Стабільний пальник з високим охопленням

Реферат: Пальник (1) для газового котла, що містить дифузор (2), придатний для розпилення потоку попередньо змішаних паливних газів в камері згоряння (3). Дифузор має стінку з внутрішньою поверхнею, яка призначена для гідравлічного з'єднання з трубопроводом подачі газу і зовнішньою поверхнею, з якої паливний газ виходить і на якій відбувається горіння. Дифузор (2) містить дифузорну центральну частину (10) і дві дифузорні поздовжньо периферійні частин (5). Дві дифузорні поздовжньо периферійні частини (5) з'єднані одна з одною через дифузорну центральну частину (10). Дифузорна центральна частина (10) в поздовжньому напрямку перпендикулярна напрямку потоку паливного газу на довжині, що більше нуля, і має постійний поперечний переріз, що перпендикулярний до подовжнього напрямку дифузора, в якому зазначений поперечний переріз зазначеного дифузора центральної частини є виконаним у вигляді дуги кола, що має однаковий радіус кривизни. Кожна із дифузорних поздовжньо периферійних частин (5) має форму у вигляді частини сфери, що має радіус, який рівний даному радіусу кривизни зазначеного поперечного перерізу зазначеного дифузора (2) центральної частини. UA 112538 C2 (12) UA 112538 C2 UA 112538 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Даний винахід стосується стабільного пальника з високим охопленням для газового бойлера. Газові котли рівня техніки, включають: трубопровід для подачі пальником попередньо змішаної суміші для горіння, пальник для виробництва тепла через спалювання суміші в камері згоряння і, переважно, опорний елемент, який може бути підключений до теплообмінника і/або трубопроводу, що забезпечує закриття камери згоряння і/або для розташування пальника по відношенню до такої камери згоряння. Пальник містить дифузор, через який попередньо змішане паливо і суміш для горіння, що послідовно спрямовує полум'я для виробництва тепла, яке передається. Зазвичай дифузор містить стінку з безліччю отворів і має внутрішню поверхню гідравлічно з'єднану з підвідним трубопроводом, і таким чином входить в контакт із сумішшю, що не згоріла і зовнішньою поверхнею, на якій відбувається згорання. На вході в дифузор (зазначається напрямок потоку суміш для горіння) розподільного пристрою або розподільника, що може бути розташований на стороні дифузора, що протилежна до поверхні горіння, зазвичай містить стінку з безліччю наскрізних отворів розташована так, щоб розподілити суміш для горіння по суті, рівномірно або у напрямку до стінки дифузора. Як відомо, тепло від згоряння на зовнішній стороні стінки дифузора передається через гарячі гази палива в теплообмінник для нагрівання рідини, наприклад води, яка далі передається споживачеві, наприклад, для системи опалення промислових процесів, житлових приміщень тощо, і/або внутрішніх вод. У зв'язку з конкретними потребами контрольованого і диференційованого опалення необхідно мати можливість змінювати потужність нагрівання пальника. Не виключається можливість керування нагрівальною потужністю пальника через зміну витрати палива або через суміш, що подається в дифузор. Однак ширина діапазону потужності нагрівання або так звані модуляції (відношення максимальної потужності і мінімальної потужності) пальників, що відомі з рівня техніки є обмеженими. Це обумовлено тим, що при швидкості потік палива перевищує оптимальний діапазон, який залежить від матеріалу, питомої площі проходу (відношення між зоною проходу і областю стінки) і опором дифузора до суміші потоку, що пов'язані з нестабільністю полум'я, наражають на небезпеку нормальну роботу пальника. Зокрема, при збільшенні потужності нагрівання, збільшується зона горіння і таким чином полум'я віддаляється від дифузора з серйозними наслідками з точки зору безпеки та викидів забруднюючих речовин, таких як окис вуглецю (CO). Таке явище, коли полум'я відходить від дифузора особливо спостерігається на кінцях дифузора. Насправді, ці кінці з'єднані з корпусами пальників, отже, температура дифузора, в таких областях, неминуче нижча, ніж в інших місцях. Для того, щоб подолати цю проблему, використовують додаткові постачальники в безпосередній близькості від дифузора або використовують дифузори відповідної форми за допомогою відомої основи. Обидва рішення є складними з точки зору виробництва і значно впливають на витрати при виробництві пальника. Таким чином, задача даного винаходу полягає у створенні пальника, здатного подолати вищезгадані проблеми нестабільності полум'я, зокрема, проблеми, пов'язані з розподілом полум'я і який був би одночасно простим і недорогим у виробництві. Ця та інші задачи вирішуються за допомогою пальника газового котла, що містить дифузор, придатний для дифузії попередньо змішаних паливних газів в камері згоряння, кожен переріз зазначеного дифузора має однаковий радіус кривизни, де даний дифузор оснащений дифузорною центральною частиною і двома дифузорними поздовжньо периферійними частинами, дві дифузорні поздовжньо периферійні частини з'єднані одна з одною через зазначену дифузорну центральну частину, що в поздовжньому напрямку, перпендикулярна напрямку потоку паливного газу на довжину І більшу нуля і має поперечний переріз у вигляді дуги кола, що має радіус г, кожна із дифузорно поздовжньо периферійних частин формується у вигляді частини сфери, що має радіус г. Такі конкретні конфігурації дифузора дозволяють досягти стабільності полум'я і у випадку збільшення потужності нагріву, і також на кінцях дифузора. Зокрема, вищезгадана конфігурація дозволяє отримати направлення потоку газового палива, що виходить з дифузора, де компоненти в перпендикулярному напрямку до поверхні дифузора на краях, по суті є нульовим. Таким чином, можна зменшити витрату суміші по краях і запобігти полум'ю з високою модуляцією потужності. 1 UA 112538 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 У даному описі термін "напрям потоку газу" використовується для зазначення основного напрямку потоку газів. У даному винаході термін "поперечний переріз має однаковий радіус кривизни" використовується для зазначення того, що кожна точка поперечного перерізу має той же радіус кривизни, тобто він належить до тієї ж гіпотетичної окружності та має такий же радіус. Для того, щоб краще зрозуміти винахід і оцінити його переваги, далі надається опис фігур, які не обмежують варіанти виготовлення пальника згідно винаходу: - Фіг. 1 демонструє вигляд в поздовжньому розрізі частини бойлера, що містить газовий пальник даного винаходу; - На фіг. 2 показаний вигляд в перспективі пальника газового котла згідно першого варіанту втілення даного винаходу; - Фіг. 3 є видом в перспективі пальника газового котла встановленого на каркасі згідно варіанту здійснення даного винаходу; - Фіг. 4 є видом збоку пальника згідно фіг. 3; - На фіг. 5 показаний вигляд вздовж перетину В-В пальника, що показаний на фіг. 4; і - Фіг.6а-6с демонструє векторне руйнування деяких ліній струму паливних газів уздовж ділянки фіг. 5. На фіг. 1-6, пальник газового котла, зазначений під номером 1. Зокрема, позначення 1 вказує на пальник, який виробляє тепло шляхом спалювання попередньо змішаного газоподібного палива, що включає паливний газ і повітря. Переважно, такі паливні гази це повністю попередньо перемішані суміші, тобто ніяких додаткових компонентів не буде додано до суміші, що подається в пальник. Пальник 1 містить дифузор 2, який є підходящим для дифузії паливних газів в камері згоряння 3 (позначено пунктирною лінією на фіг. 1). Пальник 1 змонтований на основу 9. Він може бути підключений до камери згоряння 3 через з'єднувальні частини. Основа 9 також обмежує отвір для проходу суміші палива і повітря. Дифузор 2 містить стінку з безліччю отворів, внутрішня поверхня якого гідравлічно з'єднана з трубопроводом подачі газу. Горіння відбувається на зовнішній поверхні такої стінки. Дифузор 2 може включати розподільник 4 відомого типу, придатний для розподілу суміші в дифузорі 2, що розташований на стороні дифузора 2, що протилежна камері згоряння 3. На фіг.1 також показаний схематичний вигляд теплообмінника 6 в контакті з камерою згоряння 3, який є відповідним для отримання тепла від згоряння на зовнішній стороні стінки дифузора 2. Як показано на Фіг. 2, було визначено три основних напрямки: поздовжній напрямок α поперечний напрямок β і радіальний напрямок γ. Поздовжній напрямок α поперечний напрямок β ортогональні один до одного, і обидва, ортогональні напрямку потоку газів, що надходить у пальник 1, який зазначений на фігурах стрілками 7. Згідно даного винаходу, кожен поперечний переріз зазначеного дифузора 2 має рівномірний радіус кривизни. Іншими словами, кожен розділ, що перетинає дифузор 2 з площиною паралельною площині В-В на фіг. 4 має один радіус кривизни, тобто кожна точка розділу належить ідеальній окружності з таким радіусом кривизни. Згідно даного винаходу, дифузор 2 містить дифузорну центральну частину 10 і дві дифузорні поздовжньо периферійні частини 5, в якому зазначені дві дифузорні поздовжньо периферійні частини 5, з'єднані одна з одною за допомогою дифузорної центральної частини 10. Дифузорна центральна частина 10 проходить поздовжньо в напрямку, що перпендикулярний напрямку потоку паливних газів, тобто в поздовжньому напрямку а, що перевищує довжину І більше нуля. Крім того, дифузорна центральна частина 10 має поперечний переріз у формі дуги кола, що має радіус r, як показано на фіг. 5. Зокрема, на фігурі, такий поперечний переріз показано переважно півколом. Таким чином, дифузорна центральна частина 10, проходить в поперечному напрямку над довжиною, що еквівалентна 2r. Кожна зазначена дифузорна поздовжньо периферійна частина 5 виконана у вигляді частини сфери, що має радіус r, як показано на фіг. 4. Зокрема, як показано на фігурі, кожна із зазначених частин має форму чверті сфери. Іншими словами, радіус сферичної частини, яка утворює кожну дифузорну поздовжню периферійну частину 5 має довжину, еквівалентну радіусу поперечного перерізу дифузорної центральної частини 10. Згідно переважного варіанта втілення, що показаний на фігурах, пальник 1 містить також розподільник 4, з'єднаний з дифузором 2, і підходить для розподілу паливного газу в дифузорі 2, який має конфігурацію, по суті еквівалентну конфігурації дифузора 2. 2 UA 112538 C2 5 10 15 20 25 30 Особливо це можна простежити на фіг. 5. Розподільник 4 містить лист з отворами або металеву сітку, або пористий матеріал. Дифузор 2, замість цього, включає сітку, виготовлену з металевих або керамічних волокон або щільного матеріалу з отворами або пористого матеріалу. Згідно переважного варіанта втілення, дифузор 2 з'єднаний з основою 9, яка розташована, по суті, перпендикулярно напрямку потоку паливних газів, що надходять в пальник 1, що показаний стрілками 7. На фіг.6а-6с стрілка 7', показує напрямок потоку газів, що виходять з пальника 1. Як видно з даних фігур, чим ближче до країв поперечного перерізу, тим більше звичайні складові на дифузорі 2 в напрямку потоку газів, що виходять з пальника 1 зменшуються. Тому такі звичайні складові будуть мінімальні по краях і максимальні у вершині дуги кола, яка становить розріз. Таке явище компенсує падіння температури типово для країв, що з'єднуються з основою 9, таким чином уникаючи полум'я у критичних областях. Аналогічна ситуація відбувається в поздовжньому перетині дифузора 2, для того, щоб кожна дифузорна поздовжньо периферійна частина 5 була виконана у вигляді дуги кола з радіусом r, необхідно, щоб краї поздовжнього перерізу дифузора 2 мали б такі ж характеристики, як краї перетину дифузора 2. Іншими словами, чим ближче до країв поздовжнього перетину, тим більше зменшується звичайні складові на дифузорі 2 у напрямку потоку газів, що виходять з пальника 1. Тому звичайні складові будуть мінімальними по краях, а потім поступово збільшують до досягнення максимуму по всій довжини І однієї дифузної центральної частини 10. Таким чином напрямок потоку газів, що виділяються мінімальний по всьому периметрові краю дифузора 2 і, отже, полум'я, критичне в таких областях, піддається контролю. Тому така конфігурація пальника 1, дозволяє отримати стабільність полум'я і у випадку збільшення нагрівання, а також пальник, що є простим і недорогим у виробництві. У наведеному вище описі і далі у формулі винаходу всі числові значення, що вказують на кількість, параметри, відсотки і т. д. і т. п. повинні сприйматись як приблизні показники, якщо не зазначено інше. Крім того, всі чисельні інтервали значень включають всі можливі комбінації максимальних і мінімальних числових значень і всі можливі проміжні інтервали, крім тих, які конкретно вказані в тексті. Пальник газового котла згідно даного винаходу може вивчатися фахівцем у даній галузі техніки, для задоволення вимог та особливих потреб, для подальшої модифікації можливих варіантів, що витікають з даного винаходу. 35 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 40 45 50 55 1. Пальник (1) для газового котла, що містить дифузор (2), який придатний для розпилення потоку попередньо змішаних паливних газів в камері згоряння (3), даний дифузор має стінку з внутрішньою поверхнею, яка призначена для гідравлічного з'єднання з трубопроводом подачі газу і зовнішньою поверхнею, з якої паливний газ виходить і на якій відбувається горіння, причому потік паливного газу визначає напрямок (7) потоку газу, який має звичайні складові зазначеного дифузора (2) на зовнішній поверхні, який відрізняється тим, що дифузор (2) містить дифузорну центральну частину (10) і дві дифузорні поздовжньо периферійні частини (5), причому дві дифузорні поздовжньо периферійні частини (5) з'єднані одна з одною через дифузорну центральну частину (10), причому дифузорна центральна частина (10) в поздовжньому напрямку перпендикулярна напрямку потоку паливного газу на довжині, що більше нуля, і має постійний поперечний переріз, що перпендикулярний до подовжнього напрямку дифузора, в якому зазначений поперечний переріз зазначеного дифузора центральної частини є виконаним у вигляді дуги кола, що має однаковий радіус кривизни, і тим, що кожна із дифузорних поздовжньо периферійних частин (5) має форму у вигляді частини сфери, що має радіус, який рівний даному радіусу кривизни зазначеного поперечного перерізу зазначеного дифузора (2) центральної частини, дифузор (2) складається лише з зазначеної дифузорної центральної частини (10) і зазначених двох дифузорних поздовжньо периферійних частин (5), таких як зазначені звичайні складові напрямку потоку вихідних газів, які є мінімальними по всьому периметру краю дифузора (2). 2. Пальник (1) за п. 1, який відрізняється тим, що додатково містить розподільник (4), що з'єднаний з дифузором (2), що придатний для розподілу паливного газу в дифузорі (2), який має форму, по суті подібну до дифузора (2). 3 UA 112538 C2 5 10 3. Пальник (1) за п. 2, який відрізняється тим, що вказаний розподільник (4) містить металевий лист, що забезпечений отворами, або металеву сітку, або пористий матеріал. 4. Пальник (1) за п. 1, який відрізняється тим, що дифузор (2) містить сітку, виготовлену з металевих або керамічних волокон або з щільного матеріалу, що має отвори, або пористого матеріалу. 5. Пальник (1) за п. 1, який відрізняється тим, що дифузор (2) з'єднаний з основою (9), яка по суті перпендикулярна напрямку потоку паливного газу. 6. Пальник (1) за п. 5, який відрізняється тим, що основа (9) обмежує отвір для проходу паливно-повітряної суміші, в якому вказаний отвір для проходу обмежений уздовж зазначеного периметра краю дифузора (2). 4 UA 112538 C2 5 UA 112538 C2 6 UA 112538 C2 Комп’ютерна верстка М. Мацело 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