Каталитическая горелка (варианты)

 

Использование: устройства каталитического сжигания жидкого топлива могут применяться в различных отраслях народного хозяйства, где необходим взрывопожаробезопасный автономный источник тепла. Сущность изобретения: горелка содержит корпус 1 и расположенные в нем каталитическую насадку 2, пористый теплоизолятор 8, внутри которого вертикально установлен трубчатый испаритель 3 с коллектором 5 в виде трубчатых ответвлений со сквозными отверстиями 6 для выхода пара. На нижнем конце испарителя 3 имеется отверстие 9 для выхода жидкого топлива во время розжига горелки. Металлическая горелка может быть выполнена с испарителем 3 в виде змеевика с отверстиями 7 для выхода пара на верхних поверхностях змеевика и отверстиями 8 для выхода жидкого топлива во время розжига на его нижних поверхностях. 2 с. п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к устройствам каталитического сжигания жидкого топлива и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, где необходим взрывопожаробезопасный автономный источник тепла, в частности, для подогрева двигателей автомобилей в зимнее время года, а также для сушки лакорасочных покрытий и т.д.

Известен каталитический нагреватель, содержащий подключенный к источнику топлива корпус с каталитической насадкой, снабженный пусковым нагревателем [1] Недостатком является наличие дополнительного топливоподающего устройства, подключенного к автономному источнику топлива, что усложняет и удорожает конструкцию и эксплуатацию.

Известна также каталитическая горелка, содержащая корпус с каталитической насадкой, внутри которой размещена электроспираль [2] Недостатком является наличие отдельного пускового топливного коллектора.

Наиболее близким техническим решением, принятым за прототип, является каталитическая горелка, содержащая корпус с расположенной в нем каталитической насадкой, снабженной электродвигателем и образующей с задней стенкой корпуса полость, в которой размещен вертикальный распределительный коллектор, соединенный с верхним концом трубчатого испарителя, расопложенного в каталитической насадке. Нижний конец трубчатого испарителя соединен с источником топлива через регулятор уровня, а электронагреватель размещен по периферии коллектора испарителя [3] Недостатком горелки является наличие отделочного испарителя, расположенного в слое катализатора и подача в него топлива с нижнего конца. Из-за перегрева испарителя в слое катализатора при наличии на его входе столба жидкого топлива происходит быстрое закоксование его внутренней полости, что снижает надежность устройства.

Недостатком также является неравномерное распределение паров топлива по внутренней поверхности катализатора, связанное с тем, что в пустой полости, образуемой задней стенкой корпуса и каталитической насадкой, пары топлива, выходящие из коллектора как более тяжелые, чем воздух, опускаются вниз и, следовательно, имеют большую концентрацию в нижней части этой полости и меньшую в верхней. Это может привести к взрыву, загрязнению окружающей среды и снижает эффективность работы горелки.

Устройство по прототипу имеет также недостаток в том, что требует достаточно мощного пускового электронагревателя и, соответственно, значительного расхода электроэнергии для запуска в работу. Это связано с тем, что необходимо исключительно за счет электроэнергии прогреть всю массу горелки, включая испаритель и коллектор, до температуры, достаточной для образования необходимого количества паров топлива, которое из испарителя должно поступить в коллектор, не сконденсировавшись в нем, а из коллектора на внутреннюю поверхность катализатора.

Целью изобретения является создание каталитическую горелку с такими элементами конструкции и их связями, которые позволили бы повысить надежность запуска и работы горелки, предотвратить взрывоопасность горелки и загрязнение окружающей среды, а также сэкономить электроэнергию.

Это достигается созданием каталитической горелки, содержащей корпус, расположенные в нем каталитическую насадку, вертикально размещенный трубчатый испаритель с топливоприемным концом, коллектор с отверстиями для выхода пара и электронагреватель, при этом горелка содержит размещенный в корпусе пористый теплоизолятор, трубчатый испаритель, вертикально установленный внутри пористого теплоизолятора, коллектор, выполненный в виде сообщенных с внутренней полостью испартеля трубчатых ответвлений, с отверстиями для выхода пара, электронагреватель, установленный между каталитической насадкой и пористым теплоизолятором, при этом испаритель имеет отверстие для выхода жидкого топлива во время розжига на конце, противоположном его топливоприемному концу, отверстия для выхода пара на трубчатых ответвлениях выполнены сквозными.

Второй вариант каталитической горелки содержит корпус, расположенные в нем каталитическую насадку, вертикально установленный трубчатый испаритель с топливоприемным концом и электронагреватель, при этом согласно изобретению в корпусе размещен пористый теплоизолятор, внутри которого вертикально установлен трубчатый испаритель, электронагреватель размещен между каталитической насадкой и пористым изолятором, трубчатый испаритель представляет собой вертикально установленный змеевик с отверстиями для выхода пара на верхних поверхностях змеевика со стороны его топливоприемного конца, отверстия для выхода жидкого топлива во время розжига, выполненные на нижней поверхности змеевика.

Отличительной особенностью каталитической горелки является наличие в ней пористого теплоизолятора, который предназначен для распределения жидкого топлива в момент розжига. Другой отличительной особенностью горелки является конструктивное совмещение испарителя и коллектора, что обеспечивает эффективный запуск и надежную работу каталитической горелки, а также простоту в изготовлении и эксплуатации.

Отличием изобретения от прототипа является размещение топливоприемного конца испарителя сверху, т.е. подачу жидкого топлива сверху вниз, а в известной каталитической горелке топливо подается снизу.

В первом варианте конструктивного выполнения каталитической горелки на нижней конце испарителя может быть не одно, а несколько отверстий для выхода жидкого топлива во время розжига. Кроме того, жидкое топливо из указанного отверстия (отверстий) вытекает во время розжига горелки, а после ее запуска из указанных отверстий выходит пар.

Во втором варианте конструктивного выполнения каталитической горелки на нижней поверхности змеевика может быть выполнено одно или несколько отверстий для выхода жидкого топлива во время розжига, это влияет на эффективность запуска горелки и зависит от того, размещен ли испаритель строго вертикально (одно отверстие) или имеется отклонение от вертикали (несколько отверстий).

На фиг. 1 изображена схема каталитической горелки в виде трубчатого испарителя с ответвленным коллектором вид спереди в разрезе; на фиг.2 схема каталитической горелки в виде трубчатого испарителя с ответвленным коллектором вид сбоку в разрезе; на фиг.3 схема каталитической горелки с испарителем в вимде змеевика вид спереди в разрезе; на фиг.4 схема каталитической горелки с испарителем в виде змеевика вид сбоку в разрезе.

Каталитическая горелка (фиг.1 и 2) состоит из корпуса 1 с расположенными в нем каталитической насадкой 2, вертикально размещенным трубчатым испарителем 3 с топливоприемным концом 4, коллектором 5 с отверстиями 6 для выхода пара и электронагревателем 7. В корпусе 1 размещен пористый теплоизолятор 8, внутри которого вертикально установлен трубчатый испаритель 3 с коллектором 5 в виде сообщенных с его внутренней полостью трубчатых ответвлений с отверстиями 6. Электронагреватель установлен между каталитической насадкой 2 и пористым теплоизолятором 8. испаритель 3 имеет отверстие 9 для выхода жидкого топлива во время розжига в нижнем конце. Отеверстия 6 для выхода пара выполнены сквозными на ветвях коллектора 5.

Каталитическая горелка (фиг.3 и 4) содержит корпус 1 с расположенными в нем каталитической насадкой 2, вертикально установленным трубчатым испарителем 3 с топливоприемным концом 4 и электронагревателем 5. В корпусе 1 размещен пористый теплоизолятор 6, внутри которого вертикально установлен трубчатый испаритель 3. Электронагреватель 5 размещен между каталитической насадкой 2 и пористым теплоизолятором 6. Трубчатый испаритель 3 выполнен в форме вертикально установленного змеевика с отверстиями 7 для выхода пара, выполненными на верхних поверхностях змеевика со стороны его топливоприемного конца 4. Отверстия (отверстие) 8 для выхода жидкого топлива во время розжига выполнены на нижних поверхностях змеевика.

Каталитическая горелка (фиг.1 и 2) работает следующим образом.

Дозированное количество жидкого топлива (бензин) подают сверху в испаритель 3 с коллектором 5. Оно стекает вниз, вытекает через отверстие (отверстия) 9 и впитывается пористым теплоизолятором 8. При этом включается электронагреватель 7, который разогревает прилегающие к нему участки каталитической насадки 2 до ее рабочей температуры и испаряет топливо с пористого теплоизолятора. Пары топлива попадают на разогретые участки каталитической насадки 2, и на них начинается процесс окисления паров топлива кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. После начала этой каталитической реакции электронагреватель 7 отключают. Дальнейший разогрев каталитической насадки 2 и испарителя 3 с коллектором 5 осуществляется уже толко за счет тепла, выделяемого при окислении паров топлива.

По мере прогрева испарителя 3 с коллектором 5 внутри него образуются пары топлива, которые выходят наружу через отверстия 6 в ветвях коллектора 5 и, проходя сквозь слой пористого теплоизолятора 8, поступают на каталитическую насадку 2. Этот процесс достаточно быстро распространяется на всю массу каталитической насадки 2, и горелка выходит на рабочий режим.

Наличие слоя теплоизоляции 8 между каталитической насадкой 2 и испарителем 3 с коллектором 5 способствует более равномерному распространению паров топлива и не допускает перегрева последнего, а, следовательно, коксообразования внутри испарителя 3 с коллектором 5.

Для остановки работы горелки достаточно перекрыть подачу в нее топлива.

Каталитическая горелка (фиг.3 и 4) работает следующим образом.

Дозированное количество жидкого топлива (бензин) подают сверху в испаритель 3 через топливоприемный конец 4. Оно стекает вниз и через отверстия (отверстие) 8 впитывается пористым теплоизолятором 6. При этом включается электронагреватель 7, который разогревает прилегающие к нему участки каталитической насадки 2 до ее рабочей температуры и испаряет топливо с пористого теплоизолятора. Пары топлива попадают на разогретые участки каталитической насадки 2, и на них начинается процесс окисления паров топлива кислородом воздуха с выделением значительного количества тепла. После начала этой каталитической реакции электронагреватель 5 отключают. Дальнейший разогрев каталитической насадки 2 и испарителя 3 осуществляется уже только за счет тепла, выделяемого при окислении паров топлива. По мере нагрева испарителя 3 внутри него образуются пары топлива, которые выходят наружу через отверстия 7 змеевика и, проходя сквозь слой пористого теплоизолятора 6, поступают на каталитическую насадку 2. Этот процесс достаточно быстро распространяется на всю массу каталитической насадки, и горелка выходит на рабочий режим.

Формула изобретения

1. Каталитическая горелка, содержащая корпус с расположенными в нем каталитической насадкой, вертикально размещенным трубчатым испарителем с топливоприемным концом, коллектором с отверстиями для выхода пара и электронагревателем, отличающаяся тем, что она снабжена размещенным в корпусе пористым теплоизолятором, внутри которого вертикально установлен трубчатый испаритель с коллектором в виде сообщенных с его внутренней полостью трубчатых ответвлений с отверстиями для выхода пара, электронагреватель установлен между каталитической насадкой и пористым теплоизолятором, причем испаритель выполнен с отверстием для выхода жидкого топлива во время розжига на конце, противоположном его топливоприемному концу, а отверстия для выхода пара выполнены сквозными.

2. Каталитическая горелка, содержащая корпус с расположенными в нем каталитической насадкой, вертикально установленным трубчатым испарителем с топливоприемным концом и электронагревателем, отличающаяся тем, что она снабжена размещенным в корпусе пористым теплоизолятором, внутри которого вертикально установлен трубчатый испаритель, электронагреватель размещен между каталитической насадкой и пористым теплоизолятором, а трубчатый испаритель выполнен в форме вертикально установленного змеевика с отверстиями для выхода пара, выполненными на верхних поверхностях змеевика со стороны его топливоприемного конца, и с отверстиями для выхода жидкого топлива во время розжига, выполненными на нижней поверхности змеевика.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4