Пристрій газоповітряного змішувача для пальників горючого газу з попереднім змішуванням

Реферат: Пристрій змішувача для пальників горючого газу містить блок (6) вентилятора з крильчаткою (7), що має радіальні лопаті (8), трубопровід (11) для розміщення крильчатки згаданого вентилятора, перший канал (15) для подачі потоку повітря у впускну секцію, співвісний з віссю (X) обертання, що має кінцеву частину (15а), яка сходиться в безпосередній близькості від впускної секції (9), другий трубчастий канал (16) для подачі потоку газу на кінці частини (15а), співвісний з першим каналом (15), який має найменший поперечний переріз, трубопровід (11), який містить вентилятор, що має профіль (14) передньої поверхні, розташований перед лопатями (8) крильчатки і що знаходиться на відстані від них. Лопаті (8) крильчатки виступають з базової поверхні (12) крильчатки. Кожна лопать (8) має передню кромку (13), розташовану у впускній секції (9), який містить в собі крильчатку Пристрій також містить щонайменше один додатковий пристрій (20), який виступає з першого збіжного каналу (15) в напрямку від згаданої осі (X) і який розташований зовні каналу (15а). Щонайменше один додатковий пристрій проходить в зону, обмежену одночасно кінцевою частиною першого збіжного каналу (15), продовженням цієї частини (15а) у напрямку до базової поверхні (12) крильчатки, стороною базової поверхні (12) крильчатки ближче до передніх кромок (13) лопатей, передніми кромками (13) лопатей і профілем (14) передньої поверхні, що містить в собі вентилятор трубопроводу (11). UA 108663 C2 (12) UA 108663 C2 UA 108663 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Галузь техніки Даний винахід стосується пристрою змішувача для газових пальників з попереднім змішуванням, що має характеристики, описані у п. 1 формули винаходу, який є головним пунктом. Технологічний рівень техніки Винахід стосується, зокрема, але не виключно, технічної галузі техніки парових котлів для домашнього використання, спроектованих для опалювання приміщень і/або нагрівання води. У цій галузі техніки парові котли для домашнього використання повинні задовольняти різні вимоги, включаючи деякі, що стосуються комфорту користувачів і безпеки. Вимоги безпеки передбачають заходи у відповідь на будь-які перешкоди, які можуть виникнути у випускному димарі. Паровий котел звичайно може розглядатися як система, в якій на вході подаються газ і холодна вода, а на виході виходять гаряча вода і продукти горіння, утворені горінням газу і повітря. Продукти горіння видаляються через канал або димар, який переносить їх назовні відносно будівлі, в якій встановлене обладнання, і витісняє їх у зовнішнє середовище. Димарем, як правило, є циліндрична труба з одним кінцем, з'єднаним з камерою згоряння, й іншим кінцем, з'єднаним із зовнішнім терміналом. Оскільки терміналом є зовнішнє середовище, він може засмітитися або заблокуватися зовнішніми факторами, такими як птахи, що будують гнізда, або об'єкти, які переносяться вітром і приземляються на термінал. У таких умовах, іншими словами, якщо термінал заблокований, паровий казан повинен бути вимкнений або повинен працювати зі скороченим нижче меж, встановлених нормами, виходом оксиду вуглецю. Процес горіння в паровому казані відбувається в комбінації повітря і горючого газу, при цьому повітря подається у внутрішню частину обладнання за допомогою вентилятора. Перед тим як досягнути вентилятора, повітря, що всмоктується, надходить в змішувач і створює вакуум, тим самим засмоктуючи горючий газ. У компактних системах змішувач виконаний в формі збіжного каналу і вакуум створюється в частині з найменшим поперечним перерізом. Газ вводиться в потік повітря через канал, співвісний зі збіжним каналом. В інших системах, де компактність не потрібна, канал, що розходиться, довжина якого щонайменше дорівнює довжині збіжного каналу, встановлений нижче по потоку від секції з мінімальним поперечним перерізом. Кількість газу, що всмоктується вакуумом, регулюється газовим клапаном, який зберігає відношення газу до повітря постійним, якщо швидкість обертання вентилятора змінюється. Якщо випускний димар засмічений, потік повітря, що подається вентилятором, зменшується, навіть якщо швидкість вентилятора залишається тією ж самою, і, отже, потік газу також зменшується. В ідеальній системі відношення газу до повітря повинне залишатися постійним, коли швидкість потоку повітря падає нижче мінімально необхідної швидкості потоку. Таким чином, процес горіння продовжується, при цьому вихід оксиду вуглецю зберігається в межах, а нижче певного рівня теплової енергії паровий казан вимикається. Паровий казан вимикається або тому, що полум'я більше не може залишатися стабільним, або тому, що система безпеки парового казана, яка виявляє наявність полум'я за допомогою електрода, вимірює струм іонізації в полум'ї, який виявляється нижчим, ніж контрольна межа, задана в електронній друкованій платі парового казана, і, отже, спрацьовує на закривання газового клапана. Системи змішувачів, що мають канал, що тільки сходиться, такий як описаний вище, звичайно працюють незадовільно, коли димар засмічений. У міру того як канал стає засміченим, відношення газу до повітря має тенденцію збільшуватися, приводячи до сильного перевищення меж виходу оксиду вуглецю, встановлених нормами. У відомих системах, описаних вище, відношення газу до повітря збільшується, коли димар засмічений. Збільшення відношення відбувається внаслідок збільшення вакууму і, отже, кількості ввідного газу. Це явище виникає через різні гідродинамічні умови, які створюються в зоні отвору (впускної секції) крильчатки. У цих умовах утворюються завихрення, осі яких співвісні з віссю обертання крильчатки, з рециркуляцією між впуском і випуском міжлопатевого каналу. Докладний опис винаходу Задача, яка повинна бути вирішена даним винаходом, полягає в тому, щоб надати пристрій змішувача вищезазначеного типу, який структурно і функціонально спроектований для того, щоб подолати обмеження попереднього рівня техніки, описаного вище. Ця задача вирішується за допомогою винаходу за допомогою газоповітряного пристрою змішувача, виконаного відповідно до прикладеної формули винаходу. Короткий опис креслень 1 UA 108663 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Інші відмітні особливості й переваги винаходу стануть зрозумілими завдяки подальшому докладному опису деяких переважних прикладів його варіанта здійснення, проілюстрованих з метою керівництва і необмежуючим способом з посиланням на прикладені креслення, на яких: - фіг. 1 являє собою схематичний вигляд установки, на якій пристрій згідно з винаходом буде використовуватися, - фіг. 2 являє собою схематичний вигляд пристрою змішувача згідно з попереднім рівнем техніки, - фіг. 3 являє собою вигляд, відповідний вигляду фіг. 2, пристрою згідно з винаходом; - фіг. 4 і 5 являють собою схематичні вигляди в осьовому перерізі деталі фіг. 3 в інших варіантах здійснення, - фіг. 6 являє собою схематичний вигляд спереду пристрою згідно з винаходом, показаним на попередніх кресленнях, і - фіг. 7 являє собою вигляд в перспективі деталі додаткового зразкового варіанта здійснення пристрою згідно з винаходом. Переважні варіанти здійснення винаходу Як показано на фіг. 1 спочатку, номер 1 означає паровий казан з пальником горючого газу з попереднім змішуванням повітря і газу, наприклад паровий казан, що використовується для нагрівання середовища 2, в якому камера згоряння (не показана) через випускний канал 3 газів горіння з'єднана з випускним терміналом 4, показаним схематично, розташованим за межами середовища. Паровий казан 1 містить пальник, який забезпечується горючою газоповітряною сумішшю, попередньо змішаною в пристрої 5 змішувача, показаному схематично на фіг. 2 у відомій конфігурації. Пристрій містить блок 6 вентилятора з крильчаткою 7, що приводиться в рух навколо осі X обертання, яка забезпечена радіальними лопатями 8, що тягнуться між осьовою впускною секцією 9 і радіально протилежною випускною секцією 10. Крильчатка 7 розміщена в корпусі 11, в якому формуються секції 9 і 10. Кожна з лопатей 8 крильчатки виступає з базової поверхні 12 крильчатки, тягнеться перпендикулярно до осі X і має одну кромку 13 у впускній секції 9, при цьому пари суміжних кромок визначають межу передніх кромок або вхідних отворів відповідних міжлопатевих каналів, які тягнуться між парами суміжних лопатей вздовж продовження лопатей між секціями 9 і 10. У трубопроводі 11, що містить в собі крильчатку 7, сформована передня поверхня, повернена до сторін лопатей, протилежних в осьовому напрямку базовій поверхні 12, при цьому профіль цієї поверхні вказаний номером 14 в осьовому перерізі фіг. 2. Вище по потоку від впускної секції 9 вентилятора, з якої повітря всмоктується вентилятором і відправляється в пальник, пристрій змішувача містить трубчастий канал 15, спроектований для спрямування повітря, при цьому цей канал розташований співвісно з віссю X і має кінцеву частину 15а, що сходиться у напрямку до впускної секції 9, при цьому вільний кінець цієї частини має мінімальний поперечний переріз. Вакуум створюється в цій секції завдяки збіжній геометрії і всмоктує потік газу, який прямує через другий трубчастий канал 16, утворений, щонайменше частково, всередині каналу 15 і співвісно з ним. Альтернативно, канал 16 може також тягнутися за межі каналу 15. Кількість газу, що всмоктується вакуумом, регулюється традиційним способом - газовим клапаном (не показаний), який зберігає відношення газу до повітря постійним, якщо швидкість обертання вентилятора змінюється. Згідно з головною особливістю винаходу, пристрій 1 також містить щонайменше один додатковий пристрій в формі елемента 20 лопаті статора, яка виступає з бічного профілю каналу 15 на зовнішній частині каналу від осі X. Як показано на фіг. 3, передбачаючи, що медіанний переріз елемента 20 лопаті представлений в площині осьового перерізу (площини сторінки) на кресленні, елемент лопаті тягнеться в зону (показану переривчастою лінією), обмежену одночасно: - профілем кінцевої частини збіжного каналу 15, - продовженням кінцевої частини до точки, близької до поверхні 12, паралельно осі X, - частиною базової поверхні 12 крильчатки в безпосередній близькості від відповідних кромок 13 лопатей, - відповідною передньою кромкою 13 лопатей міжлопатевого каналу - і профілем 14 поверхні, що заключає в собі крильчатку трубопроводу 11, розташованого фронтально відносно лопатей 8 в безпосередній близькості від відповідних кромок 13. В зоні, обмеженій, як описано вище, вказаної переривчастими лініями на фіг. 3-5, щонайменше один елемент 20 лопаті може тягнутися з бічного профілю збіжного елемента, для 2 UA 108663 C2 5 10 15 20 25 30 того, щоб зайняти цю зону щонайменше частково, при цьому залишаючись на відстані від лопатей крильчатки, щоб уникнути зіткнення з цими лопатями. Фіг. 4 і 5 показують альтернативні конфігурації зони, що визначає межі елемента 20 лопаті, згідно з різними фронтальними профілями трубопроводу 11. Більш конкретно, елемент 20 лопаті має пластинчату форму з протилежними поверхнями 20а, що визначають межі поперечної товщини 20b. У зразковому варіанті здійснення елемент 20 лопаті статора тягнеться радіально відносно осі обертання X, і його протилежні поверхні 20а є плоскими. Очевидно, що можливі інші форми або розташування. Кількість і кутові положення елементів 20 лопаті також можуть змінюватися. У додатковому зразковому варіанті здійснення, показаному на фіг. 7, надані чотири елементи 20 лопаті, які розташовані по окружності через однакові кутові інтервали. Елементи лопаті тягнуться радіально з плоскою поверхнею, що має прямокутну геометрію. Переважно, кожний з елементів 20 лопаті має товщину 20b, більшу ніж 0,2 мм, і з метою зручності зроблену такою, що дорівнює 1 мм, тоді як збіжний канал 15 має стінку з товщиною 21, меншою ніж 3 мм, у його кінця з мінімальним поперечним перерізом. Функції елемента лопаті статора, згідно з винаходом, детально описані нижче. Коли димар щонайменше частково засмічений, відношення газу до повітря має тенденцію збільшуватися. Це збільшення відбувається внаслідок збільшення вакууму і, отже, кількості ввідного газу. Це явище виникає через різні гідродинамічні умови, які утворюються в зоні отвору крильчатки. У цих умовах утворюються завихрення, осі яких співвісні з віссю обертання X, з рециркуляцією між впуском і випуском міжлопатевого каналу. Надання щонайменше одного додаткового пристрою або лопаті 20, розташованій в зоні, описаній вище, має тенденцію перешкоджати цим гідродинамічним діям горючої суміші, приводячи до поліпшень в продуктивності під час засмічення димаря. Таким чином, відношення повітря до газу має тенденцію до зменшення, коли засмічення збільшується, приводячи до того, що паровий казан безпечно відключається. Описане вище рішення робить можливим збереження компактної конфігурації змішувача, і, крім того, зменшення відношення газу до повітря є додатковим параметром безпеки, оскільки, коли відношення газу до повітря зменшується, полум'я також має тенденцію до гасіння через нестабільність, не приводячи до утворення оксиду вуглецю. Таким чином, винахід вирішує проблему, яка була запропонована, і забезпечує описані переваги над відомими рішеннями. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 35 40 45 50 55 1. Пристрій змішувача для пальників горючого газу, що містить блок (6) вентилятора з крильчаткою (7), що має радіальні лопаті (8), що приводиться в рух навколо осі (X) обертання, і з осьовою впускною секцією (9) і радіально протилежною випускною секцією (10), трубопровід (11) для розміщення крильчатки згаданого вентилятора, перший канал (15) для подачі потоку повітря у впускну секцію, при цьому згаданий перший канал є співвісним з віссю (X) обертання і має кінцеву частину (15а), що сходиться в безпосередній близькості від впускної секції (9), другий трубчастий канал (16) для подачі потоку газу на кінці частини (15а), яка сходиться, що має найменший поперечний переріз, при цьому другий трубчастий канал є співвісним з першим каналом (15) так, що потік повітря змішується з потоком газу по потоку до впускної секції (9) вентилятора, лопаті (8) крильчатки, які виступають з базової поверхні (12) крильчатки, при цьому кожна лопать (8) має передню кромку (13), розташовану у впускній секції (9), і ці передні кромки утворюють вхідні отвори відповідних міжлопатевих каналів між суміжними парами лопатей, що проходять між впускною секцією (9) і випускною секцією (10) вентилятора, трубопровід (11), який містить в собі вентилятор, що має профіль (14) передньої поверхні, розташований перед лопатями (8) крильчатки і що знаходиться на відстані від них, який відрізняється тим, що він містить щонайменше один додатковий пристрій (20), який виступає з першого збіжного каналу (15) в напрямку від згаданої осі (X) і який розташований зовні каналу (15), при цьому щонайменше один додатковий пристрій проходить в зону, обмежену одночасно кінцевою частиною першого збіжного каналу (15), продовженням цієї частини (15а) у напрямку до базової поверхні (12) крильчатки, стороною базової поверхні (12) крильчатки ближче до передніх кромок (13) лопатей, передніми кромками (13) лопатей і профілем (14) передньої 3 UA 108663 C2 5 10 15 поверхні, що містить в собі вентилятор трубопроводу (11), який розташований перед лопатями (8) крильчатки в безпосередній близькості від відповідних передніх кромок (13) лопатей. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що щонайменше один додатковий пристрій (20) має ту ж форму, що і елемент лопаті статора. 3. Пристрій змішувача за п. 2, який відрізняється тим, що щонайменше один елемент (20) лопаті має пластинчату форму. 4. Пристрій змішувача за п. 3, який відрізняється тим, що щонайменше один елемент (20) лопаті проходить радіально від осі (X) обертання і має плоскі протилежні поверхні (20а). 5. Пристрій змішувача за п. 2, який відрізняється тим, що містить щонайменше чотири елементи (20) лопаті, розташовані по окружності через рівні кутові інтервали. 6. Пристрій змішувача за п. 5, який відрізняється тим, що кожний з елементів (20) лопаті має прямокутний плоский профіль. 7. Пристрій змішувача за п. 6, який відрізняється тим, що кожний з елементів (20) лопаті має товщину більшу 0,2 мм, виміряну між протилежними поверхнями (20а), при цьому збіжний канал (15) має товщину меншу 3 мм на його кінці з найменшим поперечним перерізом. 4 UA 108663 C2 5 UA 108663 C2 6 UA 108663 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 7