Індукційний плазмовий пальник
Номер патенту: 106008
Опубліковано: 10.07.2014
Автори: Бондаренко Борис Іванович, Оршанський Юрій Романович, Рудика Віктор Іванович
Формула / Реферат
1. Індукційний плазмовий пальник, що містить захисний корпус із форсункою, усередині якого співвісно встановлений щонайменше один плазмотрон, що являє собою трубу з електроізоляційного матеріалу, що утворює усередині себе проточну плазмогенеруючу камеру, пов'язану з патрубком підведення паливної суміші, усередині стінок труби плазмотрона розташовані витки індуктора, захисний корпус пальника має патрубок підведення окисника й систему охолодження, який відрізняється тим, що корпус пальника виконано у вигляді тороїда або кулі, труба плазмотрона з витками індуктора й плазмогенеруюча камера виконані у формі тороїда, а витки індуктора являють собою спірально покладений навколо плазмогенеруючої камери порожнистий трубчастий провідник, виконаний з тугоплавкої твердотілої електропровідної речовини, що утворює внутрішній спіральний канал для проходження охолодної суміші, захисний корпус пальника утворює із трубою плазмотрона порожнину для проходження окислювача, у центральному отворі труби плазмотрона цілком вмонтовано діелектричну тугоплавку дископодібну перегородку, патрубок відводу паливної суміші розташований діаметрально протилежно патрубку підведення суміші й також виконаний з діелектричної тугоплавкої речовини та має контактні отвори, що сполучаються з форсункою.
2. Індукційний плазмовий пальник за п. 1, який відрізняється тим, що захисний корпус пальника виконаний у вигляді кулі, усередині якої встановлено на рівних відстанях декілька тороїдальних плазмотронів, що мають загальний вхід і вихід паливної суміші, а як тугоплавку твердотілу електропровідну речовину використовують вуглець-вуглецевий композит.
Текст
Реферат: Винахід може застосовуватися у плазмових енергетичних комплексах при спалюванні або газифікації водовугільних суспензій. Індукційний плазмовий пальник містить корпус із форсункою, усередині якого співвісно встановлений плазмотрон, що являє собою трубу з електроізоляційного матеріалу, що утворює усередині себе проточну плазмогенеруючу камеру, пов'язану з патрубком підведення паливної суміші, усередині стінок труби розташовані витки індуктора. Корпус пальника має патрубок підведення окисника й систему охолодження. Труба плазмотрона з витками індуктора й плазмогенеруюча камера виконані у формі тороїда, а витки індуктора являють собою спірально покладений навколо плазмогенеруючої камери порожнистий трубчастий провідник, виконаний з тугоплавкої твердотілої електропровідної речовини, наприклад, вуглець-вуглецевого композита, що утворює внутрішній спіральний канал для проходження охолодної суміші. Захисний корпус пальника утворює із трубою плазмотрона порожнину для проходження окисника, а внутрішній переріз тороїда оснащено діелектричною тугоплавкою дископодібною перегородкою. Патрубок відводу паливної суміші розташований діаметрально протилежно патрубку підведення суміші й також виконаний з діелектричної тугоплавкої речовини та має контактні отвори, що сполучаються з форсункою. Технічним UA 106008 C2 (12) UA 106008 C2 результатом винаходу є значне підвищення ефективності індукованого в плазмотроні високочастотного магнітного поля. використання енергетики UA 106008 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до індукційних плазмових пальників, які можуть застосовуватися у плазмових енергетичних комплексах при спалюванні або газифікації водовугільних суспензій. Відомий індукційний плазмовий пальник, що містить зовнішню трубу із кварцового скла, оточену індукційною котушкою, внутрішню трубу із кварцового скла, середню трубу й, щонайменше одну форсунку (див., наприклад, патент Росії № 2391298, МПК: С03В37/018, Н05Н1/30, 10.06.2008). Відомий також індукційний плазмовий пальник, що складається із трубчастого циліндричного корпуса з форсункою, усередині якого співвісно встановлений плазмотрон, що являє собою трубу з електроізоляційного матеріалу, яка утворює проточний плазмогенеруючий канал, у стінках якого розташовані витки індуктора, з'єднаний з патрубком вводу паливної суміші й виводу, оснащеного патрубком підведення окисника й системою охолодження (див., наприклад, патент Росії № 2295206, МПК: Н05Н1/30, 10.03.2007). По технічній суті й результату, що досягається, відомий пристрій є найбільш близьким до того, що заявляється. Недоліками відомих пристроїв є низька ефективність використання енергетики індукованого в плазмотроні високочастотного магнітного поля. В основу винаходу поставлена задача створити індукційний плазмовий пальник, що дозволяє значно підвищити ефективність використання енергетики індукованого в плазмотроні високочастотного магнітного поля. Поставлена задача вирішується в індукційному плазмовому пальнику, що містить ізолюючий корпус із форсункою, усередині якого співвісно встановлений плазмотрон, що являє собою трубу з електроізоляційного матеріалу, наприклад керамічного композита, що утворює усередині себе проточний плазмогенеруючий канал, пов'язаний з патрубками підведення паливної суміші і її виводу, усередині стінок труби розташовані витки індуктора, корпус пальника має патрубок підведення окисника й систему охолодження; відповідно до винаходу, корпус пальника, труба плазмотрона з витками індуктора й плазмогенеруючий канал виконані у формі тороїда, а витки індуктора являють собою спірально покладений навколо плазмогенеруючого каналу порожнистий провідник у вигляді плоскої труби зі змінним по радіусу хвилеподібним перерізом, максимальна ширина якого обгинає зовнішній діаметр, а мінімальний внутрішній діаметр тороїда, виконаний з тугоплавкого електропровідного матеріалу, наприклад вуглецьвуглецевого композита, утворює внутрішній спіральний канал для проходження охолодної сумі, зовнішня поверхня тороїда утворює із ізолюючим корпусом проточну охолодну порожнину для проходження окисника, а внутрішній переріз корпуса тороїда оснащено діелектричною тугоплавкою дископодібною перегородкою, цілком вмонтованою по твірній внутрішнього діаметра тороїда, патрубок підведення паливної суміші розташований діаметрально протилежно патрубку відводу, причому останній виконаний у вигляді двотрубного коаксіального змішувача випаруваної й іонізованої суспензії з окисником, також виконаний з діелектричної тугоплавкої речовини і має контактні отвори, що сполучаються з форсункою, система охолодження ізолюючого корпуса виконана зі спірально охоплючої всю його зовнішню поверхню теплообмінної активно охолодної трубки. Корпус пальника виконаний у вигляді кулі, усередині якого встановлено на рівних відстанях декілька тороїдальних плазмотронів, що сполучені по вхідних і вихідних каналах і мають загальний механічно сполучений вертикальний діаметр, а діелектричні дископодібні перегородки конструктивно об'єднані в монолітну конструкцію по полярному діаметрі. Відмітними ознаками пристрою, що заявляється, є: - корпус пальника, труба плазмотрона з витками індуктора й плазмогенеруючий канал виконані у формі тороїда; - витки індуктора являють собою спірально покладений навколо плазмогенеруючого каналу порожнистий провідник у вигляді плоскої труби зі змінним по радіусу хвилеподібним перерізом, максимальна ширина якого обгинає зовнішній діаметр, а мінімальна внутрішній діаметр тороїда, виконаний з тугоплавкого електропровідного матеріалу, наприклад вуглець-вуглецевого композита, утворює внутрішній спіральний канал для проходження охолодної суміші; - зовнішня поверхня тороїда утворює з ізолюючим корпусом охолодну порожнину для проходження окисника; - внутрішній переріз корпуса тороїда оснащено діелектричною тугоплавкою дископодібною перегородкою, цілком вмонтованою по твірній внутрішнього діаметра тороїда; - патрубок підведення паливної суміші розташований діаметрально протилежно патрубку виводу, причому останній виконаний у вигляді двотрубного коаксіального змішувача випаруваної й іонізованої суспензії з окисником, також виконаний з діелектричної тугоплавкої речовини, і має контактні отвори, що сполучаються з форсункою, 1 UA 106008 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 - охолодна система ізолюючого корпуса виконана зі спірально охоплючої всю його зовнішню поверхню теплообмінної активно охолодної трубки. Додатковою відмінністю є те, що корпус пальника виконаний у вигляді кулі, усередині якої встановлено на рівних відстанях декілька тороїдальних плазмотронів, що сполучені по вхідних і вихідних каналах і мають загальний механічно сполучений вертикальний діаметр, а діелектричні дископодібні перегородки конструктивно об'єднані в монолітну конструкцію по полярному діаметрі. Виходячи з описаного рівня техніки, випливає, що зазначені відмінності є новими. На кресленні на фіг. 1 представлений загальний вид пристрою в ізометрії, на фіг. 2 вид спереду, на фіг. 3 вид А, на фіг. 4 переріз Г-Г, на фіг. 5 переріз В-В. Індукційний плазмовий пальник містить ізолюючий корпус, що складається з металевого зовнішнього силового корпуса 1а та ізолюючого діелектричного ексцентричного корпуса 1б, виконаний у вигляді тороїда або кулі, з форсункою, розміщеною в металевому тугоплавкому армованому корпусі 2; усередині корпуса 1 співвісно встановлений один або кілька плазмотронів, кожний з яких являє собою трубу 3 з електроізоляційного матеріалу, наприклад керамічного композита у вигляді тороїда, усередині якої утворений проточний плазмогенеруючий канал 4, зв'язаний з патрубком підведення паливної суміші 5 і патрубком її виводу 13. Усередині стінок труби 3 розташовані витки індуктора 6. Витки індуктора 6 являють собою спірально покладений навколо плазмогенеруючої камери 4 порожнистий провідник у вигляді плоскої труби зі змінним по радіусу хвилеподібним перерізом, максимальна ширина якого обгинає зовнішній діаметр, а мінімальна внутрішній діаметр тороїда виконаний з тугоплавкого електропровідного матеріалу, наприклад вуглець-вуглецевого композита, усередині якого утворений внутрішній спіральний канал 7 для проходження охолодної суміші, пов'язаний з патрубком підведення охолодної суміші 8, і має патрубок скидання охолодної суміші 9 в порожнину 10. Ізолюючий корпус пальника 1б утворює із зовнішньою поверхнею плазмотрона 3 порожнину 10 для проходження окисника, що подають по патрубку 11 підведення окисника. Внутрішній переріз кожного корпуса тороїда 3 оснащено діелектричною тугоплавкою дископодібною перегородкою 12, цілком вмонтованою по твірній внутрішнього діаметра тороїда 3. Патрубок відводу паливної суміші 13 розташований діаметрально протилежно патрубку підведення суміші 5, він виконаний у вигляді двотрубного коаксіального змішувача випаруваної й іонізованої суспензії з окисника також з діелектричної тугоплавкої речовини й має контактні отвори 14, щосполучаються з форсункою 2. При варіанті виконання корпуса 1 плазмового пальника у вигляді кулі декілька тороїдальних плазмотронів установлено на рівних відстанях таким чином, що сполучені по вхідним 15 і вихідним каналами 16 і мають загальний механічно сполучений вертикальний діаметр. У такому плазмотроні діелектричні дископодібні перегородки 12 об'єднані в монолітну конструкцію по полярному діаметру. Система охолодження ізолюючого корпуса 1 пальника виконана зі спірально охоплючої його зовнішню поверхню теплообмінної активно охолодної трубки 17, з'єднаної з патрубком підведення охолодної води 18 і відводу нагрітої води 19. Плазмовий пальник установлюється на опорній монтажній металевій плиті 20. Витки індуктора 6 зв'язані через з'єднувач 21 із силовим високочастотним генератором. Пристрій, що заявляється, працює таким чином. По патрубку 5 подають паливну суміш у плазмогенеруючий канал 4. На витки індуктора 6 через з'єднувач 21 від високочастотного генератора подають електричний струм, що, проходячи по витках індуктора 6, створює електромагнітне поле, що нагріває й іонізує паливну суміш, після чого вона виводиться у форсунку 2. По патрубку підведення 8 у внутрішній спіральний канал 7 подають охолодну суміш, що після проходження по спіральному каналу виводиться через патрубок скидання 9 в порожнину 10. По патрубку 11 у порожнину 10 подають окисник, наприклад кисень, що при русі по порожнині 10 контактує із зовнішньою поверхнею плазмотрона й забезпечує ефективну рекуперацію тепла з його поверхні, а далі нагрітий окисник надходить у форсунку 2, де змішується з вихідною через контактні отвори 14 у патрубку відводу 13 іонізованою паливною сумішшю. Така конструкція забезпечує утворення полум'я на виході з форсунки не подовженого, а короткого, завдяки чому паливна суміш згоряє на практично повністю. Індукційний плазмотрон у пусковий період працює в режимі генерації плазмового пробою, а потім автоматично переводиться в режим, що стежить, індукційного нагрівання паливної суміші до критичного стану, а у випадку "загасання факела" цикл повторюється на швидкостях, достатніх для виключення пропуску не підпаленого струменя. Виконання плазмотрона у вигляді тороїда дозволяє значно збільшити ККД пристрою. Щоб збільшити термін служби пристрою, корпус тороїда виконаний з електроізоляційного матеріалу, 2 UA 106008 C2 5 10 наприклад керамічного композита, а запресовані в стінки витки індуктора, виконані з тугоплавкого твердотілого електропровідного матеріалу, наприклад вуглець-вуглецевого композита. При цьому, наявність діелектричної тугоплавкої дископодібної перегородки 12 виключає можливість утворення як стаціонарного, так і ситуаційного короткозамкненого витка тороїдального індуктора. Розташування патрубків підведення 5 і відводу 13 паливної суміші на діаметрально протилежних перерізах тороїдальної труби 3 дозволяє забезпечити максимальну й симетрично однорідну продуктивність пристрою. Варіантом пристрою, що заявляється, є виконання її корпуса 1 у вигляді кулі, а кількість тороїдальних плазмотронів може бути два й більше. Корпус пальника 1а та 1б і корпус форсунки 2 забезпечені примусовою системою охолодження. Техніко-економічні переваги пристрою, що заявляється, у порівнянні із пристроємпрототипом складаються в значному підвищенні ефективності використання енергетики індукованого в плазмотроні високочастотного магнітного поля. 15 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 20 25 30 35 1. Індукційний плазмовий пальник, що містить захисний корпус із форсункою, усередині якого співвісно встановлений щонайменше один плазмотрон, що являє собою трубу з електроізоляційного матеріалу, що утворює усередині себе проточну плазмогенеруючу камеру, пов'язану з патрубком підведення паливної суміші, усередині стінок труби плазмотрона розташовані витки індуктора, захисний корпус пальника має патрубок підведення окисника й систему охолодження, який відрізняється тим, що корпус пальника виконано у вигляді тороїда або кулі, труба плазмотрона з витками індуктора й плазмогенеруюча камера виконані у формі тороїда, а витки індуктора являють собою спірально покладений навколо плазмогенеруючої камери порожнистий трубчастий провідник, виконаний з тугоплавкої твердотілої електропровідної речовини, що утворює внутрішній спіральний канал для проходження охолодної суміші, захисний корпус пальника утворює із трубою плазмотрона порожнину для проходження окислювача, у центральному отворі труби плазмотрона цілком вмонтовано діелектричну тугоплавку дископодібну перегородку, патрубок відводу паливної суміші розташований діаметрально протилежно патрубку підведення суміші й також виконаний з діелектричної тугоплавкої речовини та має контактні отвори, що сполучаються з форсункою. 2. Індукційний плазмовий пальник за п. 1, який відрізняється тим, що захисний корпус пальника виконаний у вигляді кулі, усередині якої встановлено на рівних відстанях декілька тороїдальних плазмотронів, що мають загальний вхід і вихід паливної суміші, а як тугоплавку твердотілу електропровідну речовину використовують вуглець-вуглецевий композит. 3 UA 106008 C2 4 UA 106008 C2 5 UA 106008 C2 6 UA 106008 C2 Комп’ютерна верстка І. Скворцова 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 7
ДивитисяДодаткова інформація
Автори англійськоюOrshanskyi Yurii Romanovych, Rudyka Viktor Ivanovych, Bondarenko Borys Ivanovych
Автори російськоюОршанский Юрий Романович, Рудыка Виктор Иванович, Бондаренко Борис Иванович
МПК / Мітки
Мітки: пальник, плазмовий, індукційний
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/9-106008-indukcijjnijj-plazmovijj-palnik.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Індукційний плазмовий пальник</a>