Устройство для контроля пламени

(12) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ведомство РЕСПУБШ/ПСИ БЕЛАРУСЬ(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЛАМЕНИУстройство для контроля пламени, содержащее корпус, соединенный с- источником избыточного давления сжимаемою рабочего тела,импульсные трубки отбора давлений, соединенные с дифференциальным пневматическим преобразователем, отличающееся тем, что содержит генератор основной закрученной струи и генератор экранной закрученной струи, связанный с рубашкой охлаждения, и щелевое сопло струйной завесы, причем генератор основной(71) Заявитель Татарское производственное объединение энергетики и электрификаЦПИ (НИ)(73) Патентообладатель Власов Игорь Иванович, Хайруллин Рафик Гумарович, Шкедов Владшшр Михайлович (КН)закрученной струи выполнен в виде последоватешано соединенных цилиндрической камеры ЗЗКРУЧИВЕНИЯ С ТЗШВНЦИЗЗШНЫМИ СОПЛЗМИ,цилиндрического н конического диффузоров,а генератор экранной закрученной струи выПОЛНВН В ВИДЕ ШНСКОВОГО ЗНВИХРИТСЛЯ.Риикус Э.К. Защита котлоагрегатов при потускнен и погасании факела в топке.М. Информэнерш.-с.64.Изобретение относится к области приборостроения и используется в системах управления различными топочными устройствами, в частности горелками котлоатретатов.Целью изобретения является повышение надежности.На чертеже приведена принципиальная схема устройства.Устройство для контроля пламени содержит источник 1 избыточного давления сжимаемого рабочего тела (воздуха), дифференциальный пневматический преобразователь 2, корпус З,соединенный с источником 1, генератор 4 основной закрученной струи, шелевое сопло 5 струйной завесы, отверстие 6 отбора статического давления основною закрученного потока,отверстия 7 отбора статического давления в топке, соединенные с импульсными трубками,генератор 8 экранной закрученной струи и рубашку 9 охлаждения. Генератор 4 основной закрученной струи вьшолнен в виде последовательно соединенных цилиндрической камеры 10 закручивания с тангенциальными соплами,цилиндрического диффузора 11 и конического диффузора 12.Устройство работает следующим образом.При отсутствии горения в месте установки устройства, т.е. в потоке основной горелки,температура рабочего тела устройства и температура потока основной горелки низки и примерно равны (если устройство питается воздухом, отбираемым перед шибером основной горелки, то в точности равны). В закрученном потоке камеры 10 и цилиндрического диффузора 11 элементов генератора 4 основной закрученной струи и приосевой части устанавливается разрежение, при оптимальном соотношении размеров генератора величина разрежения значительна и может достигать 140 от величины избыточною давления сжитагшя.Под действием этого разрежения таз (воздух) из топочного объема втекает в цилиндрический диффузор и вступает в Массообмен с рабочим телом устройства. Здесь термин диффузор используется чтобы подчеркнуть особенность рабочего процесса в элементе 11, в котором имеет место повышение статического давления в направлении течения. При этом втекающий газ также закручивается в твердые частицы,содержащиеся в основном потоке, под действием центробежных сил отбрасываются к периферии цилиндрического диффузора 11,где имеется высокочастотный пристенный поток в направлении устройства. Твердые частицы отбрасьгваются пристенным потоком назад в топку. Глубина проникновения твердых частиц ограничена и при оптимальном соотношении размеров генератора основною закрученного потока они не могут достигнуть камеры 10 и там отложиться.Крупные частицы имеют глубину пронгпсновения меньше, чем мелкие, а в камеру из топочного объема по приосевой зоне разрежения может попасть только чистый газ, но и он после смешения с рабочим телом устройства выдувается назад в топку.На холодном, призмерно изотермическом режиме, в Центре камеры устанавливается разрежение, вегшчина которого зависит от расхода рабочего тела, избыточного давления пнтаьшя и соотношения геометрических размеров устройства. Велдичина давления, отбирает-того через отверстие 6, оказывается существенно меньше,чем давление, отбираемое через отверстие 7. Дифферегщиальвъй пневматический преобразователь 2, подсоединенный к эгтгш отверстиям,разъезжает контакт.После воспламенения из топочного объема в цилиндрический диффузор 11 начинают вытекать горячие продукты сгорания. Картина течения в генераторе основного закрученного потока не меняется твердые частицы и продукты термической деструкции топлива попрежнему отбрасываются к периферии диффузора и выдуваются в топку. Однако, торячие продукты сгорания, проникающие в диффузор 11 и камеру 9, вступают в теплообмен с рабочим телом устройства, нагревая последний, а это приводит к увеличению приведенного расхода смеси - параметра, определяющего гидравлическое сопротивление выходной части тракта генератора основной закрученной струи, преимущественно Цилиндрического диффузора. Последнее приводит к повышению давления перед ним, разрежение пропадает и давление перед отверстием 6 становится выше давления перед отверстием 7. Мембрана дифференциального пневматического преобразователя 2 прогибается в противоположную сторону и замыкает контакт, т.к. знак перепада давления меняется на противоположный.Вышеупомянутые особенности взаимодействия закручешгого потока рабочего тела со средой в топочном объеме делают работу устройства нечувствительной к запьшенносги этой среды.Конический диффузор 12 служит для эвакуации отработавшего рабочего тела в виде тонкой расширяющейся струи конический формы с тем, чтобы освободить путь для протока горячих продуктов сгорания к цилиндрическому диффузору Полный угол конического диффузора целесообразно выполнять в пределах 90-180. Если устройство устанавливается под утлом или спутно по отношению к потоку горелки, то угол диффузора делают относительно малым(90-120), а если устройство используется во встречных потоках, то большим (120-180). Рабочее тело, покидающее цилиндрическийдиффузор, благодаря эффекту прилипания струи к стенке (эффект известный в аэродинамике как эффект Коанда) следует в направлении, заданном стенкамн диффузора,при этом скорость в нем уменьшается, а статическое давление растет. При отсутствии конического диффузора в неблагоприятных условиях (обдув боковым сносящим потоком) СТруЯ МОЖЕТ ОТОРБЗТЬСЯ ОТ СТСНОК, И ХОЛОДНОВ рабочее тело может попасть в цилиндрический диффузор, что может нарушить работу устройства. Если же поток, горение в котором контролируется, направлен навстречу струе,истекающей из устройства, то подобное исключено, и в ионическом диффузора нет необходимости.Генератор 8 закрученной струн, выполненный в виде шнекового завихрителя, служит для эвакуации в виде расширяющейся струи конической формы той части рабочего тела,которая протекает через рубашку охлаждения части устройства, погружаемой в зону горения.Если это рабочее тело выпускать в виде кольцевой струи без закрутки, то при взаимодействии этой струи с основной струей может образоваться замкнутая рециркуляционная зона, заполненная холодным рабочим телом,приток горячих продуктов сгорания к цилиндрическому днффузору прекратится и работа устройства нарушается. Закрутка экранной струи приводит к тому, что экранная струя не смывает основную струю в замкнутую рециркуляционную зону и работа устройства не нарушается.Щелевое сопло 5 служит для формирования наружной струйной завесы для защиты погружаемой в топку части устройства от воздействия высокотемпературных продуктов сгорания.Кроме того, наружная струйная завеса способствует уменьшению отложе продуктов термической деструкции на упогружаемой в20 топку части устройства при работе на мазуте.Государственное патентное ведомство Республики Беларусъ.