Огнеструйная горелка

Огнеструйная горелка

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОГНЕСТРУЙНАЯ ГОРЕЛКА, включающая камеру сгорания, кожух, образованную между камерой и кожухом коль цевую полость, форсунку, закрепленную у внешнего конца кожуха крышку с центральным соплом и размеш,енными вокруг последнего наклонными каналами, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности сжигания топлива и разрушения каменных материалов, камера сгорания выполнена с перфорированной стенкой, а наклонные каналы соединены с. кольцевой полостью, причем отношение площадей суммарного поперечного сечения каналов и критического сечения сопла составляет 0,2-0,3, а оси каналов пересекаются с осью сопла за пределами его среза на расстоянии, равном 3-6 диаметрам критического сечения сопла. (Л СП

СООЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

„,Я0„, 1017504 A

g(sg В 28 D 1 00

*; (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3320650/29-33 (22) 27.07.81 (46) 15.05.83. Бюл. № 18 (72) Е. К. Ястребов, Б. К. Стырон и Б. Ф. Шерстюк (71) Казахский политехнический институт им. В. И.,Ленина (53) 679.8.05.621.791.94;03 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 559068, кл. F 23 D 11/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР № 299370, кл. В 28 D 1/00, 1969. (54) (57) ОГНЕСТРУЙНАЯ ГОРЕЛКА, включающая камеру сгорания, кожух, образованную между камерой и кожухом коль цевую полость, форсунку, закрепленную у внешнего конца кожуха крышку с центральным соплом и размещенными вокруг последнего наклонными каналами, отличающаяся тем, что, с целью повышения эффективности сжигания топлива и разрушения каменных материалов, камера сгорания выполнена с перфорированной стенкой, а наклонные каналы соединены с. кольцевой полостью, причем отношение площадей суммарного поперечного сечения каналов и критического сечения сопла составляет 0,2 — 0,3, а оси каналов пересекаются с осью сопла за пределами его среза на расстоянии, равном

3 — 6 диаметрам критического сечения сопла.

1017504

Изобретение относится к термическому разрушению минеральных материалов, в частности к огнеструйным устройствам, и может быть использовано в горном и геологоразведочном деле, в строительной промышленности для бурения, резки и разработки мерзлых грунтов и горных пород.

Известна горелка для сжигания жидкого топлива, включающая корпус с патрубком для воздуха, размещенную в корпусе с зазором камеру сгорания с отверстиями в ее цилиндрической стенке и выходным каналом, форсунку, установленную в торцевой части корпуса, и запальник (1).

Наиболее близкой к предлагаемой является огнеструйная горелка, включающая камеру сгорания, кожух, образованную между камерой и кожухом кольцевую полость, форсунку, закрепленную у внешнего конца кожуха крышку с центральным соплом и размещенными вокруг последнего наклонными каналами (2).

Однако указанные устройства характеризуются недостаточно полным использованием энергии сжигания топлива, что снижает эффективность их работы при разрушении каменных и подобным им материалов.

Цель изобретения — повышение эффективности сжигания топлива и разрушения каменных материалов.

Поставленная цель достигается тем, что в горелке, включающей камеру сгорания, кожух, образованную между камерой и кожухом кольцевую полость, форсунку, закрепленную у. внешнего конца кожуха крышку с центральным соплом и размещенными вокруг последнего наклонными каналами, камера сгорания выполнена с перфорированной стенкой, а наклонные каналы соединены с кольцевой полостью, причем отношение площадей суммарного поперечного сечения каналов и критического сечения сопла составляет 0,2 — 0,3, а оси каналов пересекаются с осью сопла за пределами его среза на расстоянии, равном 3 — 6 диаметрам критического сечения сопла..

Такое конструктивное выполнение огнеструйной горелки позволяет получить факел с высокими термодинамическими пара метрами и более полно дожечь непрореагировавшее в камере горючее непосредственно в зоне его торможения при воздействии на материал, что приводит к снижению энергоемкости и ускорению разрушения обрабатываемого материала.

На чертеже изображена огнеструйная горелка, частичный разрез.

Огнеструйная горелка содержит камеру сгорания 1 с перфорированной стенкой и охватывающим ее кожухом 2, которые одной стороной крепятся на распределительной головке 3 с форсункой 4, а с другой— закрьггы крышкой 6, в теле которой выполнены сквозные наклонные каналы 6, и соединенную с головкой 3 удлинительную штангу 7.

Огнеструйная горелка работает следующим образом.

По газомагистралям (не показаны), проложенным в полости удлинительной штанги

7, горючее и окислитель поступают в распределительную головку 3 и далее через форсунку 4 и образованную между камерой сгорания 1 и кожухом 2 кольцевую полость 8 внутрь камеры сгорания 1.

Поступающий по кольцевой полости 8 окислитель охлаждает стенки камеры сгорания !. Часть нагретого окислителя по каналам 6 в сопловой крышке 5 вводится в факел 9 продуктов сгорания. Горючее в камеру сгорания 1 подается форсункой 4 в количестве, обеспечивающем получение обо5

9 более 0,3 диаметра критического сечения

11 приводит к заметному снижению внутрикамерного давления и создает значительный избыток непрореагировавшего в камере 1 горючего. Термодинамические параметры факела 9 при этом снижаются на45 столько, что дополнительная энергия и ин генсификация теплообмена в области 12 (газ — порода) за счет дожигания в факеле

9 несгоревшего горючего не может компенсировать эти потери и эффективность разрушения забоя,13 скважины снижается.

Уменьшение площади каналов 6 менее

0,2 диаметра критического сечения сопла

11 увеличивает количество поступающего в камеру 1 воздуха, повышает полноту сгорания горючего и термодинамические пара50

55 гащенной топливной смеси с коэффициентом избытка окислителя 0,6 — 0,8. Избыток горючего испаряется, нагревается до тем20 пературы сгорания и вместе с факелом 9 выбрасывается из сопла 10 Лаваля.

Для поддерживания оптимального соотношения между поступлением окислителя в камеру сгорания 1 и факел 9 суммарная площадь поперечного сечения каналов 6 должна составлять 0,2 — 0,3 площади критического сечения 11 сопла 10. При этом

60 — 70 /р окислителя поступает в камеру 1, а остальное — в факел 9 для дожигания избытков горючего.

Вывод каналов 6 в торец крышки 5 за пределы выходного сечения сопла 10 препятствует смешению струй окислителя с факелом 9 и дожиганию топлива в непосредственной близости от сопла 10. Каналы 6 наклонены к оси сопла 10 так, что обеспечивают пересечение струй с осью сопла 10 в точке, удаленной от его среза на расстояние равное 3 — 6 диаметрам критического сечения 11. При этом смещение окислителя с избытком горючего в факеле 9 и дожигание образующейся смеси протекает на ра4о,бочем участке факела 9 в зоне 12 его торможения в разрушаемую среду.

Увеличение суммарной .площади сечения каналов 6 для ввода воздуха в факел

1017504

Составитель А. Прямков

Редактор Т. Митейко Техред И. Верес Корректор А. Ильин

Заказ 3449/17 Тираж 589 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 метры факела 9, снижает количество дожигаемой топливной смеси в зоне 12 торможения факела 9. Эффективность разрушения минеральной среды ниже, чем при соотношении площадей каналов 6 и критического сечения 11, равного 0,2 — 0,3, которое обеспечивает не только сравнительно высокие термодинамические параметры факела 9, но и максимальную . активность реакций дожигания.

Перемещение зоны дожигания по длине факела 9 достигается изменением угла ввода струй воздуха. При вводе воздуха в факел 9 на сверхзвуковом участке сопла

10 Лаваля, энергия от реакции дожигания выделяется выше зоны 12 торможения факела 9 в забой екважины 13 и не оказывает существенного влияния на эффективность разрушения.

Когда реакция дожигания заканчивается выше зоны торможения, т. е. когда оси каналов 6 с осью сопла 10 пересекаются у его среза, эффективность разрушения также снижается.

Наибольшая эффективность дожигания достигается в том случае, когда точка пересечения осей каналов 6 и сопла 10 удалена от его среза на расстояние, равное 3 — 6

5 диаметрам критического сечения 11 сопла 10.

Поскольку процесс дожигания топлива носит вибрационный характер, в зоне 12 торможения факела 9 в забое 13 происходит периодическое увеличение 1,3 — 1,5 раза удельных тепловых потоков на разрушаемую поверхность. Эффективность использования энергии горючего при этом возрастает в 1,2 — 2,0 раза в зависимости от свойств .разрушаемой поверхности обрабатываемого

15 материала.

Предлагаемая огнеструйная горелка снижает энергоемкость разрушения при бурерении скважин в горных породах и мерзлых грунтах до 0,9 — 4,9 кДж/смз, повышает производительность на 15 — 20%, а .также снижает в 1,2 — 1,3 раза удельные затраты топлива на единицу объема разрушаемого материала.