Огнеструйная горелка для разрушения минеральных сред

 

Изобретение относится к горной промти и предназначено для термического бурения шпуров, резки и поверхностной обработки горных пород. Цельповышение надежности работы огнеструйной горелки для разрушения минеральных сред при использовании в качестве горючего пропанбутановых газовых смесей Огнеструйнач горелка для разрушения минеральных сред включает размещенные в корпусе 1 коакс - ально с кольцевыми зазорами 2, 3 промежуточную камеру /К/ 4 и К 5 сгорания На нижнем торце корпуса 1 закреплен сопловой аппарат с соплом. На верхнем торце К 5 закреплена распределительная головка /РГ/ 7 с кольцевой К 8, которая образована проточкой в РГ 7 и стенками К 5 сгорания Приспособление для смешения горючего и окислителя выполнено в виде струйного эжектора с рабочим 9 и выходным 10 соплами и расположенной в РГ 7 всасывающей К 11. Последняя сообщена с магистралью /М/ 12 для подвода горючего и через осевой канал 13 смещения в PF 7 выполненный с диффузором 14 на его выходе, и выходное сопло 10 - с внутренней полостью 6 К 5 В связи с тем, что пропаи-бутзновая газовая смесь по М 12 попадает в зону разряжзния, давления в М 12 поддерживают на минимально возможном уровне Это резко снижает вероятность конденсации паров бутановой фракции в ней 1 ил гшигьЭ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК! ()! фь О

Ю

ГОСУДАРСТ8ЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4658184/03 (22) 02,03.89 (46) 15.04,91. Бюл. N 14 (71) Московский горный институт (72) А.Ф.Алексеев, С.А.Гончаров, А,ВДугарцыренов, Р.Е.Морит, Г.А.Янченко и Т.И.Янченко (53) 622.243.94 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 207175, кл, Е 21 С 37/16, 1966.

Авторское свидетельство СССР

N. 1048102, кл, Е 21 В 7/14, 1982. (54) ОГНЕСТРУЙНАЯ ГОРЕЛКА ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ СРЕД (57) Изобретение относится к горной промти и предназначено для термического бурения шпуров, резки и поверх iocTHoA обработки горных пород, Цель — повышение надежности работы огнеструйной горелки для разрушения минеральных сред при использовании в качестве горючего пропанбутановы". газовых смесей. Огнеструйная горелка для разрушения минеральных сред

Изобретение относится к горной промышленности и предназначено для термического бурения шпуров, резки и поверхностной обработки горных пород.

Цель изобретения — повышение надежности работы огнеструйной горелки для разрушения минеральных сред при использовании в качестве горючего пропанбутановых газовых смесей.

На чертеже изображена огнеструйная горелка для разрушения минеральных сред, Огнеструйная горелка для разрушения минеральных сред содержит размещенные,,5U 1641972 А1

isIIs Е 21 В 7/14, Е 21 С 37/16, В 28 О 1/CG включает размещенные в корпусе 1 коакс:. ально с кольцевыми зазорами 2, 3 промежуточную камеру /К/ 4 и К 5 сгорания, На нижнем торце корпуса 1 закреплен сопловой аппарат с соплом. На верхнем торце К 5 закреплена распределительная головка

/РГ/ 7 с кольцевой К 8, которая образована проточкой в РГ 7 и стенками К 5 сгорания.

Приспособление для смешения горючего и окислителя выполнено в виде струйного эжектора с рабочим 9 и выходным 10 соплами и расположенной в РГ 7 всасывающей К

11, Последняя сообщена с магистралью /M/

12 для подвода горючего и через осевой канал 13 смещения в РГ 7, выполненный с диффузором 14 на его выходе, и выходное сопло 10 — с внутренней полостью 6 К 5. В связи с тем, что пропав-бутановая газовая смесь по M 12 попадает в зону разряжения, давления в M 12 поддерживают на миниMBJIbHo возможном уровне. Это резко снижает вероятность конденсации паров бутановой фракции в ней. 1 ил. в корпусе 1 коаксиально с кольцевыми зазорами 2 и 3 промежуточную камеру 4 и камеру 5 сгорания. На нижнем торце корпуса 1 закреплен сопловой аппарат (не показан) с соплом для истечения продуктов сгорания из внутренней полости 6 камеры 5 сгорания.

На верхнем торце камеры 5 сгорания закреплена распределительная головка 7 с кольцевой камерой 8, которая образована проточкой в распределительной головке 7 и, стенками камеры 5 сгорания, Приспособление для смешения горючего, в качестве которого используется пропан-бутановая газовая смесь, и окислителя, например воз1641972 духа, выполнено в виде струйного эжектора с рабочим 9 и выходным 10 соплами и расположенной в распределительной головке 7 всасывающей камеры 11. Всасывающая камера 11 сообщена с магистралью 12 для подвода горючего и через осевой канал 13 смешения в распределительной головке 7, выполненный с диффузором 14 на его выходе, и выходное 10 соппо с внутренней полостью 6 камеры 5 сгорания. При этом на выходе сопла 10 может быть установлена сетка 15, размер ячеек которой (предпочтительно) не превышает 1 мм. Магистраль 16 для подвода окислителя сообщена с рабочим 9 соплом струйного эжектора и через кольцевой зазор 2, кольцевой зазор 3, входное отверстие 17 кольцевой камеры 8 и выходные каналы 18 кольцевой камеры 8 с внутренней полостью 6 камеры 5 сгорания, Магистраль 12 для подвода горючего имеет выход во всасывающую камеру 11 струйного эжектора. Рабочее 9 сопло этого эжектора ориентировано в сторону набегающего потока в магистрали 16 для подвода окислителя. В результате часть потока окислителя из магистрали 16 попадает в рабочее

9 сопла струйного эжектора автоматически.

Объем окислителя, проходящего через струйный эжектор, и соответственно количество эжектируемого горючего в виде пропан-бутановой газовой смеси зависит от размеров проходных сечений всех каналов этого эжектора и их аэродинамических сопротивлений, Объем проходящего через струйный эжектор окислителя должен быть таким, чтобы на выходе из эжектора выходила газовоздушная смесь с содержанием горючего выше верхнего предела его воспламеняемости в воздухе. Это позволит избежать явления проскока пламени из полости 6 к меры 5 сгорания в диффузор 14 канала 13 см шения струйного эжектора, Для этого также в выходном 10 сопле эжектора установлена и сетка 15, размеры ячеек которой не и;эевышают 1 мм.

Для пропана верхний предел воспламеняемости в смеси с воздухом составляет

9,5 об.;4, а для бутана 8,4 об. д, Принимая во внимание, что используемые в технике эжекторы позволяют на 1 M активного газа з эжектировать до 30 м пассивното газа, з можно получать газовоздушные смеси с содержанием горючего газа в воздухе большим, чем его предел воспламеняемости, т.е. более 10.

Формирование горючей смеси с коэффициентом избытка воздуха, близким единице, осуществляется непосредственно во внутренней полости 6 камеры 5 сгорания при поступлении в нее окислителя из камеры 8 через ее выходные каналы 18 и из кольцевого зазора 3 между промежуточной камерой 4 и камерой 5 сгорания через отверстия 19, 5, Кольцевая камера 8 выполнена в распределительной головке 7 таким образом„ что ее верхнее и нижнее основания образованы конструктивными элементами самой распределительной головки 7, а вертикаль10 ные цилиндрические стенки — корпусом канала смешения 13 с диффузором 14 струйного эжектора. Входное отверстие 17 кольцевой камеры 8 соединено с кольцевым зазором 3 между промежуточной камерой 4

15 и камерой 5 сгорания, а ее выходные каналы

18 — с внутренней полостью 6, что позволяет пропускать через кольцевую камеру 8 определенное. количество подогретого в кольцевом зазоре 3 окислителя, который, омывая

20 корпус канала 13 смешения с диффузором

14, нагревает его и соответственно проходящий внутри поток газовоздушной смеси. В результате ликвидируется возможность конденсации паров бутановой, а тем более

25 и пропановой фракций в канале 13 смешения с диффузором 14 струйного эжектора.

Количество пропускаемо о через кольцевую камеру 8 подогретого окислителя подбирается экспериментально.

30 Для обеспечения воспламенения образуемой в камере сгорания 3 топливной смеси воздушно-огнеструйная горелка снабжена электрозапапьным устройством (не показано).

35 Огнеструйная горелка для разрушения минеральных сред работает следующим образом.

B горелку попадают окислитель — сжатый воздух с расходом, обеспечивающим надеж40 ное воспламенение топливной смеси в камере 5 сгорания горелки от работающего в момент запуска горелки электрозапального устройства, Часть этого воздуха из магистрали 16 автоматически попадает в рабочее со45 пло 9 струйного эжектора, а далее в канал 13 смешения, диффузор 14, выходное сопло 10 и внутреннюю полость 6 камеры 5 сгорания.

Выходящий из рабочего сопла 9 воздушный поток создает во всасывающей камере 11

50 струйного эжектора зону разряжения, Открывают магистраль 12 для подвода горючего, в которую из резервуара (не показан) или из испарителя проточного типа (не показан) поступает газовая фаза горючего, 55 т.е. пропан-бутановая газовая смесь. Из магистрали 12 пропан-бутановая газовая смесь попадает во всасывающую камеру 11, а оттуда в канал 13 смешения, где смешивается е воздушным потоком, выходящим из рабочего сопла 9 струйного эжектора, а далее в канал

1641972

13 смешения, диффузор 14, выходное сопло

10 и внутреннюю полость 6 камеры 5 сгорания. Выходящий из рабочего сопла 9 воздушный поток создает во всасывающей камере 11 струйного эжектора зону разряжения.

Открывают магистраль 12 для подвода горючего, в которую иэ резервуара или проточного типа поступает газовая фаза горючего, т.е. пропан-бутановая газовая смесь, Из магистрали 12 пропан-бутановая газовая смесь попадает во всасывающую камеру 11, а оттуда в канал 13 смешения, где смешивается с воздушным потоком, выходящим иэ рабочего сопла 9 струйного эжектора, Получаемая гаэовоздушная смесь попадает в полость 6 камеры 5 сгорания. Количество подаваемой во всасывающую камеру 11 пропан-бутановой газовой смеси регулируется установленными в магистрале 12 дросселями (не показан ы) и. подбирается таким образом, чтобы на режиме запуска из выходного сопла 10 струйного эжектора выходила гаэовоздушная смесь с содержанием пропан-бутановой газовой смеси, превышающим верхний предел ее воспламеняемости в воздухе. Это делает невозможным проскок пламени в струйный эжектор из полости 6 камеры 5 сгорания в момент воспламенения в ней топливной смеси. Этому же препятствует и металлическая сетка 15. Дополнительное необходимое количество сжатого воздуха подается в полость 6 камеры 5 сгорания из кольцевого зазора 3 через отверстия 19 в стенках камеры 5 сгорания и через кольцевую камеру 8.

В связи с тем, что пропан-бутановая газовая смесь иэ магистрали 12 попадает в зону разряжения, давление в этой магистрале поддерживают на минимально возможном уровне. Это резко снижает вероятность конденсации паров бутановой фракции в ней, На режиме запуска давление в полости

6 камеры 5 сгорания относительно невелико (примерно в 2 — 4 раза меньше, чем на рабочем режиме). Поэтому на режиме запуска вероятность конденсации паров бутановой фракции в канале 13 смещения и диффузоре

14 также практически исключается, так как сжатый воздух иэ компрессора имеет избыточную температуру несколько десятков градусов.

После воспламенения топливной смеси в полости 6 камеры 5 сгорания с помощью электрозапального устройства горелки некоторое время поддерживается в работе на режиме запуска. После прогревания стенок камеры 5 сгорания и соответствующего подогрева воздуха и корпуса канала 13 смешения и диффузора 14 до необходимых

55 пределов увеличивают расходы сжатого воздуха и пропан-бутановой газовой смеси до выхода горелки на рабочий режим, При выходе на рабочий режим давление в полости 6 камеры 5 сгорания горелки повысится до номинальных величин 0,45—

0,7 МПа, а расходы сжатого воздуха и пропан-бутановой газовой смеси станут максимальными. Однако это не приведет к росту давления в магистрали 12 для подвода горючего, так как увеличение расхода пропан-бутановой газовой смеси происходит за счет снижения аэродинамического; сопротивления магистрали 12 (будут открываться установленные в этой магистрале дросселя) и за счет повышения степени разряжения во всасывающей камере 11 струйного эжектора. Последнее происходит автоматически по мере увеличения расхода воздуха через рабочее сопло 9 струйного эжектора.

Повышение давления в камере сгорания на рабочем режиме приведет к росту статического давления в диффузоре 14 струйного эжектора. Однако на рабочем режиме в кольцевую камеру 8 уже будет поступать воздух, нагретый в зазоре 3 между промежуточной камерой 4 и камерой 5 сгорания до нескольких сот градусов. Поэтому газовоздушный поток в канале 13 смешения и диффуэоре 14 будет нагреваться до температур, исключающих конденсацию паров бутановой фракции в этом потоке и на рабочем режиме.

Для более точного регулирования расходами проходящих через струйный эжектор потоков сжатого воздуха и пропан-бутановой газовой смеси струйный эжектор может быть выполнен с изменяющимися выходящими сечениями рабочего сопла 9 и всасывающей камеры 11. Конструкции таких эжекторов в технике известны.

При необходимости они могут быть установлены и в предлагаемой горелке.

Формула изоáретения

Огнеструйная горелка для разрушения минеральных сред, включающая размещенные в корпусе коаксиально с кольцевыми зазорами промежуточную камеру и камеру сгорания, сопловой аппарат, распределительную головку с кольцевой камерой, приспособление для смешения горючего и окислителя с расположенным в распределительной головке осевым каналом смешения, магистраль для подвода окислителя, которая сообщена с приспособлением для смешения горючего и окислителя и через кольцевой зазор между корпусом и промежуточной камерой, кольцевой зазор между промежуточной камерой и камерой сгорания и кольцевую камеру распределительной

1641972

Составитель А.Толстов

Редактор М.Васильева Техред M.MîðIåíòàë Корректор T.Ïàëìé

Заказ 1427 Тираж 393 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета flo изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нас., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патен !.", г. Ужгород. yri.l агарина, 101 головки с внутренней полостью камеры сгорания, и сообщенную с приспособлением для смешения горючего и окислителя магистраль для подвода горючего, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью повышения надежности ее работы при использовании в качестве горючего пропан-бутановых газовых смесей, приспособление для смешения горючего и окислителя BblfloJIHGHQ в вице струйного эжектора с рабочим и выходным соплами и расположенной в распределительной головке всасывающей камеры, а канал смешения распределительной головки

Выполнен с диффузором на его выходе и сообщен с выходным соплом струйного зжектора, при этом рабочее сопло струйного зжектора сообщено с магистралью для

5 подВОда Окислителя, а Васывэ!Ощая камера сообщена с магистра IblG для подвода гор:очего и с каналом смешения распределительНОЙ ГОЛОВКИ, ПРИЧЯМ Ub! ÕOÄIIUÎ ° ОПЛО струйного зжектора сообщено с внутренней

10 полостью камсры сгорания, а ",.знал: смешения распределительной головки располох<ен коаксиально внутри ее кольцевой камеры.