RU115871U1

RU115871U1 - GAS-AIR MIXTURE PREPARATION KNOT

Info

Publication number: RU115871U1
Application number: RU2011146624/06U
Authority: RU
Inventors: Виталий Валерьевич Трухин; Андрей Викторович Кошелев; Владимир Александрович Юдин
Original assignee: Виталий Валерьевич Трухин; Андрей Викторович Кошелев; Владимир Александрович Юдин
Priority date: 2011-11-16
Filing date: 2011-11-16
Publication date: 2012-05-10

Abstract

Узел подготовки газовоздушной смеси, включающий входной патрубок подачи воздуха из окружающей среды, систему подачи газа в горелку через патрубок подвода газа, вентилятор, отличающийся тем, что в корпусе, снабженном патрубком подвода газа и соединенном с входным патрубком подачи воздуха из окружающей среды, установлена труба Вентури, содержащая входной конус, связанный с входным патрубком подачи воздуха из окружающей среды, камеру смешения с выполненными в ней равномерно распределенными и радиально расположенными щелевидными отверстиями и выходной патрубок, соединенный с вентилятором. A gas-air mixture preparation unit, including an inlet pipe for supplying air from the environment, a gas supply system to the burner through a gas supply pipe, a fan, characterized in that a pipe is installed in a housing equipped with a gas supply pipe and connected to an inlet pipe for air supply from the environment A venturi containing an inlet cone connected to an inlet pipe for supplying air from the environment, a mixing chamber with uniformly distributed and radially spaced slot-like holes made in it, and an outlet pipe connected to the fan.

Description

Заявляемая полезная модель относится к теплотехнике, в частности, к устройствам сжигания газообразного топлива с раздельной подачей газа и воздуха, и может быть использована в различных энергетических системах, в том числе в системах отопления, сушильных, нагревательных, термических и плавильных печей.The inventive utility model relates to heat engineering, in particular, to devices for burning gaseous fuels with a separate supply of gas and air, and can be used in various energy systems, including heating systems, drying, heating, thermal and melting furnaces.

Из уровня техники известна газовая горелка, содержащая узел смесеобразования, состоящий из газовой камеры, газового сопла с отверстиями, при этом центральный канал газового сопла соединен с одной стороны с камерой сгорания, а другой - воздушной камерой и имеет отверстия, соединяющие его с газовой камерой (см. патент РФ на изобретение №2105244 «Способ сжигания газообразного топлива и устройство для его осуществления», дата подачи 15.10.1996 г., опубликовано 20.02.1998 г.).A gas burner is known from the prior art, comprising a mixing unit consisting of a gas chamber, a gas nozzle with openings, the central channel of the gas nozzle being connected to the combustion chamber on one side and the air chamber on the other and having openings connecting it to the gas chamber ( see RF patent for invention No. 2105244 "Method for burning gaseous fuel and a device for its implementation", filing date 10/15/1996, published on 02/20/1998).

Известен узел смесеобразования, состоящий из газового сопла с центральным каналом и отверстиями и внутренней газовой камеры, причем в центральном канале установлен стабилизатор с возможностью осевого перемещения, завихритель и запальное устройство (см. патент РФ на изобретение 2172895 «Газовая горелка и способ сжигания газообразного топлива», дата подачи 02.11.2000 г., опубликовано 27.08.2001 г.).Known mixing unit, consisting of a gas nozzle with a Central channel and openings and an internal gas chamber, and in the Central channel is a stabilizer with axial movement, a swirler and an ignition device (see RF patent for the invention 2172895 "Gas burner and method of burning gaseous fuels" , submission date 02/11/2000, published on 08/27/2001).

Кроме того, известно устройство для сжигания топлива, содержащее камеру смешения, расположенную коаксиально вокруг газовода, образуя кольцевой канал, состоящий из трех последовательно расположенных участков - первого, второго и третьего, диффузорного, при этом вход первого участка камеры смешения - у входной части газовода, выход диффузорного участка камеры смешения - у входа основной камеры сгорания, выход газовода расположен у входа в диффузорнный участок камеры смешения, вторые входы подачи воздуха и топлива - со стороны входа в первый участок камеры смешения. Устройство дополнительно снабжено завихрителем, расположенным на входе в диффузорнный участок камеры смешениям и выполненным в виде лопаток (см. патент РФ на изобретение №2227247 «Устройство для сжигания топлива», дата подачи 28.12.2001 г., опубликовано 20.04.2004 г.).In addition, it is known a device for burning fuel containing a mixing chamber located coaxially around the gas duct, forming an annular channel consisting of three consecutive sections - the first, second and third, diffuser, while the input of the first section of the mixing chamber is at the inlet of the gas duct, the outlet of the diffuser section of the mixing chamber is at the entrance of the main combustion chamber, the outlet of the gas duct is located at the entrance to the diffuser section of the mixing chamber, the second air and fuel inlets are from the entrance to the first section of the mixing chamber. The device is additionally equipped with a swirl located at the entrance to the mixing chamber diffuser section and made in the form of blades (see RF patent for invention No. 2227247 “Fuel combustion device”, filing date 12/28/2001, published on 04/20/2004).

Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является устройство подготовки газовоздушной смеси, состоящее из системы подачи газа в горелку через патрубок подачи газа, вентилятора для подачи воздуха и завихрителя, причем вентилятор выполнен с возможностью нагнетания воздуха из окружающего пространства, а патрубок подачи газа системы подачи газа в горелку располагается перед вентилятором подачи воздуха со стороны крыльчатки вентилятора со смещением от центра вращения крыльчатки в любую сторону до пересечения центральной окружности плоскости, описываемой непосредственно крыльчаткой вентилятора с осью патрубка подачи газа, причем расстояние от непосредственно нижнего края крыльчатки вентилятора до патрубка подачи газа должно быть не менее ½ внутреннего диаметра патрубка подачи газа (см. патент РФ на полезную модель №38898 «Узел подготовки газовой смеси», дата подачи 27.01.2004 г., опубликовано 10.07.2004 г.).The closest technical solution to the claimed utility model is a device for preparing a gas-air mixture, consisting of a system for supplying gas to a burner through a gas supply pipe, a fan for supplying air and a swirl, the fan being configured to pump air from the surrounding space, and a gas supply pipe to the supply system gas in the burner is located in front of the air supply fan on the side of the fan impeller with a shift from the center of rotation of the impeller in any direction until the intersection the neutral circle of the plane described directly by the fan impeller with the axis of the gas supply pipe, and the distance from the directly lower edge of the fan wheel to the gas pipe must be at least ½ of the internal diameter of the gas pipe (see RF patent for utility model No. 388898 “Gas preparation unit mixtures ”, filing date January 27, 2004, published July 10, 2004).

Недостатки известного устройства обусловлены низким качеством получаемой газовоздушной смеси и, как следствие, высоким уровнем выбрасываемых вредных веществ. Кроме того, существуют сложности по регулированию соотношения расхода воздуха и газа при изменении расхода газовоздушной смеси. Это связано с тем, что смешение газа с воздухом происходит только в зоне, расположенной между газовым патрубком и вентилятором, а основной поток воздуха поступает через открытое пространство вентилятора, не смешиваясь с газом до его попадания в вентилятор.The disadvantages of the known device are due to the low quality of the resulting air-gas mixture and, as a consequence, the high level of emitted harmful substances. In addition, there are difficulties in regulating the ratio of air to gas flow when changing the flow rate of the gas-air mixture. This is due to the fact that gas and air are mixed only in the area located between the gas pipe and the fan, and the main air stream enters through the open space of the fan, without mixing with the gas before it enters the fan.

Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является улучшение смесеобразования, качества газовоздушной смеси и упрощение регулирования ее состава.The technical result, the achievement of which the claimed utility model is directed, is to improve the mixture formation, the quality of the gas-air mixture and simplify the regulation of its composition.

Указанный результат достигается тем, что узел подготовки газовоздушной смеси, содержит входной патрубок подачи воздуха из окружающей среды, систему подачи газа в горелку через патрубок подвода газа, вентилятор, согласно полезной модели в корпусе, снабженном патрубком подвода газа и соединенном с входным патрубком подачи воздуха из окружающей среды, установлена труба Вентури, содержащая входной конус, связанный с входным патрубком подачи воздуха из окружающей среды, камеру смешения с выполненными в ней равномерно распределенными и радиально расположенными щелевидными отверстиями, и выходной патрубок, соединенный с вентилятором.The specified result is achieved by the fact that the unit for preparing the gas-air mixture contains an inlet pipe for supplying air from the environment, a system for supplying gas to the burner through a pipe for supplying gas, a fan, according to a utility model, in a housing equipped with a pipe for supplying gas and connected to an input pipe for supplying air from environment, a Venturi pipe is installed, containing an inlet cone connected to an inlet pipe for supplying air from the environment, a mixing chamber with uniformly distributed in it and for the sake of spaced slit-like openings, and an outlet pipe connected to a fan.

Известно, что давление в камере смешения и перепады давления в зонах, расположенных до и после трубы Вентури, связаны постоянным по величине коэффициентом инжекции. Поэтому в случае изменения давления в зоне соединения трубы Вентури с вентилятором, происходящего за счет снижения или увеличения числа оборотов крыльчатки вентилятора, автоматически будет изменяться давление в камере смешения. Расход газа зависит от площади поперечного сечения патрубка подвода газа и от перепада давления в нем. Следовательно, изменение давления в камере смешения при постоянном давлении газа будет пропорционально изменению расхода газа. Таким образом, при изменении расхода воздуха, поступающего из окружающей среды, автоматически изменяется расход нагнетаемого газа, а их соотношение будет оставаться постоянным.It is known that the pressure in the mixing chamber and the pressure drops in the zones located before and after the venturi are connected by a constant injection coefficient. Therefore, in the event of a change in pressure in the zone where the Venturi pipe connects to the fan, which occurs due to a decrease or increase in the number of revolutions of the fan impeller, the pressure in the mixing chamber will automatically change. The gas flow rate depends on the cross-sectional area of the gas supply pipe and on the pressure drop in it. Therefore, the change in pressure in the mixing chamber at a constant gas pressure will be proportional to the change in gas flow. Thus, when the flow rate of air coming from the environment changes, the flow rate of the injected gas automatically changes, and their ratio will remain constant.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемой полезной модели, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемой полезной модели такому условию патентоспособности как «новизна».No technical solutions coinciding with the set of essential features of the claimed utility model have been identified, which allows us to conclude that the claimed utility model conforms to such a patentability condition as “novelty”.

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждено на примере конкретного осуществления заявляемого устройства.The patentability condition "industrial applicability" is confirmed by the example of a specific implementation of the claimed device.

Полезная модель поясняется чертежом, гдеThe utility model is illustrated in the drawing, where

Фиг.1 - вид сбоку узла подготовки газовоздушной смеси в разрезе;Figure 1 is a side view of the site of preparation of the gas mixture in the context;

Фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.Figure 2 - section aa in figure 1.

Заявляемое устройство состоит из входного патрубка 1, служащего для подачи основного воздуха из окружающей среды и соединенного с корпусом 2, в котором выполнен патрубок подвода газа 3, связанный с системой подачи газа (на чертеже не показана). В корпусе 2 установлена труба Вентури, состоящая из входного конуса 4, горловины, выполняющей функцию камеры смешения 5, диффузора 6 и выходного патрубка 7, при этом в камере смешения 5 выполнены равномерно распределенные по ее кольцевой поверхности радиальные щелевидные отверстия 8.1- 8.п.Выходной патрубок 7 трубы Вентури связан с входом вентилятора (на чертеже не показан), входной конус 4 - с входным патрубком 1 подачи воздуха из окружающей среды, а патрубок подвода газа 3 размещен напротив щелевидных отверстий 8.1 - 8.п камеры смешения 5 таким образом, что вектор скорости истекающих из щелевидных отверстий 8.1 - 8.п струй газа перпендикулярен вектору скорости всасываемого воздуха.The inventive device consists of an inlet pipe 1, which serves to supply the main air from the environment and connected to the housing 2, in which a gas supply pipe 3 is made, connected to a gas supply system (not shown in the drawing). In the housing 2, a Venturi pipe is installed, consisting of an inlet cone 4, a neck acting as a mixing chamber 5, a diffuser 6 and an outlet pipe 7, while in the mixing chamber 5 radial slit-like openings 8.1-8 are made evenly distributed over its annular surface. The outlet pipe 7 of the venturi is connected to the inlet of the fan (not shown in the drawing), the inlet cone 4 is connected to the inlet 1 of the air supply from the environment, and the gas supply pipe 3 is located opposite the slit-like openings 8.1 - 8. of the mixing chamber 5 in this way ohm, that the velocity vector flowing from the slit-like openings 8.1 - 8.p gas jets is perpendicular to the velocity vector of the intake air.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В патрубке подвода газа 3 устанавливают давление, равное давлению во входном патрубке 1. После включения вентилятора в выходном патрубке 7 создается разряжение, и воздушный поток из окружающей среды по входному патрубку 1 начинает всасываться в трубу Вентури. Проходя через входной конус 4, поток воздуха ускоряется в камере смешения 5, при этом, в соответствии с законом Бернулли происходит снижение статического давления. Благодаря радиальному распределению щелевидных отверстий 8.1 - 8.п камеры смешения 5, вектор скорости истекающих из них струй газа перпендикулярен вектору скорости всасываемого воздуха, за счет чего происходит подсос газа в камеру смешения 5 и, как следствие, обеспечивается полное смешение основного воздуха и газа.In the gas supply pipe 3, a pressure equal to the pressure in the inlet pipe 1 is set. After the fan is turned on, a vacuum is created in the output pipe 7, and air from the environment through the inlet pipe 1 begins to be sucked into the venturi. Passing through the inlet cone 4, the air flow is accelerated in the mixing chamber 5, while, in accordance with the Bernoulli law, the static pressure decreases. Due to the radial distribution of the slit-like openings 8.1 - 8.p of the mixing chamber 5, the velocity vector of the gas jets emanating from them is perpendicular to the velocity vector of the intake air, due to which the gas is sucked into the mixing chamber 5 and, as a result, the main air and gas are completely mixed.

Кроме того, после запуска горелки происходит саморегуляция постоянного состава газовой смеси, так как при изменении (увеличении или уменьшении) скорости движения поступающего воздуха в камере смешения 5 в соответствии с законом Бернулли происходит уменьшение или увеличение статического давления воздуха и, соответственно, пропорциональное увеличение (уменьшение) подачи газа в камеру смешения 5. Выполнение щелевидных отверстий 8.1 - 8.п равномерно распределенными и радиально расположенными по всей кольцевой поверхности камеры смешения 5 обеспечивает смешение газа с воздухом по всему сечению трубы Вентури, и, как следствие, приводит к полному сгоранию газа, уменьшению его удельного расхода, а также уменьшению токсичности уходящих продуктов горения.In addition, after starting the burner, self-regulation of the constant composition of the gas mixture occurs, since when the velocity of the incoming air in the mixing chamber 5 changes (increases or decreases) in accordance with Bernoulli’s law, there is a decrease or increase in the static air pressure and, accordingly, a proportional increase (decrease ) gas supply to the mixing chamber 5. Making slit-like openings 8.1 - 8.p evenly distributed and radially located over the entire annular surface of the mixing chamber 5 о espechivaet gas mixture with air around the venturi tube section, and, as a consequence, leads to complete combustion of the gas, a reduction of its specific consumption and decrease exhaust toxicity of combustion products.

После торможения газовоздушной смеси в диффузоре 6, протекающего при повышении статического давления, смесь поступает в выходной патрубок 7, выполненный цилиндрическим, в котором происходит выравнивание концентрации газовоздушной смеси по всему объему. Затем смесь подается в вентилятор и после этого нагнетается в горелку.After braking the gas-air mixture in the diffuser 6, which flows with increasing static pressure, the mixture enters the outlet pipe 7, made cylindrical, in which the concentration of the gas-air mixture is equalized throughout the volume. The mixture is then fed to the fan and then pumped into the burner.

Заявляемая полезная модель позволяет улучшить смесеобразование, качество газовоздушной смеси, а также упростить регулирование ее состава.The inventive utility model allows to improve the mixture formation, the quality of the gas-air mixture, and also to simplify the regulation of its composition.

Claims

An air-gas mixture preparation unit including an inlet pipe for supplying air from the environment, a system for supplying gas to the burner through a gas supply pipe, a fan, characterized in that a pipe is installed in the housing provided with a gas supply pipe and connected to the inlet pipe for supplying air from the environment A venturi containing an inlet cone connected with an inlet pipe for supplying air from the environment, a mixing chamber with uniformly distributed and radially located slit-shaped openings s and an outlet connected to the fan.