RU2213298C1 - Burner unit - Google Patents
Burner unitInfo
- Publication number
- RU2213298C1 RU2213298C1 RU2002126957A RU2002126957A RU2213298C1 RU 2213298 C1 RU2213298 C1 RU 2213298C1 RU 2002126957 A RU2002126957 A RU 2002126957A RU 2002126957 A RU2002126957 A RU 2002126957A RU 2213298 C1 RU2213298 C1 RU 2213298C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- capillary structure
- air supply
- supply nozzle
- end part
- combustion chamber
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Wick-Type Burners And Burners With Porous Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области энергетики, в частности горелочным устройствам, и может быть использовано в автомобильной промышленности. The invention relates to the field of energy, in particular burner devices, and can be used in the automotive industry.
Известна испарительная горелка встроенного отопителя автомобиля, патент DE 4003090 C1, фирмы WEBASTO [1]. Испарительная горелка работает на жидком топливе. В ее конструкции между передней стенкой опорной конструкции для корпуса с адсорбирующей поверхностью, к которому подается горючее, и корпусом с адсорбирующей поверхностью расположен делительный диск с отверстиями, причем отверстия равномерно распределены по всей поверхности диска. Такая конструкция позволяет достичь равномерного распределения топлива на основе капиллярного эффекта между опорной конструкцией и делительным диском. Диск выполнен из стали при помощи перфорирования и имеет толщину ~ 0,1 мм.Known vapor burner built-in heater of the car, patent DE 4003090 C 1 , company WEBASTO [1]. Evaporative burner runs on liquid fuel. In its design, a dividing disk with holes is located between the front wall of the supporting structure for the housing with an absorbent surface to which fuel is supplied and the housing with an absorbent surface, the holes being evenly distributed over the entire surface of the disk. This design allows you to achieve a uniform distribution of fuel based on the capillary effect between the supporting structure and the dividing disk. The disk is made of steel by perforation and has a thickness of ~ 0.1 mm.
Однако данное устройство позволяет обеспечить равномерность распределения топлива по испарительному элементу только при одновременном выполнении двух условий. Первое - горелочное устройство ориентировано перпендикулярно поверхности земли, и второе - испарительный элемент выполнен в виде диска и топливо подается в центральную точку. However, this device allows you to ensure uniform distribution of fuel in the evaporation element only if two conditions are met simultaneously. The first - the burner device is oriented perpendicular to the surface of the earth, and the second - the evaporation element is made in the form of a disk and fuel is supplied to a central point.
Данные условия не реализуются при горизонтальной ориентации горелочных устройств и в широко распространенных устройствах с центральным вводом воздуха в топочную камеру, в которых испарительный элемент выполнен в виде кольца. These conditions are not realized in the horizontal orientation of the burner devices and in widespread devices with a central air inlet into the combustion chamber, in which the evaporation element is made in the form of a ring.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению, выбранным в качестве прототипа, является горелочное устройство [2], содержащее топочную камеру с цилиндрической ограничительной стенкой по периметру, с торцевой ограничительной стенкой, в которой выполнено центральное отверстие, с входящим коаксиально с осью в топочную камеру соплом подачи воздуха, на боковой поверхности которого выполнено не менее двух рядов разнесенных по высоте сопла одинаковых по количеству и симметрично размещенных продольных щелевых отверстий, формирователь вихревых потоков, расположенный между соплом подачи воздуха и испарительной капиллярной структурой, состоящей из цилиндрической и плоской частей, размещенных на внутренней поверхности топочной камеры, штуцер для установки свечи накаливания, жаровую трубу и стабилизатор пламени. The closest technical solution to the present invention, selected as a prototype, is a burner device [2] containing a combustion chamber with a cylindrical boundary wall around the perimeter, with an end boundary wall in which a central hole is made, with a nozzle entering coaxially with the axis into the furnace chamber air supply, on the side surface of which at least two rows of nozzles spaced along the height of the same number of symmetrically placed longitudinal slotted holes are made, ormirovatel vortex flows, disposed between the air supply nozzle and the vaporization capillary structure consisting of a cylindrical and flat parts arranged on the inner surface of the combustion chamber, a nozzle for mounting the glow plug, the flame tube and the flame stabilizer.
Характерной особенностью горелочных устройств испарительного типа являются сравнительно малые размеры топочной камеры. Топливо в зону горения топочной камеры поступает в виде пара, что обеспечивает возможность эффективного горения с высокой мощностью тепловыделения. A characteristic feature of evaporative-type burners is the relatively small size of the combustion chamber. The fuel enters the combustion zone of the combustion chamber in the form of steam, which makes it possible to efficiently burn with high heat output.
Соответственно в тех нагревательных устройствах, где важное значение имеют габариты, например а автономных автомобильных предпусковых подогревателях, широко применяются горелочные устройства именно испарительного типа. Однако существенным недостатком, снижающим надежность работы известных устройств испарительного типа, является зависимость процесса горения от расположения испарительной капиллярной структуры относительно точки ввода жидкого топлива. В большинстве случаев испарительная капиллярная структура выполнена в виде плоского диска или кольца. Ввод топлива осуществляется либо в центр диска, либо в верхнюю точку на внешнем диаметре кольцевой испарительной капиллярной структуры. Распределение топлива по объему капиллярной структуры определяется совокупным действием ряда факторов, среди которых определяющее значение имеют капиллярные свойства испарительной структуры, сила тяжести, вязкость и температура испарения жидкого топлива, интенсивность отвода паров от поверхности капиллярной структуры в зону горения, интенсивность и характер ее прогрева. Accordingly, in those heating devices where dimensions are important, for example, in autonomous automobile prestarting heaters, burner devices of the evaporative type are widely used. However, a significant drawback that reduces the reliability of the known devices of the evaporative type is the dependence of the combustion process on the location of the evaporative capillary structure relative to the entry point of liquid fuel. In most cases, the evaporative capillary structure is made in the form of a flat disk or ring. The fuel is introduced either at the center of the disk or at the upper point on the outer diameter of the annular evaporative capillary structure. The distribution of fuel over the volume of the capillary structure is determined by the combined action of a number of factors, among which the capillary properties of the evaporative structure, gravity, viscosity and temperature of evaporation of liquid fuel, the rate of vapor removal from the surface of the capillary structure to the combustion zone, the intensity and nature of its heating are of decisive importance.
С учетом вышеизложенного в известных устройствах осуществляется один из трех вариантов распределения жидкого топлива по объему испарительной капиллярной структуры (см. фиг.1). In view of the foregoing, in the known devices one of three variants of the distribution of liquid fuel by volume of the evaporative capillary structure is carried out (see figure 1).
При распределении, соответствующем фиг.1а, масса жидкого топлива распределена между объемной фазой полностью заключенной внутри испарительной капиллярной структуры и поверхностной фазой в виде тонкой пленки, покрывающей поверхность элементов капиллярной структуры. Совокупная поверхность капиллярной структуры характеризуется очень большой площадью поверхности и соответственно большая суммарная площадь жидкой пленки формирует интенсивный поток пара. Выделяющаяся при этом теплота обеспечивает температуру жидкого топлива в пределах ниже температуры кипения. In a distribution corresponding to FIG. 1 a, the mass of liquid fuel is distributed between the bulk phase completely enclosed within the evaporative capillary structure and the surface phase in the form of a thin film covering the surface of the elements of the capillary structure. The total surface of the capillary structure is characterized by a very large surface area and, accordingly, a large total area of the liquid film forms an intense vapor flow. The heat released in this case provides the temperature of the liquid fuel in the range below the boiling point.
Это обстоятельство имеет принципиальное значение, поскольку при кипении происходит разбрызгивание жидкой фазы. Вследствие малых размеров топочной камеры капли жидкости не успевают испариться и с потоком продуктов сгорания попадают на поверхность теплообменника и выхлопной трубы, где образуют сажистые выделения. Кроме того, часть мелких испаряющихся капель попадает с выхлопными газами в атмосферу. На самой же испарительной капиллярной структуре в результате кипения выделяются смолистые вещества, приводящие к ее постепенному закоксовыванию. This circumstance is of fundamental importance, since the liquid phase is sprayed upon boiling. Due to the small size of the combustion chamber, liquid droplets do not have time to evaporate and with the flow of combustion products fall on the surface of the heat exchanger and exhaust pipe, where they form sooty emissions. In addition, part of the small evaporating droplets enters the atmosphere with exhaust gases. On the very evaporative capillary structure, resinous substances are released as a result of boiling, leading to its gradual coking.
При распределении жидкого топлива, соответствующего 1б и 1в, часть объемной фазы выступает за пределы испарительной структуры и в силу малой (по сравнению с суммарной площадью элементов капиллярной структуры) площади поверхности теплота испарения не может скомпенсировать нагрев объемной жидкой фазы и предотвратить процесс закипания. В результате вступают в действие все отмеченные выше процессы, сопровождающие кипение жидкого топлива в топочной камере горелок испарительного типа. In the distribution of liquid fuel corresponding to 1b and 1c, part of the bulk phase extends beyond the limits of the evaporative structure and, due to the small (compared to the total area of the elements of the capillary structure) surface area, the heat of vaporization cannot compensate for the heating of the bulk liquid phase and prevent the process from boiling. As a result, all the processes mentioned above, which accompany the boiling of liquid fuel in the combustion chamber of evaporative-type burners, take effect.
Существующие ограничения на допустимые пределы ориентации отопителей с известными горелочными устройствами испарительного типа обусловлены тем, что при поворотах отопителей относительно оси в устройствах изменяется характер распределения жидкого топлива (см. фиг.2). Очевидно, что если топливо подается не в верхнюю точку, то, во-первых, распределение топлива осуществляется не симметрично, во-вторых, большая часть объемной фазы скапливается в нижней части испарительного элемента и при некотором угле поворота формируется "лужа". The existing restrictions on the permissible orientation limits of heaters with known burner-type burner devices are due to the fact that when the heaters rotate about the axis, the nature of the distribution of liquid fuel changes in the devices (see figure 2). Obviously, if the fuel is not supplied to the upper point, then, firstly, the distribution of fuel is not symmetrical, and secondly, most of the bulk phase accumulates in the lower part of the evaporation element and a "puddle" is formed at a certain angle of rotation.
Для повышения надежности работы горелочных устройств испарительного типа необходимо изменить конструкцию испарительной капиллярной структуры таким образом, чтобы при широком диапазоне изменения положения горелочного устройства в пространстве жидкое топливо оставалось локализованным внутри капиллярной структуры. To increase the reliability of the operation of evaporative-type burner devices, it is necessary to change the design of the evaporative capillary structure so that, over a wide range of changes in the position of the burner device in space, the liquid fuel remains localized inside the capillary structure.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение мощности горелочного устройства. The technical result of the invention is to increase the power of the burner device.
Технический результат достигается тем, что горелочное устройство, содержащее топочную камеру с цилиндрической ограничительной стенкой по периметру, с торцевой ограничительной стенкой, в которой выполнено центральное отверстие, с входящим коаксиально с осью в топочную камеру соплом подачи воздуха, на боковой поверхности которого выполнено не менее двух рядов разнесенных по высоте сопла одинаковых по количеству и симметрично размещенных продольных щелевых отверстий, формирователь вихревых потоков, расположенный между соплом подачи воздуха и испарительной капиллярной структурой, состоящей из цилиндрической и торцевой частей, размещенных на внутренней поверхности топочной камеры, жаровую трубу, стабилизатор пламени и штуцер для установки свечи накаливания, дополнительно содержит размещенные друг над другом соосные с соплом подачи воздуха два кольцевых элемента, между которыми размещена торцевая часть испарительной капиллярной структуры, по внутреннему диаметру примыкающие к соплу подачи воздуха, а по внешнему - к цилиндрической части испарительной капиллярной структуры, нижний кольцевой элемент размещен на торцевой поверхности топочной камеры, в кольцевых элементах, в торцевой части испарительной капиллярной структуры и торцевой ограничительной стенке топочной камеры выполнены соосные отверстия, соединяющие топочную камеру со штуцером свечи накаливания, причем отверстия в кольцевых элементах имеют диаметры больше, чем диаметр отверстия в торцевой части испарительной капиллярной структуры, на верхней поверхности нижнего кольцевого элемента вокруг соосного отверстия выполнена кольцеобразная концентрическая канавка и не менее двух соосных с соплом подачи воздуха кольцеобразных канавок, соединенных между собой симметрично размещенными радиальными канавками, причем одна из радиальных канавок проходит в направлении, соединяющем ось сопла подачи воздуха с осью отверстия патрубка ввода топлива, торцевая часть испарительной капиллярной структуры имеет форму плоского кольца с перпендикулярными расположенными симметрично оси сопла подачи воздуха выступами, в верхнем кольцевом элементе выполнены щелевые отверстия конгруентные сечению перпендикулярных выступов на торцевой части испарительной капиллярной структуры. The technical result is achieved in that the burner device comprising a combustion chamber with a cylindrical boundary wall around the perimeter, with an end boundary wall in which a central hole is made, with an air supply nozzle entering coaxially with the axis into the combustion chamber, at least two of which are made on the side surface rows of nozzles spaced along the height of the same number and symmetrically placed longitudinal slotted holes, a vortex flow former located between the feed nozzle in of air and an evaporative capillary structure consisting of a cylindrical and end parts located on the inner surface of the combustion chamber, a flame tube, a flame stabilizer and a fitting for installing a glow plug, additionally contains two ring elements coaxial with the air supply nozzle, between which are placed the end part of the evaporative capillary structure adjacent in inner diameter to the air supply nozzle, and in the outer to the cylindrical part of the evaporative capillary st of the structure, the lower annular element is placed on the end surface of the combustion chamber, in the annular elements, in the end part of the evaporative capillary structure and the end boundary wall of the combustion chamber, coaxial holes are made connecting the combustion chamber to the fitting of the glow plug, and the holes in the ring elements have diameters larger than the diameter of the hole in the end of the evaporative capillary structure, on the upper surface of the lower annular element around the coaxial hole is made ring-shaped concentric groove and at least two ring-shaped grooves coaxial with the air supply nozzle and connected to each other by symmetrically placed radial grooves, one of the radial grooves extending in the direction connecting the axis of the air supply nozzle with the axis of the opening of the fuel inlet pipe, the end part of the evaporative capillary structure has the shape of a flat ring with perpendicular protrusions arranged symmetrically to the axis of the air supply nozzle; slotted holes of the congruent are made in the upper ring element cross sections perpendicular to the projections on the end portion of the capillary structure of the evaporator.
Конструкция предлагаемого устройства представлена на фиг.3:
1 - цилиндрическая ограничительная стенка топочной камеры, 2 - торцевая ограничительная стенка топочной камеры, 3 - сопло подачи воздуха, 4 - цилиндрическая часть испарительной капиллярной структуры, 5 - формирователь вихревых потоков, 6 - штуцер свечи накаливания, 7 - жаровая труба, 8 - стабилизатор пламени, 9 - верхний кольцевой элемент, 10 - торцевая часть испарительной капиллярной структуры с перпендикулярными выступами, 11 - нижний кольцевой элемент, 12 - соосное отверстие; 13 - свеча накаливания; 14 - патрубок ввода топлива.The design of the proposed device is presented in figure 3:
1 - cylindrical restrictive wall of the combustion chamber, 2 - end restrictive wall of the combustion chamber, 3 - air supply nozzle, 4 - cylindrical part of the evaporative capillary structure, 5 - swirl flow shaper, 6 - glow plug fitting, 7 - flame tube, 8 - stabilizer flame, 9 - upper annular element, 10 - end part of the evaporative capillary structure with perpendicular protrusions, 11 - lower annular element, 12 - coaxial hole; 13 - glow plug; 14 - pipe for fuel injection.
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
В предлагаемой конструкции испарительная капиллярная структура состоит из трех элементов. Первый элемент - перпендикулярные выступы на торцевой части испарительной капиллярной структуры 10. Эти выступы в топочной камере ориентированы вдоль воздушных струй, формируемых нижним рядом отверстий сопла подачи воздуха 3. Высокая температура в рабочей зоне топочной камеры и интенсивное обдувание воздушными струями из сопла подачи воздуха 3 обеспечивают высокую мощность испарения. In the proposed design, the evaporative capillary structure consists of three elements. The first element is the perpendicular protrusions on the end part of the evaporative
Второй элемент - плоская часть торцевой испарительной капиллярной структуры 10 экранирована от рабочего объема топочной камеры верхним кольцевым элементом 9 и непосредственного участия в формировании паров топлива не принимает. The second element is the flat part of the end evaporative
Функция этого элемента капиллярной структуры состоит в доставке жидкого топлива к перпендикулярным выступам из системы сообщающихся канавок в нижнем кольцевом элементе 11. Исключение составляет небольшой неэкранированный верхним кольцевым элементом участок поверхности вокруг отверстия над свечой накаливания 13, испарение с которого служит для осуществления начальной стадии розжига. The function of this element of the capillary structure is to deliver liquid fuel to perpendicular protrusions from the system of communicating grooves in the
Третий элемент - цилиндрическая часть испарительной капиллярной структуры 4. The third element is the cylindrical part of the evaporative capillary structure 4.
При полном заполнении всех каналов жидкое топливо равномерно распределено по всему объему капиллярной структуры и не зависит от ориентации испарительного элемента в пространстве. When all channels are completely filled, liquid fuel is evenly distributed throughout the entire volume of the capillary structure and does not depend on the orientation of the evaporating element in space.
Для поддержания данного равномерного распределения необходимо, чтобы количество поступающего жидкого топлива было несколько больше, чем количество топлива, превращаемого в пар на перпендикулярных выступах 10. В этом случае весь объем плоской части капиллярной структуры и все канавки полностью заполнены жидким топливом. To maintain this uniform distribution, it is necessary that the amount of incoming liquid fuel be slightly larger than the amount of fuel converted to steam on
Избыточное количество топлива перетекает в цилиндрическую часть испарительной капиллярной структуры 4, растекается по поверхности ее и, испаряясь, поступает в зону горения. Excess fuel flows into the cylindrical part of the evaporative capillary structure 4, spreads over its surface and, evaporating, enters the combustion zone.
Источники информации
1. Патент фирмы WEBASTO DE 4003090 С1.Sources of information
1. Patent of the company WEBASTO DE 4003090 C1.
2. Е.А. Кордит. Патент РФ 2181462 "Горелочное устройство". 2. E.A. Cordite. RF patent 2181462 "Burner device".
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002126957A RU2213298C1 (en) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | Burner unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002126957A RU2213298C1 (en) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | Burner unit |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2213298C1 true RU2213298C1 (en) | 2003-09-27 |
Family
ID=29777975
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002126957A RU2213298C1 (en) | 2002-10-10 | 2002-10-10 | Burner unit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2213298C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2643404C1 (en) * | 2014-03-20 | 2018-02-01 | Вебасто Се | Vaporizing burner |
| US10234136B2 (en) | 2014-03-20 | 2019-03-19 | Webasto SE | Evaporator burner for a mobile heating unit operated using liquid fuel |
| US10302298B2 (en) | 2014-03-20 | 2019-05-28 | Webasto SE | Evaporator burner arrangement for a mobile heater operated with liquid fuel |
| US10544935B2 (en) | 2014-03-20 | 2020-01-28 | Webasto SE | Evaporator burner for a mobile heating device operated with liquid fuel |
-
2002
- 2002-10-10 RU RU2002126957A patent/RU2213298C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2643404C1 (en) * | 2014-03-20 | 2018-02-01 | Вебасто Се | Vaporizing burner |
| US10113742B2 (en) | 2014-03-20 | 2018-10-30 | Webasto SE | Evaporator burner |
| US10234136B2 (en) | 2014-03-20 | 2019-03-19 | Webasto SE | Evaporator burner for a mobile heating unit operated using liquid fuel |
| US10302298B2 (en) | 2014-03-20 | 2019-05-28 | Webasto SE | Evaporator burner arrangement for a mobile heater operated with liquid fuel |
| US10544935B2 (en) | 2014-03-20 | 2020-01-28 | Webasto SE | Evaporator burner for a mobile heating device operated with liquid fuel |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US2385833A (en) | Fuel vaporizer for jet propulsion units | |
| CA1159356A (en) | Method and device for producing microdroplets of fluid | |
| ES2691709T3 (en) | Fuel combustion | |
| RU2006119429A (en) | GAS BURNER WITH SMALL EMISSION OF POLLUTANTS | |
| RU2213298C1 (en) | Burner unit | |
| US4155700A (en) | Liquid fuel burners | |
| CN110594743B (en) | Mixed fuel burner for burning low-heat-value waste gas by using high-heat-value waste liquid | |
| US3592577A (en) | Apparatus for promoting complete combustion | |
| RU2040731C1 (en) | Fuel gasification burner | |
| RU2656178C1 (en) | Mobile heating device with a burner device with a film evaporator | |
| US3266550A (en) | Apparatus for burning oil with a high carbon to hydrogen ratio | |
| US4280806A (en) | Prevaporizing oil burner and method | |
| RU2213297C1 (en) | Burner unit | |
| RU113336U1 (en) | BURNER | |
| US3764255A (en) | Vaporizing fuel oil burner | |
| RU2209371C1 (en) | Burner apparatus | |
| RU2239128C1 (en) | Burner unit | |
| KR100840537B1 (en) | Cyclone Generator for Liquid Fuel Burner and Burner Using That | |
| RU2206829C1 (en) | Burner unit | |
| RU2206827C1 (en) | Burner unit | |
| RU2181462C1 (en) | Burner device | |
| JP2860282B2 (en) | Liquid combustion burner | |
| RU2209373C1 (en) | Burner apparatus | |
| JP2561382B2 (en) | Low NOx burner | |
| RU213379U1 (en) | Evaporative type burner |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20111011 |