу пальника з боку камери згоряння. Розв'язання проблеми 2 UA 107163 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Щоб досягнути вищезгаданої мети, повітронагрівник з верхнім обігрівом згідно з даним винаходом включає в себе: насадкову камеру, що включає в себе повітродуйну трубу для прийому подачі повітря для гарячого дуття; і камеру згоряння, яка включає в себе трубу гарячого дуття і пальникову систему для подачі гарячого дуття в піч з дуттям, яка розташована над насадковою камерою, де насадкова камера нагрівається шляхом згоряння змішаного газу, що включає в себе паливний газ і повітря для згоряння, що подається з пальникової системи в камеру згоряння, і гаряче дуття, яке генерується, коли повітря для гарячого дуття проходить через насадкову камеру, подається в піч з дуттям через трубу гарячого дуття, де пальникова система включає в себе: пальник зі структурою з множини трубопроводів, що має три або більше трубопроводів, різних по діаметру, де кожний з трубопроводів переносить паливний газ або повітря для згоряння; і канал пальника, що сполучається з пальником, де вказаний канал пальника сполучається з камерою згоряння, причому серед трубопроводів, що складають структуру з множини трубопроводів, трубопроводи, які не є найбільш зовнішнім трубопроводом, включають в себе засіб генерації вихрового потоку, забезпечений для генерації вихрового потоку паливного газу або повітря для згоряння, яке тече всередині трубопроводів, тоді як найбільш зовнішній трубопровід переносить лінійний потік паливного газу або повітря для згоряння, де вихровий потік змішаного газу генерується за допомогою вихрових потоків паливного газу і повітря для згоряння, якими втікають в канал пальника, і вказаний вихровий потік змішаного газу і лінійний потік паливного газу або повітря для згоряння згоряють, протікаючи через канал пальника, так що генерується газ згоряння, який містить лінійний компонент і вихровий компонент, де газ згоряння подається в камеру згоряння з, щонайменше, однієї або декількох пальникових систем в притоковому напрямі, який не проходить через центральне положення камери згоряння. У повітронагрівнику з верхнім обігрівом даного винаходу зроблені модифікації в пальнику, що складає пальникову систему, яка є складовим елементом повітронагрівника з верхнім обігрівом. Тобто, в пальнику зі структурою з множини трубопроводів, що має три або більше трубопроводів, різних по діаметру, трубопроводи, які не є найбільш зовнішнім трубопроводом, включають в себе засіб генерації вихрового потоку, забезпечений для генерації вихрового потоку паливного газу або повітря для згоряння, і ці вихрові потоки змішуються всередині каналу пальника, так щоможе генеруватися достатньо змішаний газ. Крім того, найбільш зовнішній трубопровід пальника переносить паливний газ або повітря для згоряння у вигляді лінійного потоку без закручення, і вказаний лінійний потік прямо вводиться в канал пальника, так що вихровий потік змішаного газу і лінійний потік паливного газу або повітря для згоряння, проходять через канал пальника. Наприклад, передбачається випадок, коли пальник має концентричну потрійну трубопровідну структуру з введенням повітря для згоряння в її центральний трубопровід, паливного газу в середній трубопровід і додаткового повітря для згоряння в найбільш зовнішній трубопровід. У цьому випадку вихрові потоки паливного газу і повітря для згоряння генеруються засобом генерації вихрового потоку, забезпеченим в цих двох центральних трубопроводах, і ці вихрові потоки змішуються всередині каналу пальника. Отриманий змішаний газ тече через канал пальника разом з додатковим повітрям для згоряння, яке тече прямо по периферії змішаного газу без закручення. Більш конкретно, в каналі пальника формується газовий потік, утворений з суміші лінійного компонента з повітря для згоряння і вихрового компонента з паливного газу, і утворений газовий потік запалюється і згоряє в зоні каналу пальника поблизу камери згоряння. Газ після згоряння також перетворюється в газ згоряння, що має лінійний компонент і вихровий компонент подібно газовому потоку до згоряння, і протікає в камеру згоряння. Вихровий компонент газу згоряння, утворений засобом генерації вихрового потоку в цих двох центральних трубопроводах, утворює зону негативного тиску в центральній частині каналу пальника. Високотемпературна атмосфера в камері згоряння утворюється в утвореній таким чином зоні негативного тиску, і високотемпературна атмосфера, що утворилася, випромінюється на внутрішню стінку каналу пальника. Це дозволяє нагрівати внутрішню стінку, яка має тенденцію охолоджуватися в операції згоряння. Оскільки внутрішня стінка каналу пальника з боку камери згоряння нагрівається в операції згоряння, різниця температур на внутрішній стінці між операцією згоряння і операцією гарячого дуття значно знижується. Відповідно, стає можливим ефективно придушувати пошкодження вогнетривкого матеріалу на внутрішній стінці каналу пальника, що викликається повторюваним охолоджуванням і нагріванням. Крім того, оскільки газ згоряння має лінійний компонент, газ згоряння може вводитися в камеру згоряння з доданою йому, достатньою лінійністю. Газ згоряння, який втікає в камеру 3 UA 107163 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 згоряння з лінійним компонентом, стикається з газом згоряння, який втікає в камеру згоряння з інших пальникових систем, або газ згоряння з лінійним компонентом тече в камеру згоряння і потім вдаряється об протилежну внутрішню стінку камери згоряння, так що напрям його течії змінюється. Внаслідок цього, великий вихровий потік газу згоряння легко формується в камері згоряння, якщо дивитися в двовимірній площині, що дозволяє подавати високотемпературний газ згоряння у всю зону насадкової камери. Таким чином, у повітронагрівнику з верхнім обігрівом даного винаходу виконана модифікація пальника, що складає пальникову систему, яка є складовим елементом повітронагрівника з верхнім обігрівом. Внаслідок цього, вихровий потік змішаного газу і лінійний потік паливного газу або повітря для згоряння генеруються всередині каналу пальника, і ці потоки згоряють всередині каналу пальника, так що утворюється газ згоряння з лінійним компонентом і вихровим компонентом. Більш конкретно, шляхом оптимізації компонентів потоку газу згоряння стає можливим генерувати всередині пальникової системи змішаний газ, що включає в себе змішаний паливний газ і повітря для згоряння, і тим самим збільшити ефективність згоряння в пальниковій системі. Крім того, великий вихровий потік газу згоряння може бути утворений всередині камери згоряння і може подаватися у всю насадкову камеру, що дозволяє сформувати повітронагрівник, чудовий за здатністю генерувати гаряче дуття. Крім того, стає можливим знизити різницю температур на внутрішній стінці каналу пальника між операцією згоряння і операцією гарячого дуття, і тим самим збільшити термін служби вогнетривкого матеріалу на внутрішній стінці каналу пальника. Тепер як засіб генерації вихрового потоку можуть бути забезпечені наступні два варіанти здійснення. Один варіант здійснення забезпечує закручувальні лопаті в кожному з трубопроводів, іншому ніж найбільш зовнішній трубопровід. Наприклад, у випадку, коли пальник має концентричну потрійну трубопровідну структуру, два центральних трубопроводи забезпечені закручувальними лопатями, особливими для кожного трубопроводу. У випадку, коли пальник має концентричну п'ятикомпонентну трубопровідну структуру, чотири центральних трубопроводи забезпечені закручувальними лопатями, особливими для кожного трубопроводу. У будь-який з вказаних структур найбільш зовнішній трубопровід не забезпечений закручувальними лопатями, так що паливний газ або повітря для згоряння тече через найбільш зовнішній трубопровід у вигляді лінійного потоку і втікає в канал пальника. Інший варіант здійснення засобу генерації вихрового потоку забезпечує різні засоби генерації для кожного з множини трубопроводів, які складають пальник. Тобто, центральний трубопровід, що має мінімальний діаметр, забезпечується закручувальною лопаттю, а в трубопроводах, які не є найбільш зовнішнім трубопроводом і центральним трубопроводом, паливний газ або повітря для згоряння подається в положенні ексцентричному або в положенні похилому до центра осі трубопроводів. Даний варіант здійснення подібний описаному вище варіанту здійснення в тому, що центральний трубопровід, розташований в центрі, має закручувальну лопать. Однак засіб генерації вихрового потоку, застосований в інших трубопроводах за винятком найбільш зовнішнього трубопроводу, сконструйований так, що напрям подачі паливного газу або повітря для згоряння в трубопроводи організований так, що паливний газ або повітря для згоряння подається в положенні ексцентричному або в положенні похилому до центра осі трубопроводів. У результаті стає можливим формувати вихровий потік (або спіральний потік) по периферії труби з меншим діаметром. Наприклад, у випадку, коли пальник має концентричну потрійну трубопровідну структуру, подача газу в трубопровід, розташований посередині, виконується в положенні, ексцентричному до центра осі трубопроводу, так що вихровий потік формується на периферії центрального трубопроводу і втікає в канал пальника. Як конфігурація встановлення пальникової системи на камері згоряння, переважно, коли три пальникові системи розташовані на камері згоряння з інтервалами 120 градусів, і коли газ згоряння подається з відповідних пальникових систем в камеру згоряння в притоковому напрямі, який не проходить через центральне положення камери згоряння. Крім того, бажано, коли чотири пальникові системи розташовані на камері згоряння з інтервалами 90 градусів, і коли газ згоряння подається з відповідних пальникових систем в камеру згоряння в притоковому напрямі, який не проходить через центральне положення камери згоряння. Як конфігурація встановлення пальникової системи на камері згоряння у випадку, коли, наприклад, забезпечена тільки одна пальникова система, вказана пальникова система може бути розташована так, що газ згоряння подається в притоковому напрямі, який не проходить 4 UA 107163 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 через центральне положення камери згоряння. Це дозволяє генерувати вихровий потік всередині камери згоряння. У цьому випадку, однак, газ згоряння, який втікає в камеру згоряння з однієї пальникової системи, вдаряється об протилежну внутрішню стінку камери згоряння і змінює, тим самим, свою траєкторію. У результаті газ згоряння утворює вихровий потік, протікаючи вздовж внутрішньої стінки камери згоряння. Навпаки, у випадку, коли три пальникові системи встановлені на камері згоряння з інтервалами 120 градусів, і у випадку, коли чотири пальникові системи встановлені на камері згоряння з інтервалами 90 градусів, газу згоряння, який втікає в камеру згоряння з однієї пальникової системи, стає легко стикатися з газом згоряння з інших пальникових систем. Це взаємне зіткнення дозволяє гладке формування великого вихрового потоку в камері згоряння, якщо дивитися в двовимірній площині. Переважні ефекти винаходу Згідно з повітронагрівником з верхнім обігрівом даного винаходу, як ясно з вищенаведеного опису, вихровий потік змішаного газу і лінійний потік паливного газу або повітря для згоряння генеруються всередині каналу пальника, і ці потоки згоряють всередині каналу пальника, так що утворюється газ згоряння з лінійним компонентом і вихровим компонентом. У результаті стає можливим сформувати змішаний газ, що включає в себе достатньо змішаний паливний газ і повітря для згоряння, всередині пальникової системи і, тим самим, збільшити ефективність згоряння в пальниковій системі. Крім того, стає можливим вводити газ згоряння з достатнім лінійним компонентом в камеру згоряння з каналу пальника, так що великий вихровий потік газу згоряння може бути утворений всередині камери згоряння і може подаватися у всю насадкову камеру, що дозволяє забезпечити повітронагрівник з верхнім обігрівом, чудовий за здатністю генерації гарячого дуття. Крім того, вихровий компонент газу згоряння в каналі пальника утворює зону негативного тиску, і високотемпературна атмосфера в камері згоряння утворюється в даній зоні негативного тиску, так що її випромінюване тепло подається на внутрішню стінку каналу згоряння. У результаті стає можливим знизити різницю температур на внутрішній стінці каналу пальника між операцією згоряння і операцією гарячого дуття, і усунути або зменшити цикл повторюваного охолоджування і нагрівання в ньому, так що термін служби вогнетривкого матеріалу, розташованого на внутрішній стінці, може бути збільшений. Короткий опис креслень Фіг. 1 являє собою схематичне зображення, що показує один варіант здійснення повітронагрівника з верхнім обігрівом даного винаходу, в якому потоки змішаного газу, газу згоряння, повітря для гарячого дуття і гарячого дуття зображені разом. Фіг. 2 являє собою вигляд в поперечному перерізі, зробленому вздовж стрілочної лінії II-II на фіг. 1. Фіг. 3(а) і 3(b) являють собою вигляди в поперечному перерізі, зроблені вздовж стрілочної лінії III-III на фіг. 1, кожна з яких показує потоки газу згоряння в камері згоряння і показує конфігурацію встановлення пальникових систем на камері згоряння. Фіг. 4(а) і 4(b) являють собою вигляди в поперечному перерізі, зроблені вздовж стрілочної лінії III-III на фіг. 1 подібно фіг. 3а і 3b, кожна з яких показує потоки газу згоряння в камері згоряння і показує конфігурацію встановлення пальникових систем на камері згоряння. Фіг. 5 являє собою подовжній вигляд в розрізі, що показує один варіант здійснення пальникової системи, в якому пояснюються газ згоряння, що включає в себе лінійний компонент і вихровий компонент, а також зона негативного тиску, утворена газом згоряння. Фіг. 6(а) являє собою подовжній вигляд в розрізі іншого варіанту здійснення пальника, який складає пальникову систему, тоді як фіг. 6(b) являє собою вигляд в поперечному перерізі, зроблений вздовж стрілочної лінії b-b на фіг. 6(а). Фіг. 7 являє собою схематичне зображення, що показує один варіант здійснення традиційного повітронагрівника з верхнім обігрівом, в якому потоки змішаного газу, газу згоряння, повітря для гарячого дуття і гарячого дуття зображені разом. Фіг. 8 являє собою вигляд в поперечному перерізі, зробленому вздовж стрілочної лінії VIIIVIII на фіг. 7, що показує потоки газу згоряння в камері згоряння. Фіг. 9 являє собою подовжній вигляд в розрізі, який показує один варіант здійснення традиційної пальникової системи. Опис варіантів здійснення Далі буде даний опис варіантів здійснення повітронагрівника з верхнім обігрівом даного винаходу з посиланням на креслення. Фіг. 1 являє собою схематичне зображення, що показує один варіант здійснення повітронагрівника з верхнім обігрівом даного винаходу, в якому потоки змішаного газу, газу згоряння, повітря для гарячого дуття і гарячого дуття зображені разом. Фіг. 2 являє собою 5 UA 107163 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вигляд в поперечному перерізі, зробленому вздовж стрілочної лінії II-II на фіг. 1. Фіг. 3а, 3b, 4а і 4b являють собою вигляди в поперечному перерізі, зроблені вздовж стрілочної лінії III-III на фіг. 1, кожний з яких показує потоки газу згоряння в камері згоряння і показує конфігурацію встановлення пальникових систем на камері згоряння. Додатково, фіг. 5 являє собою подовжній вигляд в розрізі одного варіанту здійснення пальникової системи. Повітронагрівник 10 з верхнім обігрівом, показаний на фіг. 1, має загалом круглу форму або, загалом, круглу форму (таку як овальна форма), і включає в себе камеру 3 згоряння, розташовану над насадковою камерою 4. Змішаний газ, що включає в себе паливний газ і повітря для згоряння, який подається з пальника 1 (напрям Х1), запалюється і згоряє в процесі проходження через канал 2 пальника, і тече в камеру 3 згоряння у вигляді високотемпературного газу згоряння. Потрібно помітити, що пальник 1 і канал 2 пальника складають пальникову систему. Суворо кажучи, газ, який тече з каналу 2 пальника в камеру 3 згоряння включає в себе не тільки газ згоряння, але також незгорілий змішаний газ і паливний газ. У цьому описі, однак, газ згоряння, який є основним компонентом газу, що втікає в камеру 3 згоряння, береться як приклад для пояснення. Як показано на фігурі 3а, чотири канали 2 пальника забезпечуються на камері 3 згоряння, якщо дивитися в двовимірній площині, а відповідні канали пальників розташовані в положеннях, рознесених на 90 градусів один від одного. Кожний з каналів 2 пальника сполучений з камерою 3 згоряння в ексцентричному положенні, так що притоковий напрям газу згоряння в камеру 3 згоряння не проходить через центр О камери 3 згоряння, яка має круглу форму, якщо дивитися в двовимірній площині. У результаті, газ згоряння, який втікає в камеру 3 згоряння з кожного з каналів 2 пальника, стикається з газом згоряння, який втікає в камеру 3 згоряння з сусіднього з ним каналу 2 пальника. Таким чином, напрям потоку кожного газу згоряння змінюється так, щоб утворити великий вихровий потік газу згоряння (напрям потоку Х4) в камері 3 згоряння, як показано на кресленнях. Помітимо, що конфігурація встановлення каналів 2 пальника на камері 3 згоряння не обмежується вищезгаданою конфігурацією, але може включати в себе конфігурацію з трьох пальникових систем, розташованих на камері 3 згоряння з інтервалами 120 градусів, як показано на фігурі 3b, конфігурацію з однією пальникової системою, встановленою на камері 3 згоряння, як показано на фіг. 4а, і конфігурацію з двох пальникових систем, встановлених на камері 3 згоряння в положеннях, рознесених на 90 градусів одне від одного, як показано на фіг. 4b. В будь-який з вказаних конфігурацій канал 2 пальника сполучений з камерою 3 згоряння в ексцентричному положенні, так що притоковий напрям змішаного газу в камеру 3 згоряння не проходить через центр О камери 3 згоряння, яка має круглу форму, якщо дивитися в площині. Газ згоряння протікає у напрямі вниз у всю насадкову камеру 4, закручуючись з великим радіусом обертання, якщо дивитися в двовимірній площині, як показано на фіг. 3 і 4, і утворюючи спіральний потік, що спускається в напрямі Х2 на фіг. 1, як видно в подовжньому розрізі. У процесі течії вниз тепло зберігається в насадковій камері 4, і газ згоряння, який пройшов через насадкову камеру 4, випускається через газовідвідну трубу 7, в якій запірний клапан 7а повинен бути відкритий. Така операція, як згоряння змішаного газу в пальниковій системі і нагрівання насадкової камери 4 високотемпературним газом згоряння, що подається в насадкову камеру 4, може бути названа "операцією згоряння". Як показано на фіг. 2, пальник 1 має концентричну структуру з численними трубопроводами з трьома отворами. Як показано на фіг. 5, пальник 1 пов'язаний з каналом 2 пальника на його торцевій стороні 1а в положенні, що сполучається, так що центральний трубопровід 1b містить протікаюче в ньому повітря для згоряння А1, середній трубопровід 1с містить протікаючий в ньому паливний газ G, а найбільш зовнішній трубопровід 1d містить протікаюче в ньому додаткове повітря для згоряння А2. Додатково, центральний трубопровід 1b і середній трубопровід 1с, які не є найбільш зовнішнім трубопроводом 1d, обладнані закручувальними лопатями 8b і 8с відповідно, прикріпленими всередині них. У двох центральних трубопроводах 1b і 1с вихрові потоки Х1' повітря для згоряння А1 і паливного газу G (напрям Y1 і напрям Y2) генеруються кожний закручувальними лопатями 8b і 8с, і ці вихрові потоки Х1' змішуються всередині каналу 2 пальника, і тим самим утворюється вихровий потік змішаного газу МG. Отриманий змішаний газ МG тече всередині каналу 2 пальника разом з додатковим повітрям для згоряння А2, яке тече прямо по периферії вказаного змішаного газу без закручування. Більш конкретно, газовий потік, утворений з суміші лінійного компонента з повітря для згоряння А2 і вихрового компонента із змішаного газу МG, утворюється в каналі 2 пальника, і цей газовий потік запалюється і згоряє в зоні каналу 2 пальника поблизу камери згоряння. У 6 UA 107163 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 результаті, газ згоряння НG, що має лінійний компонент НG" і вихровий компонент НG', утворюється подібно газовому потоку до згоряння, і цей газ згоряння НG протікає в камеру 3 згоряння. Вихровий компонент НG' в газі згоряння НG утворює зону негативного тиску NР в зоні каналу 2 пальника з боку камери 3 згоряння. Високотемпературна атмосфера в камері 3 згоряння утворюється в сформованій зоні негативного тиску NР (напрям Z1), і утворена високотемпературна атмосфера випромінюється на внутрішню стінку каналу 2 пальника (напрям Z2). Це дозволяє нагрівати внутрішню стінку в зоні каналу 2 пальника з боку камери згоряння, яка має тенденцію охолоджуватися в операції згоряння. Оскільки внутрішня стінка каналу 2 пальника нагрівається в операції згоряння, різниця температур на внутрішній стінці між операцією згоряння і операцією повітряного дуття значно меншає. Відповідно, стає можливим ефективно придушувати пошкодження вогнетривкого матеріалу на внутрішній стінці каналу пальника, що викликається повторюваним охолоджуванням і нагріванням. Крім того, оскільки газ згоряння НG має лінійний компонент НG", газ згоряння НG може вводитися в камеру 3 згоряння з доданою йому достатньою лінійністю. Газ згоряння НG, який втікає в камеру 3 згоряння з лінійним компонентом, стикається з газом згоряння, який втікає в камеру 3 згоряння з інших пальникових систем (у випадку фіг. 3а і 3b), або газ згоряння НG тече в камеру 3 згоряння і потім вдаряється в протилежну внутрішню стінку камери 3 згоряння, так що напрям його потоку змінюється (у випадку фіг. 4а і 4b). Внаслідок цього, великий вихровий потік Х4 газу згоряння НG, якщо дивитися в площині, легко формується в камері 3 згоряння, що дозволяє подавати високотемпературний газ згоряння НG у всі зони насадкової камери 4. Фіг. 6а показує інший варіант здійснення пальника, який складає пальникову систему. Цей пальник 1А також має концентричну потрійну трубопровідну структуру. Однак центральний трубопровід 1b обладнаний закручувальною лопаттю 8b, а в середньому трубопроводі 1с напрям подачі паливного газу G в трубопровід є ексцентричним відносно центральної осі трубопроводу, так що газ подається в цьому ексцентричному положенні, як показано на фіг. 6b. Оскільки паливний газ G подається в середній трубопровід 1с в ексцентричному положенні або в похилому напрямі, вихровий потік Х1" (або спіральний потік) може бути утворений на периферії центрального трубопроводу 1b і всередині середнього трубопроводу 1с. Звертаючись знову до фіг. 1, коли гаряче дуття подається в непоказану піч з дуттям, запірний клапан 2а в каналі 2 пальника і газовідвідний клапан 7а в газовідвідній трубі 7 повинні бути закриті, а через повітродуйну трубу 6 з відкритим запірним клапаном 6а високотемпературне повітря при приблизно 150 °C, наприклад, подається в насадкову камеру 4. В процесі руху вгору в насадковій камері 4 високотемпературне повітря перетворюється в гаряче дуття з приблизно 1200 °C, наприклад, і гаряче дуття подається в піч з дуттям (напрям Х3) через трубу 5 гарячого дуття з відкритим запірним клапаном 5а. Така операція отримання гарячого дуття у повітронагрівнику і подачі його в піч з дуттям може бути названа "операція повітряного дуття". Згідно з повітронагрівником 10 з верхнім обігрівом, показаному на кресленні, вихровий потік змішаного газу МG і лінійний потік паливного газу або повітря для згоряння генеруються всередині каналу 2 пальника, і ці потоки згоряють всередині каналу 2 пальника, так що виходить газ згоряння НG з лінійним компонентом НG" і вихровим компонентом НG'. У результаті, стає можливим сформувати змішаний газ МG, що включає в себе достатньо змішані паливний газ і повітря для згоряння, всередині пальникової системи і, тим самим, збільшити ефективність згоряння в пальниковій системі. Крім того, стає можливим вводити газ згоряння НG з достатнім лінійним компонентом в камеру 3 згоряння з каналу 2 пальника, так що великий вихровий потік газу згоряння НG може бути утворений всередині камери 3 згоряння і може подаватися у всю насадкову камеру 4, що дозволяє забезпечити повітронагрівник з верхнім обігрівом, чудовий за здатністю генерувати гаряче дуття. Крім того, вихровий компонент НG' газу згоряння НG в каналі 2 пальника формує зону негативного тиску NР, і високотемпературна атмосфера в камері 3 згоряння утворюється в даній зоні негативного тиску, так що її випромінюване тепло подається на внутрішню стінку каналу пальника. У результаті, стає можливим знизити різницю температур внутрішньої стінки каналу пальника між операцією згоряння і операцією повітряного дуття, і усунути або зменшити цикл її повторюваного охолоджування і нагрівання, так що термін служби вогнетривкого матеріалу, розташованого на внутрішній стінці, може бути поліпшений. Хоча кожний варіант здійснення даного винаходу детально описаний з посиланням на креслення, потрібно розуміти, що конкретна структура не обмежується описаними варіантами здійснення, і тому мається на увазі, що різні модифікації і зміни в конструкції, які знаходяться всередині об'єму і суті даного винаходу, охоплюються ним. 7 UA 107163 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Список посилальних позицій 1, 1А. … пальник, 1b. … центральний трубопровід, 1с. … середній трубопровід, 1d. … найбільш зовнішній трубопровід, 1а. … вихід пальника, 2. … канал пальника, 2а. … запірний клапан, 3. … камера згоряння, 4. … насадкова камера, 5. … повітродуйна труба, 6. … труба дуття, 7. … газовідвідна труба, 8b, 8с. … закручувальна лопать, 10. … повітронагрівник з верхнім обігрівом, G. … паливний газ, А1, А2. … повітря для згоряння, МG. … змішаний газ, НG. … газ згоряння, НG'. … вихровий компонент газу згоряння, НG". … лінійний компонент газу згоряння. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Повітронагрівник з верхнім обігрівом, що містить: насадкову камеру, яка включає в себе повітродувну трубу для прийому подачі повітря для гарячого дуття; і камеру згоряння, яка включає в себе трубу гарячого дуття і щонайменше одну пальникову систему для подачі гарячого дуття в піч з дуттям, і яка розташована над насадковою камерою, причому вказана насадкова камера виконана з можливістю нагрівання за рахунок згоряння змішаного газу, який включає в себе паливний газ і повітря для згоряння, що подається з пальникової системи в камеру згоряння, і генерації гарячого дуття при проходженні повітря для гарячого дуття через насадкову камеру для подачі його в піч з дуттям через трубу гарячого дуття, причому вказана щонайменше одна пальникова система містить: пальник зі структурою з множини трубопроводів, який має три або більше трубопроводів, різних за діаметром, причому кожний з трубопроводів забезпечений для перенесення паливного газу або повітря для згоряння; і канал пальника, який з′єднаний з камерою згоряння, причому серед трубопроводів, які складають структуру з множини трубопроводів, трубопроводи, які не є найбільш зовнішніми трубопроводами, містять засіб генерації вихрового потоку, забезпечений для генерації вихрового потоку паливного газу або повітря для згоряння, причому найбільш зовнішній трубопровід забезпечений для перенесення лінійного потоку паливного газу або повітря для згоряння, причому канал пальника виконаний з можливістю генерації вихрового потоку змішаного газу за допомогою вихрових потоків паливного газу та повітря для згоряння із найбільш зовнішнього трубопроводу в каналі пальника і згоряння в ньому вказаного вихрового потоку змішаного газу та лінійного потоку паливного газу або повітря для згоряння, з можливістю генерації газу згоряння, який містить лінійний компонент і вихровий компонент, і при цьому щонайменше одна або більше пальникових систем виконані з можливістю забезпечення подачі вказаного газу згоряння в камеру згоряння в припливному напрямку, який не проходить через центр камери згоряння. 2. Повітронагрівник з верхнім обігрівом за п. 1, в якому вказаний засіб генерації вихрового потоку являє собою закручувальну лопать, забезпечену в кожному з трубопроводів, які не є найбільш зовнішнім трубопроводом. 3. Повітронагрівник з верхнім обігрівом за п. 1, в якому засіб генерації вихрового потоку є різним для кожного трубопроводу, засіб генерації вихрового потоку в центральному трубопроводі, що має мінімальний діаметр, являє собою закручувальну лопать, забезпечену в ньому, і засіб генерації вихрового потоку в трубопроводах, які не є найбільш зовнішнім трубопроводом і центральним трубопроводом, виконаний для подачі паливного газу або повітря для згоряння в положенні, ексцентричному до центральної осі трубопроводу, або в напрямку, похилому до неї. 4. Повітронагрівник з верхнім обігрівом за будь-яким з пп. 1-3, в якому три пальникові системи розташовані на камері згоряння з інтервалами 120 градусів, і виконані з можливістю подачі газу з відповідних пальникових систем в камеру згоряння в припливному напрямку, який не проходить через центральне положення камери згоряння. 5. Повітронагрівник з верхнім обігрівом за будь-яким з пп. 1-3, в якому чотири пальникові системи розташовані на камері згоряння з інтервалами 90 градусів, і виконані з можливістю подачі газу згоряння з відповідних пальникових систем в камеру згоряння в припливному напрямку, який не проходить через центральне положення камери згоряння. 8 UA 107163 C2 9 UA 107163 C2 10 UA 107163 C2 11 UA 107163 C2 12 UA 107163 C2 13 UA 107163 C2 14 UA 107163 C2 15 UA 107163 C2 Комп’ютерна верстка І. Мироненко 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 16