RU2118205C1

RU2118205C1 - Edipol burner

Info

Publication number: RU2118205C1
Application number: RU96124512A
Authority: RU
Inventors: Б.Г. Полиградов
Original assignee: Индивидуальное частное предприятие фирма "Эдип"
Priority date: 1996-12-30
Filing date: 1996-12-30
Publication date: 1998-08-27

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: vortex chamber of burner has toroidal convexity directed inside and changing to surface of liquid nozzle. Radius of toroidal surface is equal to 0.7-1.5 of radius of vortex chamber in its initial cross section. Liquid swirler may be made separately from liquid nozzle and may be mounted for axial displacement towards vortex chamber under action of incoming flow of liquid being sprayed. Liquid swirler may be also provided with slots located in body of its tail portion having form of hollow cylinder mounted in central hole of body by slide fit. Transversal size of each slot is lesser than any size of tangential passages of liquid swirler. EFFECT: enhanced economical efficiency due to reduction of time required for replacement of worn parts; improved quality of spraying. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике распыливания жидкости и может быть использовано в химической, металлургической, энергетической и других отраслях промышленности. The invention relates to techniques for spraying liquids and can be used in the chemical, metallurgical, energy and other industries.

Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является форсунка, содержащая корпус с центральным отверстием для распыливаемой жидкости и периферийными отверстиями для распыливающего агента, завихритель жидкости с тангенциальными каналами, распылитель с тангенциальными каналами для завихривания распыливающего агента, установленный с образованием с завихрителем вихревой камеры, переходящей с жидкостное сопло, и выходное сопло, размещенное снаружи и выступающее за пределы жидкостного сопла (1). The closest to the invention in technical essence and the achieved result is a nozzle containing a housing with a central hole for the sprayed liquid and peripheral holes for the spraying agent, a fluid swirl with tangential channels, a spray with tangential channels for swirling the spraying agent, installed with the formation of a swirl chamber passing from the liquid nozzle, and an output nozzle located outside and protruding beyond the liquid nozzle (1).

Недостатком этой форсунки является кавитационое разрушение металла на границе между тангенциальными каналами и вихревой топливной камерой, которое изменяет расходную характеристику форсунки, что приводит к нарушению соотношения расходов жидкость (топливо) - распыливающий агент (воздух) и в конечном итоге к ухудшению экономических показателей топочного процесса. Требуется частая (не реже одного раза в месяц) замена изношенных деталей новыми. Изготовление этих деталей из порошков карбидов ванадия и других дефицитных материалов несколько смягчает проблему, но кардинального решения не дает. The disadvantage of this nozzle is the cavitation destruction of the metal at the boundary between the tangential channels and the vortex fuel chamber, which changes the flow rate characteristic of the nozzle, which leads to a violation of the ratio of the liquid (fuel) - atomizing agent (air) flow rates and, ultimately, to the deterioration of the economic performance of the combustion process. Frequent (at least once a month) replacement of worn parts with new ones is required. The manufacture of these parts from powders of vanadium carbides and other scarce materials somewhat softens the problem, but does not give a radical solution.

Задачей изобретения является повышение износоустойчивости деталей, ответственных за расходную характеристику форсунки, т.е. топливного завихрителя, вихревой камеры и топливного сопла. The objective of the invention is to increase the wear resistance of the parts responsible for the flow characteristics of the nozzle, i.e. fuel swirl, swirl chamber and fuel nozzle.

Поставленная задача достигается за счет того, что в форсунке, содержащей корпус с центральным отверстием для распыливаемой жидкости и периферийными отверстиями для распыливающего агента, завихритель жидкости с тангенциальными каналами, распылитель с тангенциальными каналами для завихривания распыливающего агента, установленный с образованием с завихрителем вихревой камеры, переходящей в жидкое сопло, и выходное сопло, размещенное снаружи и выступающее за пределы жидкостного сопла, согласно изобретению вихревая камера выполнена с тороидальной выпуклостью, обращенной внутрь и переходящей в поверхность жидкостного сопла, причем радиус тороидальной поверхности выбран равным 0,7 - 1,5 радиуса вихревой камеры в ее начальном поперечном сечении. The problem is achieved due to the fact that in the nozzle containing the housing with a central hole for the sprayed liquid and peripheral holes for the spraying agent, a fluid swirl with tangential channels, a spray with tangential channels for swirling the spraying agent, installed with the formation of a swirl swirl chamber, passing in the liquid nozzle, and the output nozzle placed outside and protruding beyond the liquid nozzle, according to the invention, the swirl chamber is made with S. Slavyanov.Spheroidal convexity facing inwardly and passing into a fluid nozzle surface, wherein the radius of the toroidal surface is selected to be 0.7 - 1.5 of radius of the swirl chamber in its initial cross-section.

Кроме того, завихритель жидкости выполнен отдельно от жидкого сопла и установлен с возможностью осевого перемещения к вихревой камере под действием набегающего потока распыливаемой жидкости. In addition, the liquid swirl is made separately from the liquid nozzle and is mounted with the possibility of axial movement to the vortex chamber under the action of the oncoming flow of the sprayed liquid.

Также завихритель жидкости выполнен со щелями, расположенными в теле его хвостовой части, имеющей форму полого цилиндра, размещенного по скользящей посадке в центральном отверстии корпуса, причем поперечный размер каждой щели выбран меньшим любого размера тангенциальных каналов завихрителя жидкости. Also, the fluid swirl is made with slots located in the body of its rear part, having the shape of a hollow cylinder, placed on a sliding fit in the central hole of the housing, the transverse dimension of each slit being chosen smaller than any size of the tangential channels of the swirl of the fluid.

Сущность изобретения поясняется на чертежах, где на фиг.1 изображена форсунка, продольный разрез, на фиг.2 - вид слева, по стрелке А. The invention is illustrated in the drawings, where in Fig.1 shows a nozzle, a longitudinal section, in Fig.2 is a left view, along arrow A.

Форсунка содержит корпус 1 с центральным отверстием 2 для распыливаемой жидкости и периферийными отверстиями 3 для распыливающего агента, завихритель 4 жидкости с тангенциальными каналами 5, распылитель 6 с тангенциальными каналами 7 для завихривания распыливающего агента, установленный с образованием с завихрителем 4 вихревой камеры 8, переходящей в жидкостное сопло 9, и выходное сопло 10, размещенное снаружи и выступающее за пределы жидкостного сопла 9. The nozzle comprises a housing 1 with a central opening 2 for the sprayed liquid and peripheral openings 3 for the spraying agent, a swirl of fluid 4 with tangential channels 5, a sprayer 6 with tangential channels 7 for swirling the spraying agent, installed to form a swirl chamber 4, turning into swirling 4, turning into a liquid nozzle 9, and an output nozzle 10 located outside and protruding beyond the liquid nozzle 9.

Вихревая камера 8 выполнена с тороидальной выпуклостью, обращенной внутрь и переходящей в поверхность жидкостного сопла 9, причем радиус r₁ тороидальной поверхности выбран равным 0,7 - 1,5 радиуса r₂ вихревой камеры 8 в ее начальном поперечном сечении.The vortex chamber 8 is made with a toroidal bulge facing inward and passing into the surface of the liquid nozzle 9, and the radius r _{1 of the} toroidal surface is chosen equal to 0.7 - 1.5 radius r _{2 of the} vortex chamber 8 in its initial cross section.

Завихритель 4 жидкости выполнен отдельно от жидкостного сопла 9 и установлен с возможностью осевого перемещения к вихревой камере 8 под действием набегающего потока распыливаемой жидкости. The swirl 4 of the liquid is made separately from the liquid nozzle 9 and is mounted with the possibility of axial movement to the vortex chamber 8 under the influence of the oncoming flow of the sprayed liquid.

Завихритель 4 выполнен со щелями 11, расположенными в теле его хвостовой части, имеющей форму полого цилиндра, размещенного по скользящей посадке в центральном отверстии 2 корпуса 1, причем поперечный размер каждой щели 11 выбран меньшим любого размера тангенциальных каналов 5 завихрителя 4 жидкости. The swirler 4 is made with slits 11 located in the body of its rear part, having the form of a hollow cylinder, placed on a sliding fit in the central hole 2 of the housing 1, the transverse dimension of each slit 11 being chosen smaller than any size of the tangential channels 5 of the swirl 4 of the liquid.

Выходное сопло 10 установлено в корпусе 1 с образованием кольцевого канала 12. The output nozzle 10 is installed in the housing 1 with the formation of the annular channel 12.

При работе форсунки жидкое топливо поступает через центральное отверстие 2 корпуса 1 в щели 11 завихрителя 4, прижимает своим динамическим напором завихритель 4 к распылителю 6 и, пройдя сквозь щели 11 в радиальном направлении, поступает в тангенциальные каналы 5, на выходе из которых приобретает вращательное движение и движется по поверхности r₁, которая совпадает с вектором скорости вращающегося потока жидкости к соплу 9. Совпадение формы поверхности вихревой камеры 8 с вектором скорости вихря жидкости исключает местные завихрения, приводящие к кавитационным явлениям, что значительно увеличивает срок службы завихрителя 4 и распылителя 6.During the operation of the nozzle, liquid fuel enters through the central opening 2 of the housing 1 in the slit 11 of the swirl 4, presses the swirl 4 with its dynamic pressure to the atomizer 6 and, passing through the slots 11 in the radial direction, enters the tangential channels 5, at the outlet of which it acquires rotational motion and moves on the surface r ₁ which coincides with the rotating fluid flow velocity vector to the nozzle 9. The coincidence of the surface shape of the vortex chamber 8 with the vortex fluid velocity vector eliminates local turbulence, resulting ue to cavitation phenomena, which greatly extends the life of the swirler 4 and the nozzle 6.

Из сопла 9 жидкость истекает конусной струей в виде пленки, распадающейся на капли, подпадающие под воздействие распыливающего агента, который через отверстия 3, кольцевой канал 12 и тангенциальные каналы 7 подводится к начальному участку конусной струи жидкости, смешивается с ней и движется вдоль конусной поверхности сопла 10. From the nozzle 9, the liquid flows out in a conical stream in the form of a film that breaks up into droplets falling under the influence of a spraying agent, which, through the openings 3, the annular channel 12 and the tangential channels 7, is supplied to the initial section of the conical liquid stream, mixes with it and moves along the conical surface of the nozzle ten.

Совпадение формы поверхности вихревой камеры 6 с направлением вихревого потока жидкости (по существу с формой вихря) позволяет избежать кавитационных явлений и потерь энергии, связанных с этими явлениями. Это дает два положительных эффекта. Во-первых, снимает проблему кавитационного износа, вследствие чего расходная характеристика форсунки не изменяется во времени, а во-вторых, сохраняется энергия для дробления капель, т.е. качество распыла в какой-то степени повышается. И то, и другое повышает экономичность топочного процесса при рассмотрении его в длительном временном режиме. Ведь в этом случае снижаются и расходы на замену изношенных деталей форсунки. The coincidence of the surface shape of the vortex chamber 6 with the direction of the vortex fluid flow (essentially with the shape of the vortex) avoids cavitation phenomena and energy losses associated with these phenomena. This has two positive effects. Firstly, it removes the problem of cavitation wear, as a result of which the flow rate characteristic of the nozzle does not change in time, and secondly, energy is saved for droplet crushing, i.e. spray quality is improved to some degree. Both that, and another increases profitability of the furnace process when considering it in a long time mode. Indeed, in this case, the costs of replacing worn nozzle parts are also reduced.

Изготовить распылитель с такой формой вихревой камеры возможно лишь в случае, если тангенциальные каналы, где поток жидкости приобретает вращательное движение, выполнены в отдельной детали завихрителя. Это создает технологическую возможность для обработки тороидальной поверхности вихревой камеры на обычном технологическом оборудовании. It is possible to produce a sprayer with this form of a vortex chamber only if the tangential channels, where the fluid flow acquires a rotational motion, are made in a separate part of the swirl. This creates a technological opportunity for processing the toroidal surface of the vortex chamber on conventional technological equipment.

За счет сокращения затрат на замену изношенных деталей и стабильности налаженного топочного процесса применительно к котлу блока 300 мВт, имеющему 16 горелок. Экономический эффект от применения данной конструкции форсунок составляет 1 • 10⁹ руб. в год по состоянию на 01.10.94.By reducing the cost of replacing worn parts and the stability of the established firing process in relation to a 300 mW boiler unit with 16 burners. The economic effect of the use of this design of nozzles is 1 • 10 ⁹ rubles. per year as of 01.10.94.

Claims

\ \\ 1 1. A nozzle containing a housing with a central opening for the sprayed liquid and peripheral openings for the spraying agent, a fluid swirl with tangential channels, a spray with tangential channels for swirling the spraying agent, installed to form a swirl vortex chamber passing into the fluid nozzle and an output nozzle located outside and protruding beyond the fluid nozzle, characterized in that the vortex chamber is made with a toroidal convex facing inward and passing a fluid nozzle surface, wherein the radius of the toroidal surface is selected to be 0.7 - 1.5 of radius of the swirl chamber in the initial cross-section. \\\ 2 2. The nozzle according to claim 1, characterized in that the liquid swirl is made separately from the liquid nozzle and is mounted with the possibility of axial movement to the vortex chamber under the action of the oncoming flow of the sprayed liquid. \\\ 2 3. The nozzle according to claim 1, characterized in that the fluid swirl is made with slots located in the body of its rear part, having the shape of a hollow cylinder, placed along a sliding fit in the central hole of the housing, the transverse dimension of each slot being smaller any size of the tangential channels of the fluid swirler.