Газоінжекторне сопло

1. Газоинжекторное сопло, содержащее выпу скную камеру со стенкой и выпускное отверстие на выпускном конце выпускной камеры, причём стенка в направлении выпускного конца выполне на изогнутой по кривой линии, отличающееся тем, что стенка выполнена с цилиндрической внутренней поверхностью и наружной поверхно стью, концентрично обхватывающей внутреннюю поверхность, причём наружная поверхность вы полнена изогнутой по непрерывно кривой линии у выпускного конца на участке / и на выпускном отверстии с образованием острой кромки сходится с внутренней поверхностью, причём изогнутый участок / имеет радиус кривизны R согласно уравнению: причем Since t - максимальное горизонтальное расстояние между внутренней и наружной поверхностями; а - угол кромки на выпускном конце вокруг выпускного отверстия 2. Газоинжекторное сопло по п 1, отличающееся тем, что угол а передней кромки составляет 7-20°. 3. Газоинжекторное сопло по п. 1, отличающееся тем, что угол а передней кромки составляет 12-8°. 4. Газоинжекторное сопло по п 1, отличающееся тем, что отношение длины участка / к внутреннему диаметру выпускной камеры определяется соотношением 1,5:5. 5. Газоинжекторное сопло по п. 1, отличающееся тем, что отношение длины участка / к внутреннему диаметру выпускной камеры определяется соотношением 2:3. 6. Газоинжекторное сопло по п. 1, отличающееся тем, что внутренний диаметр выпускной камеры составляет 0,010-0,050 м. 7. Газоинжекторное сопло по п. 1, отличающееся тем, что внутренний диаметр выпускной камеры составляет 0,025-0,028 м. 8. Газоинжекторное сопло по п. 1, отличающееся тем, что расстояние t между внутренней и наруж ной поверхностями её стенки составляет 0,0020,008 м. 9. Газоинжекторное сопло по п. 1, отличающееся тем, что расстояние t между внутренней и наруж ной поверхностями составляет 0,003-0,006 м. о " ю СМ / - имеет вышеуказанное значение; Изобретение относится к газоинжекторному соплу, в частности к инжекторному соплу, предназначенному для подачи окислителя в горелке. Сопла такого типа используют в промышленных горелках, работающих на газе, и нагревателях в технологических процессах, где требуется стабильное пламя с высокой интенсивностью сгорания. Известные горелки содержат инжекторную трубку для подвода топлива и сопла для подачи окислителя. Интенсивное смешивание топлива и окислителя в зоне сгорания обеспечивается за счёт инъекции окислителя через сопло, установленное у передней части горелки. Таким образом, поток окислителя поступает с высокой скоростью, сч О что приводит к высокой степени внутренней и наружной рециркуляции продуктов сгорания и в результате этого к высокой интенсивности сгорания. Общеизвестные газоинжекторные сопла включают выпускную камеру со стенкой и выпускное отверстие на выпускном конце выпускной камеры. В частности, известно газоинжекторное сопло, содержащее выпускную камеру со стенкой и выпускное отверстие на выпускном конце выпускной камеры, причём стенка в направлении выпускного конца выполнена изогнутой по кривой линии (см. Lueger Lexikon der Technik, изд. Deutsche VerldsAnstalt Stuttgart, 4-е издание. Т. 6, С. 411, рис. 7). 27945 При высокой скорости подачи газа, требуемой в промышленных процессах, передний конец сопла подвергается перегреву из-за высокой интенсивности сгорания вблизи переднего конца сопла. При этом горячие продукты сгорания текут обратно в направлении переднего конца сопла, что приводит к быстрому нагреванию при высокой температуре и, наконец, к разрушению переднего конца сопла. Недостаток известного сопла заключается в том, что имеется опасность его неэффективного функционирования из-за разрушения его переднего конца. Задача изобретения заключается в обеспечении надежного функционирования газоинжекторного сопла путём совершенствования конструкции сопла. Поставленная задача решается в предлагаемом газоинжекторном сопле, содержащем выпускную камеру со стенкой и выпускное отверстие на выпускном конце выпускной камеры, причем стенка в направлении выпускного конца выполнена изогнутой по кривой линии, за счёт того, что стенка выполнена с цилиндрической внутренней поверхностью и наружной поверхностью, концентрично обхватывающей внутреннюю поверхность, причём наружная поверхность выполнена изогнутой по непрерывно кривой линии у выпускного конца на участке / и на выпускном отверстии с образованием острой кромки сходится со внутренней поверхностью, причём изогнутый участок / имеет радиус кривизны R согласно уравнению: Sin a причем, / - имеет вышеуказанное значение; t - максимальное горизонтальное расстояние между внутренней и наружной поверхностями; а - угол кромки на выпускном конце вокруг выпускного отверстия. Улучшенная конструкция, согласно изобретению, основана на осознании того, что стабильное пламя с высокой интенсивностью сгорания на безопасном расстоянии от переднего конца сопла получается в результате снабжения сопла наружной поверхностью, выполненной изогнутой по непрерывно кривой линии с оптимальным радиусом кривизны, сужающимся в направлении выпускного конца сопла. В рамках настоящего изобретения было найдено, что оптимальным радиусом кривизны R является именно радиус, определяемый вышеприведенным уравнением. С помощью выбора такого радиуса кривизны надежно предотвращается обратный поток продуктов сгорания к переднему концу сопла, благодаря чему устраняется опасность разрушения сопла. Температура у выпускного сопла далее значительно снижается при выполнении переднего конца сопла с острой кромкой, то есть с минимальным углом а. Предпочтительно угол а передней кромки составляет 7-20°, в частности, 12-18°. Это способствует снижению нагревания и повышению механической устойчивости переднего конца сопла. Длина участка 1 составляет предпочтительно 1,5:5-кратное, в частности, 2:3-кратное внутреннего диаметра выпускной камеры. При таком соотношении длины участка 1 и внутреннего диаметра выпускной камеры интенсивность смешивания окислителя с топливом является очень низкой вокруг переднего конца сопла, что приводит к сниженному сгоранию или даже к отсутствию сгорания в непосредственной близости сопла. При этом окислитель выпускается с высокой скоростью. То есть, смешивание топлива с окислителем и сгорание происходят в зоне сгорания на расстоянии от переднего конца сопла. Внутренний диаметр выпускной камеры сопла предпочтительно составляет 0,010-0,050 м, в частности 0,025-0,028 м. Расстояние t между внутренней и наружной поверхностями, то есть максимальная толщина стенки сопла, при этом составляет предпочтительно 0,002-0,008 м, в частности, 0,003-0,006 м. Изобретение поясняется приложенным чертежом, представляющим собой частичный разрез газоинжекторного сопла согласно одной форме выполнения. На фигуре показано газоинжекторное сопло 1 в частичном разрезе. Сопло 1 содержит выпускную камеру 2, окруженную стенкой с цилиндрической внутренней поверхностью 3. Наружная поверхность 4 концентрично обхватывает выпускную камеру 2 на максимальном расстоянии, соответствующем общей толщине t стенки сопла. Наружная поверхность 4 выполнена непрерывно сужающейся до выпускного отверстия 5, причем ее изогнутый участок 1 имеет радиус кривизны R. Наружная поверхность 4 сходится с внутренней поверхностью 3 у выпускного отверстия 3, образуя острую кромку вокруг отверстия с углом а. Предлагаемое газоинжекторное сопло работает следующим образом. Газообразное топливо, например, природный газ, подают по направлению стрелки А со скоростью, например, 10-15 м/сек, причем окислитель, например, воздух, подают по направлению стрелки Б со значительно более высокой скоростью, составляющей, например, 50 м/сек. При этом применяют газоинжекторное сопло, длина участка 1 которого составляет 44,5 мм, толщина стенки выпускной камеры - 8 мм, и угол а кромки на выпускном конце вокруг выпускного отверстия - 15°. Радиус кривизны R при этом составляет 117,4 мм. При объединении потока топлива с потоком окислителя топливо сжигается. Однако при предлагаемой конфигурации сопла надежно предотвращен обратный поток горячих продуктов сгорания к соплу, благодаря чему повреждение его переднего конца снижено до минимума, и обеспечено надежное функционирование сопла. 27945 Фиг. ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Бульв. Лесі Українки, 26, Київ, 01133, Україна (044) 254-42-30, 295-61-97 Підписано до друку ЗО. 0%. 2001 р. Формат 60x84 1/8. Обсяг $ З обл.-вид.арк. Тираж 50 прим. Зам. /З// УкрІНТЕІ Вул. Горького, 180, Київ, 03680 МСП, Україна (044) 268-25-22