Устройство (варианты) и способ растапливания снега, а также узел с пусковой горелкой и накопительный поддон для такого устройства

Изобретение относится к оборудованию для растапливания снега. Узел с пусковой горелкой содержит топливную горелку, имеющую регулируемую выходную мощность горения и наконечник для облегчения выхода продуктов сгорания, и камеру сгорания, имеющую первую часть, сообщающуюся по существу с обеспечением воздухонепроницаемости с топливной горелкой и окружающую наконечник, и вторую часть, которая имеет такую форму и размеры, позволяющие разместить ее в резервуаре или баке для растапливания снега. Камера сгорания имеет множество выпускных отверстий, образованных во второй ее части для обеспечения выхода продуктов сгорания из топливной горелки в резервуар или бак. Узел с пусковой горелкой также включает в себя узел воздушного охлаждения, предназначенный для подачи воздуха для охлаждения, по меньшей мере, первой части камеры сгорания. Обеспечивается зажигание горелки без первоначальной подачи воды в качестве охлаждающего средства. 6 н. и 24 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

Настоящее изобретение относится к оборудованию для растапливания снега и, более точно, к усовершенствованиям в обычных снеготаялках, в которых используется тепло для обеспечения таяния и, следовательно, избавления от большого количества снега. В частности, изобретение относится к устройству для растапливания снега, которое обеспечивает возможность зажигания горелки без исходной подачи воды в качестве охлаждающего средства.

В устройствах для растапливания снега, известных в данной области техники, обычно используется горелка или узел с горелкой для подачи тепла к растапливающей снег среде, обычно воде. Затем нагретую среду используют различными способами для обеспечения таяния снега.

В патенте Канады №780673 и патенте США №3187743 раскрыто устройство для растапливания снега, широко известное в данной области техники. Данное устройство включает в себя резервуар и узел с топливной горелкой. Узел с горелкой включает в себя проходящую вниз трубу, которая окружает наконечник топливной горелки. Проходящая вниз труба выполнена с отверстием в нижней части для выпуска газообразных продуктов сгорания из боковых сторон и с закрывающей пластиной, расположенной над ее концом на небольшом расстоянии от него. Трубчатый корпус, или перегородка, выполнен вокруг проходящей вниз трубы с нижним отверстием и с верхним отверстием в заданном месте над нижним концом проходящей вниз трубы, предназначенным для выпуска газообразных продуктов сгорания и горячей воды. Узел с горелкой расположен внутри резервуара, в который снег вводят для таяния. При эксплуатации подают воду до заданной высоты в резервуаре, зажигают горелку, и выпускают газообразные продукты сгорания вниз из наконечника горелки по проходящей вниз трубе и наружу через нижние отверстия под водной поверхностью. Газообразные продукты сгорания при выходе из "щелей" 20 распадаются на миллионы мельчайших пузырьков при их контакте с водой, имеющейся в кольцевом пространстве. Мгновенное перемешивание и передача тепла воде вызывает немедленное уменьшение объемной плотности смеси, приводящее к тому, что смесь будет подниматься вертикально вверх через кольцевое пространство внутри перегородки и будет интенсивно выходить из отверстия в верхней части перегородки. Отклоняющая пластина, расположенная у верхнего отверстия, обеспечивает направление нагретой воды в боковом направлении на снег в резервуаре. Нагретая вода подается поверх снега в резервуаре и вызывает его таяние. Резервуар, раскрытый в упомянутых патентах, предназначен для сохранения массы воды в качестве источника таяния и для охлаждения узла с горелкой.

В патенте США №6736129 раскрыт другой пример устройства для растапливания снега, в котором контейнер, или резервуар, выполнен с горелкой, имеющей модифицированную камеру сгорания. По меньшей мере, часть камеры сгорания погружена в среду для обеспечения таяния снега, то есть в воду. Погруженная часть камеры сгорания включает в себя проходящую в горизонтальном направлении распределительную трубу, через которую выходят газообразные продукты сгорания. Газообразные продукты сгорания вызывают пузырьковое кипение жидкости и сильное перемешивание снизу относительно уровня воды, тем самым ускоряя процесс таяния. Раскрытое устройство для растапливания снега также включает в себя механизм для удаления мусора из снега и механизм управления для поддержания оптимальной температуры воды для достижения максимального КПД топлива. Также описана система для рециркуляции нагнетаемой воды, предназначенная для охлаждения части камеры сгорания, не погруженной в среду для обеспечения таяния снега.

Множество других различных примеров снеготаялок также известны в данной области техники. Например, в патенте США №6305105 раскрыто устройство для избавления от снега, образующего наносы на поверхности, например дорожного полотна, тротуаров и т.д. Устройство включает в себя механизм, который обеспечивает удаление снега с данной поверхности и направление его в устройство для растапливания снега, содержащее три камеры. Внутри первой камеры нагретая вода под давлением распыляется на снег для способствования процессу таяния. Вторая камера имеет смесительное устройство, которое перемещается и отделяет смесь снега и воды с образованием суспензии для обеспечения ее таяния. Третья камера, или резервуар, соединена со второй камерой и обеспечивает накопление растаявшего снега. Система дополнительно включает в себя сетчатый фильтр для предотвращения попадания камней или другого мусора в камеру нагрева.

В патенте США №5235762 описано устройство для растапливания снега, имеющее редукционную камеру, в которую нагретый воздух нагнетается горелкой. Нагретая вода также распределяется внутри редукционной камеры посредством использования насоса и перфорированных труб. Регулирование горелки осуществляется с помощью термостата для поддержания постоянной температуры воды. Вода, используемая для процесса снеготаяния, находится в отдельном резервуаре.

В патенте США №5791335 раскрыто устройство для растапливания снега, содержащее воронку, которая образует нижний желоб, узел с поворотным толкателем/фильтром, предназначенный для предотвращения прохода больших "кусков" мусора в желоб, и коллектор, имеющий множество вращающихся водораспыляющих головок для выпуска нагретой воды на снег и мусор, введенные в воронку.

В публикации заявки на патент США №2004/0074114 и в заявке на патент Канады №2450796 описана система для удаления снега, включающая в себя контейнер, имеющий накопительную камеру, предназначенную для накопления снега и заданного количества воды, и нагревательный узел, который, по меньшей мере, частично расположен в накопительной камере. Нагревательный узел предназначен для нагрева воды, содержащейся в накопительной камере, до заданной температуры. Система также включает в себя систему перемешивания, предназначенную для повышения давления воды и выпуска воды под давлением на снег. Мусор может быть удален посредством использования дверцы, расположенной на стенке накопительной камеры.

В патенте Канады №769461 описана машина для растапливания снега, имеющая каналы коллектора и трубы, расположенные параллельно для равномерного распределения горячих газов в камере для таяния. Горячие газы вытесняются в направлении вниз ниже уровня воды в резервуаре по направлению к нижней части камеры. Таким образом, для данного устройства требуется заполнение резервуара водой до начала процесса таяния.

В патенте Канады №907989 раскрыта автоматическая снеготаялка, содержащая камеру для таяния, выполненную на грузовом автомобиле, ротационную мешалку для перемешивания снега и средства для отделения мусора и камней. В камере для таяния снег пропускают под газовыми горелками, которые обеспечивают быстрое таяние снега для заполнения камеры водой.

В патенте Канады №741959 раскрыто устройство для удаления снега, содержащее выполненную с возможностью вращения камеру нагрева, предназначенную для непрерывного перемешивания снега и воды, и горелки, которые обеспечивают вдувания горячего воздуха в трубу, которая зафиксирована в горизонтальном направлении под снегом.

В патенте Канады №712840 описано устройство для растапливания снега, в котором используются горячие газообразные продукты сгорания для предварительного нагрева воды в камере для таяния. Когда вода в камере для таяния достигает заданной температуры, в нее добавляют снег или лед.

Общей проблемой таких устройств согласно предшествующему уровню техники является то, что вода должна подаваться в достаточном количестве для обеспечения охлаждения узла с горелкой перед зажиганием горелки. Это приводит к необходимости того, что вода должна быть легкодоступной в месте работы, что ограничивает использование подобного оборудования местами, имеющими источник воды в непосредственной близости. В противном случае воду приходится транспортировать от места к месту в резервуаре, объединенном со снеготаялкой.

Следовательно, целью настоящего изобретения является создание узла с пусковой горелкой для устройства для растапливания снега, который обеспечивает зажигание горелки без первоначальной подачи воды в качестве охлаждающего средства.

Соответственно, согласно первому аспекту настоящего изобретения создан узел с пусковой горелкой, предназначенный для использования в устройстве для растапливания снега и содержащий: топливную горелку с регулируемой выходной мощностью горения, включающую в себя наконечник для обеспечения выхода продуктов сгорания; камеру сгорания, имеющую первую часть, сообщающуюся по существу с обеспечением воздухонепроницаемости с топливной горелкой и окружающую наконечник, и вторую часть, которой приданы форма и размеры, позволяющие разместить ее в резервуаре или баке для таяния снега, при этом камера сгорания имеет множество выпускных отверстий, образованных, по меньшей мере, во второй ее части для обеспечения выхода продуктов сгорания из топливной горелки в резервуар или бак и тем самым обеспечения перемешивания и таяния снега, загруженного в него; и узел воздушного охлаждения, предназначенный для подачи воздуха для охлаждения, по меньшей мере, первой части камеры сгорания.

Узел воздушного охлаждения, как правило, содержит трубу для подачи воздуха, предназначенную для подачи воздуха из средства для подачи воздуха к коллектору для нагнетания воздуха, при этом коллектор образован вокруг камеры сгорания и имеет отверстия, способствующие выходу воздуха для охлаждения камеры сгорания. Средство для подачи воздуха может представлять собой любое устройство, обычно используемое для подачи воздуха, хотя оно предпочтительно представляет собой устройство, обычно используемое совместно со снеготаялками. В предпочтительных вариантах осуществления изобретения средство для подачи воздуха представляет собой воздуходувку и, в частности, воздуходувку для процесса сгорания.

В узле с пусковой горелкой согласно изобретению камера сгорания, как правило, включает в себя проходящую вниз трубу в качестве указанной первой части и трубу для рассеивания в качестве указанной второй части. Первый, или верхний, конец проходящей вниз трубы прикреплен к горелке так, что проходящая вниз труба окружает наконечник топливной горелки, и второй, или нижний, конец прикреплен к трубе для рассеивания по существу с перпендикулярной ориентацией относительно нее.

Узел с пусковой горелкой, как правило, дополнительно содержит корпус, или перегородку, который окружает, по меньшей мере, часть проходящей вниз трубы и который смещен радиально наружу от нее. Благодаря данной конструкции корпус определяет границы пространства между наружной стороной проходящей вниз трубы и внутренней стороной корпуса. Одно или несколько отверстий выполнены, как правило, на нижнем конце корпуса для обеспечения поступления воздуха из коллектора и/или воды из воды с повышающимся уровнем в данное пространство и охлаждения проходящей вниз трубы.

Узел с пусковой горелкой также может иметь кожух, расположенный вокруг первой части камеры сгорания, предпочтительно вблизи топливной горелки. Кожух имеет такие форму и размеры, чтобы разместить поток воды для охлаждения первой части камеры сгорания или проходящей вниз трубы.

В узле с пусковой горелкой согласно настоящему изобретению выпускные отверстия могут быть расположены по любой схеме расположения, которая обеспечивает эффективное распределение газообразных продуктов сгорания. Однако особенно предпочтительно, чтобы выпускные отверстия были образованы на верхней поверхности второй части камеры сгорания, или трубы для рассеивания, и вдоль по существу всей ее длины. Выпускные отверстия также могут быть образованы на участках проходящей вниз трубы.

Согласно другому аспекту настоящего изобретения создано устройство для растапливания снега, содержащее резервуар для размещения снега, один или более узлов с пусковыми горелками, подобных определенным выше, установленных с обеспечением рабочей конфигурации с резервуаром, по меньшей мере, одно средство подачи воздуха для подачи воздуха к узлу воздушного охлаждения и камеру сгорания каждого из одного или более узлов с пусковыми горелками, и устройство управления для регулирования выходной мощности горения топливной горелки каждого из одного или более узлов с пусковыми горелками.

В устройстве для обеспечения снеготаяния согласно настоящему изобретению устройство управления предпочтительно представляет собой программируемое логическое устройство управления, функционально соединенное с топливными горелками одного или более узлов с пусковыми горелками. Программируемое логическое устройство управления также может быть функционально соединено со средством подачи воздуха для регулирования его производительности. Наиболее предпочтительно, если программируемое логическое устройство управления будет выполнено с возможностью мониторинга температур металла, по меньшей мере, в узлах с пусковыми горелками и будет управлять горелками данных узлов так, чтобы предварительно заданные температуры металла не были превышены.

Один или несколько узлов с пусковыми горелками устройства для растапливания снега согласно настоящему изобретению могут содержать примыкающий узел с горелкой, предназначенной для работы под нагрузкой. Такой узел с горелкой, предназначенной для работы под нагрузкой, предпочтительно может содержать:

горелку, предназначенную для работы под нагрузкой и имеющую наконечник для облегчения выхода продуктов сгорания,

камеру сгорания, проходящую вниз в резервуар и имеющую первый конец, сообщающийся по существу с обеспечением воздухонепроницаемости с горелкой, предназначенной для работы под нагрузкой, и по существу окружающий наконечник горелки, и открытый второй конец, к которому прикреплена торцевая пластина на расстоянии от него, для образования кольцевого бокового пространства между торцевой пластиной и открытым вторым концом камеры сгорания,

корпус, окружающий, по меньшей мере, часть камеры сгорания и смещенный радиально наружу от нее, при этом корпус образует пространство между наружной стороной камеры сгорания и внутренней стороной корпуса и имеет верхнее и нижнее отверстия соответственно на верхнем и нижнем концах корпуса, при этом нижний конец корпуса расположен ниже торцевой пластины камеры сгорания.

В варианте осуществления устройства для растапливания снега согласно настоящему изобретению, описанном непосредственно выше, может быть выполнен соединительный канал для соединения корпуса узла с горелкой, предназначенной для работы под нагрузкой, с кожухом соседнего узла с пусковой горелкой и для подачи воды в кожух соседнего узла с пусковой горелкой. Как было описано выше со ссылкой на узел с пусковой горелкой, кожух предпочтительно расположен вокруг, по меньшей мере, участка первой части камеры сгорания узла с пусковой горелкой, предпочтительно вблизи пусковой топливной горелки, и имеет такие форму и размеры, чтобы разместить поток воды из корпуса узла с горелкой, предназначенной для работы под нагрузкой, через соединительный канал для охлаждения первой части камеры сгорания.

Корпус узла с горелкой, предназначенной для работы под нагрузкой, может также содержать отклоняющую пластину на его верхнем отверстии или рядом с ним. Отклоняющая пластина предпочтительно предназначена для отклонения воды, выталкиваемой из корпуса, в боковом направлении при работе устройства для растапливания снега.

Устройство для растапливания снега может также содержать один или более накопительных поддонов для сбора мусора, скапливающегося в резервуаре при работе. Для облегчения удаления накопительных поддонов из резервуара он предпочтительно включает в себя одну или более дверец, выполненных с возможностью повторного герметичного закрытия и имеющих размеры, достаточные для обеспечения удаления накопительных поддонов через них.

Такие накопительные поддоны, как правило, имеют решетчатое дно и предпочтительно расположены под камерой сгорания узла с горелкой на нижней поверхности резервуара или вблизи нее. В данном предпочтительном варианте осуществления дверцы, выполненные с возможностью повторного герметичного закрытия, расположены на боковой стенке резервуара и выровнены относительно вертикального и горизонтального положения накопительного поддона. Особенно предпочтительно, если устройство для растапливания снега включает в себя множество накопительных поддонов и дверец, выполненных с возможностью повторного герметичного закрытия, так что накопительные поддоны закрывают по существу всю нижнюю поверхность резервуара. Кроме того, количество дверец, выполненных с возможностью повторного герметичного закрытия, предпочтительно равно количеству накопительных поддонов, предусмотренных в устройстве для обеспечения снеготаяния.

Согласно дополнительному аспекту настоящего изобретения создан способ растапливания снега, при котором: подают снег в устройство для растапливания снега, подобное определенному здесь выше, так чтобы снег находился в контакте, по меньшей мере, со второй частью камеры сгорания узла с пусковой горелкой; подают топливо и кислород к топливной горелке узла с пусковой горелкой; зажигают топливную горелку узла с пусковой горелкой; регулируют подвод топлива и кислорода к топливной горелке узла с топливной горелкой с тем, чтобы обеспечить низкую выходную мощность горелки; и подают воздух в узел воздушного охлаждения узла с топливной горелкой для охлаждения, по меньшей мере, первой части камеры сгорания узла с пусковой горелкой.

Растапливание снега согласно указанному способу предпочтительно продолжается при низкой выходной мощности горелки до тех пор, пока не будет достигнут уровень воды от растапливания снега, который достаточен для охлаждения, по меньшей мере, участка первой части камеры сгорания узла с пусковой горелкой. Затем подвод воздуха и топлива к топливной горелке узла с пусковой горелкой может быть увеличен одновременно или после того, как вода поднимется до упомянутого уровня.

Согласно еще одному дополнительному аспекту настоящего изобретения создано устройство для растапливания снега, содержащее резервуар для размещения снега, один или более узлов с горелками, установленных с возможностью рабочего взаимодействия с резервуаром, и один или более накопительных поддонов, причем накопительный поддон предназначен для сбора мусора, который скапливается в резервуаре при работе, при этом резервуар содержит одну или более дверец, выполненных с возможностью повторного герметичного закрытия и предназначенных для удаления накопительного поддона из резервуара.

Границы упомянутого здесь накопительного поддона, как правило, заданы по существу плоским решетчатым дном и боковыми стенками, проходящими по существу вверх от него. В особо предпочтительных вариантах осуществления боковые стенки накопительного поддона наклонены наружу или расширяются наружу, с тем чтобы повысить эффективность процесса удаления мусора.

Варианты осуществления настоящего изобретения будут дополнительно описаны посредством примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1а - схематическое боковое сечение примера снеготаялки с двумя горелками, включающей в себя узел с горелкой для инициирования таяния снега согласно настоящему изобретению;

фиг.1b - вид сверху в сечении коллектора для нагнетания воздуха, проиллюстрированного на фиг.1а;

фиг.2 - вид сверху в перспективе примера снеготаялки с четырьмя горелками, включающей в себя узел с горелкой для инициирования таяния снега согласно настоящему изобретению;

фиг.3 - вид сверху в перспективе снеготаялки с четырьмя горелками, изображенной на фиг.2, дополнительно иллюстрирующий извлекаемые поддоны для удаления мусора;

фиг.4 - вид сбоку в перспективе снеготаялки с четырьмя горелками, изображенной на фиг.2, иллюстрирующий дверцу для удаления, выполненную для удаления извлекаемых поддонов; и

фиг.5 - боковое сечение снеготаялки с четырьмя горелками, изображенной на фиг.2, иллюстрирующий извлекаемые поддоны в поперечном сечении.

Снеготаялки, используемые при удалении снега, как правило, включают в себя, по меньшей мере, одну топливную горелку для выработки тепла, необходимого для растапливания собранного снега. В таких устройствах перегрев горелки предотвращают за счет использования воды в качестве охлаждающего средства. Данное охлаждение может быть обеспечено посредством нагнетания воды через кожух, окружающий узел с горелкой, и/или за счет погружения, по меньшей мере, части узла с горелкой в резервуар с водой. Настоящее изобретение позволяет избежать исходного охлаждения воды посредством использования узла с пусковой горелкой, который обеспечивает зажигание горелки без исходной подачи воды в качестве охлаждающего средства.

Большинство снеготаялок, общеизвестных и используемых в данной области техники, могут быть оснащены узлом с горелкой согласно настоящему изобретению. К ним относятся устройства с одной или более горелками. Для иллюстрации на фиг.1а показано устройство для растапливания снега, выполненное с двумя горелками, которое включает в себя пример узла 1 с пусковой горелкой согласно настоящему изобретению, установленного в рабочем положении в резервуаре, или баке, 10.

Узел 1 с пусковой горелкой, показанный на фиг.1а, предусмотрен вместе с узлом 5 с горелкой, предназначенной для работы под нагрузкой, который является аналогичным узлу, описанному в патенте Канады №780673 и патенте США №3187743. Поскольку узел 5 с горелкой, предназначенной для работы под нагрузкой, требует воды для охлаждения, имеется узел 1 с пусковой горелкой для обеспечения возможности операции "инициирования растапливания снега", то есть зажигания горелки без исходной подачи воды в качестве охлаждающего средства.

Узел 1 с пусковой горелкой включает в себя модифицированную камеру 6, 7 сгорания, содержащую проходящую вниз трубу 6 и трубу 7 для рассеивания. Проходящая вниз труба 6 прикреплена на верхнем, или первом, ее конце 51 к горелке 2 и окружает наконечник 50 горелки 2. Нижний, или второй, конец 52 проходящей вниз трубы 6 присоединен к трубе 7 для рассеивания с ориентацией по существу под углом 90° относительно нее. Труба 7 для рассеивания имеет выпускные отверстия 8, просверленные в ней, и проходит наружу, по существу горизонтально, от нижнего конца 52 проходящей вниз трубы 6. При работе продукты сгорания из горелки 2 вытесняются вниз из наконечника 50 по проходящей вниз трубе 6, как правило, за счет усилия воздуха из воздуходувки (не показана), соединенной с узлом с пусковой горелкой посредством трубы 54 воздуходувки, и выходят из узла с горелкой через выпускные отверстия 8 в трубе 7 для рассеивания и через отверстия 20 для нагнетания газа, образованные в проходящей вниз трубе 6. Отверстия 20 для нагнетания газа просверлены в проходящей вниз трубе 6 с кольцевой схемой их расположения относительно проходящей вниз трубы и предпочтительно расположены над изогнутой под углом 90° частью и ниже нижнего уровня корпуса, или перегородки, 4, который описан ниже более подробно. Выпускные отверстия 8 имеют такое расположение и размеры, чтобы соответствовать параметрам потока в узле 1 с горелкой, при этом они могут быть расположены изменяемым образом на всей трубе 7 для рассеивания, так как это необходимо для заданного устройства для растапливания снега. Однако в особенно предпочтительных вариантах осуществления выпускные отверстия 8 расположены в верхней части трубы 7 для рассеивания. За счет направления теплого воздуха/продуктов сгорания из трубы 7 для рассеивания в направлении вверх, перемешивание вначале снега и впоследствии талой воды, скопившейся в резервуаре, или баке, 10, усиливается, в результате чего повышается эффективность снеготаялки. Для удаления любого осадка, который поступает в трубу 7 для рассеивания, имеется дверца 18, выполненная на ее конце.

Для инициирования растапливания снега его загружают в резервуар 10 для растапливания снега, и зажигают горелку 2 узла 1 с пусковой горелкой. Продукты сгорания и нагретый воздух вытесняются через выпускные отверстия 8 в трубе 7 для рассеивания и входят в непосредственный контакт со снегом, что вызывает его таяние. Оператор загружает больше снега для поддержания резервуара 10 заполненным. Талая вода начинает скапливаться на дне резервуара, и уровень воды повышается.

Для предотвращения перегрева проходящей вниз трубы 6, до того как будет обеспечено ее охлаждение за счет повышающегося уровня воды, подвод топлива к горелке 2 регулируют с помощью программируемого логического устройства управления (ПЛУУ), так что температура металла проходящей вниз трубы 6 поддерживается в пределах приемлемого интервала. Это также позволяет минимизировать ненужный расход топлива, возникающий из-за нежелательного перегрева проходящей вниз трубы 6. Расход топлива можно изменять в зависимости от размера горелки, топливной смеси и конкретного применения для устройства для растапливания снега. Типовые значения расхода топлива известны оператору снеготаялки и могут быть оптимизированы на основе упомянутых параметров. Значения расхода топлива для конкретного случая применения снеготаяния могут быть легко введены путем использования интерфейса программируемого логического устройства управления.

Программируемые логические устройства управления общеизвестны в данной области техники и не являются специфическими для изобретения. Таким образом, специалисту в данной области техники будет очевидно, как объединить подобное устройство с узлом с пусковой горелкой, описанным здесь, и обеспечить их совместную работу.

Охлаждение проходящей вниз трубы 6 во время процесса инициирования обеспечивается посредством коллектора 3 для нагнетания воздуха, который проиллюстрирован более подробно на фиг.1b. Коллектор 3, который образует часть узла 3, 9 воздушного охлаждения, образует кольцевой элемент вокруг проходящей вниз трубы 6, как правило, вокруг ее нижнего конца 52, и обеспечивает ввод охлаждающего воздуха, подаваемого посредством воздуходувки по воздуховоду 9, в пространство 53 между наружной стороной проходящей вниз трубы 6 и внутренней стороной корпуса, или перегородки, 4. Перегородка 4 окружает значительную часть проходящей вниз трубы 6 и имеет отверстия 11, 12 на ее нижней и верхней зонах. Предпочтительно имеется устройство 14 для приведения в действие клапана, функционирующее под управлением программируемого логического устройства управления и предназначенное для регулирования клапана 15, которое расположено в трубе 9 для управления потоком воздуха из трубы 54 воздуходувки в коллектор 3 для нагнетания воздуха. Коллектор для нагнетания воздуха может быть выполнен в множестве различных вариантов, хотя он, как правило, присоединен к перегородке 4, например посредством сварки, у ее нижнего конца так, что отверстия, или выпускные каналы 55, в коллекторе направляют воздух вверх в пространство 53.

При таянии снега уровень воды повышается в резервуаре и поступает в перегородку 4 через нижнее отверстие 11 перегородки. Это обеспечивает дополнительное охлаждение проходящей вниз трубы 6 и приводит к нагреву воды за счет прямой теплопередачи. Нагретая вода внутри перегородки 4 принудительно подается вверх (как показано стрелками на фиг.1а) вследствие движения воздуха вверх из коллектора 3 для нагнетания воздуха и выходит обратно в резервуар 10 через верхнее отверстие 12 перегородки для смешивания с накопленным снегом/скопившейся талой водой и дополнительного нагрева накопленного снега/скопившейся талой воды в резервуаре 10.

Когда уровень воды в резервуаре для растапливания повысится до минимального уровня воды, необходимого для нормальной работы (показанного линией W на фиг.1а), который определяется датчиком 13 уровня, программа программируемого логического устройства управления выдаст сигнал на зажигание горелки 2' узла 5 с горелкой, предназначенной для работы под нагрузкой, и обеспечит увеличение подачи к обеим горелкам 2, 2', обеспечивая непрерывное горение при максимальном заданном значении расхода топлива. Осуществляется измерение температур в различных точках в резервуаре, и горелки выключаются для охлаждения, когда это необходимо, то есть для поддержания температуры металла в пределах интервала, оптимального для растапливания. Температура талой воды в резервуаре может находиться в интервале от температуры, немного превышающей температуру замерзания, как правило, составляющую 32°F для воды, хотя она может изменяться в зависимости от содержания солей, до приблизительно 100°F. Оптимальная температура для растапливания снега с использованием устройства, показанного на фиг.1а, составляет приблизительно 38°F.

Как указано выше, узел 5 с горелкой, предназначенной для работы под нагрузкой, аналогичен узлу, описанному в патенте Канады №780673 и патенте США №3187743. В частности, узел 5 с горелкой, предназначенной для работы под нагрузкой, включает в себя проходящую вниз камеру сгорания, или проходящую вниз трубу 6', которая на ее верхнем, или первом, конце 51' прикреплена к топливной горелке 2'. Проходящая вниз труба 6' окружает наконечник 50' горелки 2' и выполнена с отверстием 25 на ее нижнем, или втором, конце 52' для выхода газообразных продуктов сгорания из боковых сторон. Закрывающий элемент 26 расположен у нижнего конца 52' проходящей вниз трубы 6' на расстоянии от него. Корпус, или перегородка, 4' выполнен вокруг проходящей вниз трубы 6' с образованием кольцевого пространства 53' между наружной стороной проходящей вниз трубы 6' и внутренней стороной перегородки 4'. Перегородка 4' имеет нижнее отверстие 11', которое может принимать форму открытого нижнего конца перегородки, и верхнее отверстие 27 в заданном месте над нижним концом 52' проходящей вниз трубы 6' для выпуска газообразных продуктов сгорания и горячей воды. Когда вода достигнет уровня W в резервуаре и горелка 2' будет зажжена, газообразные продукты сгорания будут выпускаться вниз из наконечника 50' горелки по проходящей вниз трубе 6' и наружу через нижнее отверстие 25 ниже уровня воды. Газообразные продукты сгорания вытесняются вверх за счет эффекта плавучести и выходят вверх через воду в перегородке 4', поступающую в перегородку 4' через нижнее отверстие 11' перегородки, когда уровень воды повышается в резервуаре 10. Газообразные продукты сгорания обеспечивают нагрев воды и вызывают интенсивный выход ее из отверстия 27 в верхней части перегородки 4', при этом нагретая вода попадает на верхнюю поверхность снега в резервуаре 10 и обеспечивает его таяние. Отклоняющая пластина 28 может быть расположена на отверстии 27 для направления нагретой воды в боковом направлении на снег в резервуаре 10 и для предотвращения разбрызгивания ее прямо вверх.

Для предотвращения перегрева при больших значениях расхода тепла охлаждающий кожух 16 может быть расположен вокруг непогруженной верхней части проходящей вниз трубы 6 узла 1 с пусковой горелкой. Это, как правило, необходимо, поскольку верхняя часть проходящей вниз трубы 6 не охлаждается водяными брызгами от перегородки 4 так, как проходящая вниз труба 6' узла 5 с горелкой, предназначенной для работы под нагрузкой. В примере, показанном на фиг.1а, вода из перегородки 4' соседнего узла 5 с горелкой, предназначенной для работы под нагрузкой, подается к охлаждающему кожуху 16 посредством соединительного канала 17. Таким образом, как только появится любой поток воды, выходящий из перегородки 4', в узле 5 с горелкой, предназначенной для работы под нагрузкой, часть потока воды будет подаваться в охлаждающий кожух 16 посредством соединительного канала 17. Однако в случае снеготаялок с одной горелкой вода может подаваться в кожух 16 посредством устройства (не показано) для выталкивания воды посредством струи воздуха. Следует понимать, что охлаждающий кожух 16 не требуется для операции инициирования растапливания снега, но предпочтительно включен в узел 1 с пусковой горелкой для того, чтобы способствовать охлаждению при работе горелки с выходной мощностью от средней до высокой.

Изобретение может быть использовано во многих различных типах снеготаялок и при осуществлении растапливания снега. Например, оно может быть использовано в прицепных снеготаялках, снеготаялках с баком или самоходных снеготаялках. Подобные самоходные снеготаялки могут включать в себя шнек и систему транспортеров для сбора снега в процессе движения вперед вдоль поверхности, такой как дорожное полотно, и перемещения снега в резервуар для таяния. Также имеется одноковшовый погрузчик, установленный на передней части самоходной снеготаялки, который оператор опускает в кучу снега, заполняет в горизонтальном положении, поворачивает и поднимает вверх над кабиной и дополнительно поворачивает для опорожнения ковша с выгрузкой снега в резервуар для растапливания снега. Настоящее изобретение может быть также использовано и в других случаях растапливания снега.

За исключением применений растапливания в баке водосливной элемент, как правило, требуется в снеготаялках согласно настоящему изобретению для поддержания уровня воды в резервуаре для растапливания снега. Один пример такого водосливного элемента показан на фиг.1а в виде водосливного элемента 39. Однако вид такого водосливного элемента можно изменять, не выходя из объема настоящего изобретения.

В снеготаялку вместе со снегом может поступать значительное количество мусора, такого как мусорные мешки и их содержимое, консервные банки, бутылки, счетчики времени стоянки автомобиля (паркоматы), песок и гравий и множество различных других предметов, обычно разбросанных вдоль проезжих частей дорог. Большая часть данного мусора не всплывает и, следовательно, может оседать на дне резервуара для растапливания снега. Таким образом, во время процесса удаления/таяния снега мусор может накапливаться и влиять на работу горелки до такой степени, что генерируемый поток воды, поднимающийся вверх вдоль перегородки, будет уменьшаться, и эффективность работы горелки будет снижаться. Для предотвращения накапливания мусора в снеготаялке и, следовательно, для повышения эффективности устройства для растапливания снега в него может быть включена система удаления мусора.

Система удаления мусора может представлять собой любую систему, известную в данной области техники. Однако предпочтительная система удаления мусора для устройства для растапливания снега согласно настоящему изобретению включает в себя комплект легких извлекаемых поддонов, на которых может осаждаться мусор. На фиг.2-5 проиллюстрирован пример выполненного с четырьмя горелками варианта осуществления устройства для растапливания снега согласно настоящему изобретению, имеющего вышеупомянутую систему удаления мусора.

В данном примере показана снеготаялка 40, включающая в себя множество направляющих 30 для направления извлекаемых поддонов 35 внутрь и наружу из нижней части резервуара 10 для растапливания снега. Направляющие 30 предпочтительно проходят в боковом направлении поперек нижней части резервуара 10 непосредственно под трубами 7 для рассеивания и приблизительно на высоте извлекаемых поддонов 35. Направляющие 30 также могут иметь такую форму, что их верхние части будут иметь пирамидальное сечение, что тем самым способствует отклонению падающего мусора в поддоны 35. Количество и форма поддонов 35 могут изменяться несмотря на то что предпочтительно иметь поддоны, расположенные по существу по всему днищу резервуара. Также предпочтительно, хотя и необязательно, чтобы поддоны имели дно, через которое может проходить вода, например решетчатое дно, с тем чтобы предотвратить скапливание остаточной воды в них при опорожнении резервуара 10. Выполнение извлекаемых поддонов 35 с решетчатым дном также обеспечивает сохранение минимальной массы поддонов и способствует их легкому извлечению из снеготаялки 40. При очистке резервуар 10 опорожняют, открывают дверцы 36 для очистки, вытягивают поддоны 35 из снеготаялки 40 путем использования ручек 37 и выгружают содержимое. Затем поддоны 35 снова ставят на место, и снова начинают загрузку снега с "инициирования растапливания снега".

Вышеприведенные варианты воплощения представляют собой приведенные в качестве примера варианты осуществления настоящего изобретения, и специалисту в данной области техники будет очевидно, что могут быть выполнены различные модификации данных вариантов осуществления, не выходя из объема и идеи изобретения.

В соответствии с изобретением разработаны снеготаялка и способ растапливания снега, которые предусматривают использование узла воздушного охлаждения для подачи воздуха для охлаждения, по меньшей мере, части камеры сгорания топливной горелки. Узел воздушного охлаждения позволяет пользователю инициировать работу снеготаялки без первоначального заполнения резервуара для растапливания водой, в результате чего упрощается и ускоряется процесс инициирования снеготаяния. В соответствии с изобретением также создана система для удаления мусора из резервуара для снеготаяния, при этом указанный мусор в противном случае может снизить эффективность снеготаяния, если он накопится в существенных количествах.

1. Узел с пусковой горелкой, используемый в устройстве для растапливания снега, отличающийся тем, что он содержит топливную горелку с регулируемой выходной мощностью горения, включающую в себя наконечник для обеспечения выхода продуктов сгорания, камеру сгорания, имеющую первую часть, сообщающуюся, по существу, с обеспечением воздухонепроницаемости с топливной горелкой и окружающую наконечник, и вторую часть, которой приданы форма и размеры, позволяющие разместить ее в резервуаре или баке для таяния снега, при этом камера сгорания имеет множество выпускных отверстий, образованных, по меньшей мере, во второй ее части для обеспечения выхода продуктов сгорания из топливной горелки в резервуар или бак и тем самым обеспечения перемешивания и таяния снега, загруженного в него, и узел воздушного охлаждения, выполненный с возможностью подачи воздуха для охлаждения, по меньшей мере, первой части камеры сгорания.

2. Узел по п.1, отличающийся тем, что узел воздушного охлаждения содержит коллектор для нагнетания воздуха и трубу для подачи воздуха, выполненную с возможностью подачи воздуха из средства для подачи воздуха к коллектору для нагнетания воздуха, при этом коллектор образован вокруг первой части камеры сгорания и имеет отверстия, способствующие выходу воздуха для охлаждения первой части камеры сгорания.

3. Узел по п.1, отличающийся тем, что первая часть камеры сгорания представляет собой проходящую вниз трубу, и вторая часть камеры сгорания представляет собой трубу для рассеивания, при этом первый конец проходящей вниз трубы сообщается с топливной горелкой, по существу, с обеспечением воздухонепроницаемости, и второй конец проходящей вниз трубы сообщается с трубой для рассеивания, по существу, с обеспечением воздухонепроницаемости, причем проходящая вниз труба окружает наконечник топливной горелки и располагается, по существу, перпендикулярно относительно трубы для рассеивания.

4. Узел по п.2, отличающийся тем, что первая часть камеры сгорания представляет собой проходящую вниз трубу, и вторая часть камеры сгорания представляет собой трубу для рассеивания, при этом первый конец указанной проходящей вниз трубы сообщается с топливной горелкой, по существу, с обеспечением воздухонепроницаемости, и второй конец проходящей вниз трубы сообщается с трубой для рассеивания, по существу, с обеспечением воздухонепроницаемости, причем проходящая вниз труба окружает наконечник топливной горелки и располагается, по существу, перпендикулярно относительно трубы для рассеивания.

5. Узел по п.3, отличающийся тем, что дополнительно содержит корпус, окружающий, по меньшей мере, часть проходящей вниз трубы и смещенный радиально наружу от нее, при этом корпус образует пространство между наружной стороной проходящей вниз трубы и внутренней стороной корпуса для обеспечения приема воздуха из узла воздушного охлаждения для охлаждения проходящей вниз трубы, причем корпус имеет отверстия для обеспечения поступления воды в пространство и для обеспечения выхода воздуха, воды или их обоих из пространства.

6. Узел по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что дополнительно содержит кожух, расположенный, по меньшей мере, вокруг первой части камеры сгорания, при этом кожух имеет такие форму и размеры, чтобы разместить поток воды для охлаждения указанной первой части камеры сгорания.

7. Узел по п.3 или 4, отличающийся тем, что выпускные отверстия образованы на верхней поверхности трубы для рассеивания вдоль, по существу, всей ее длины.

8. Узел по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что выходная мощность горения топливной горелки выполнена с возможностью регулирования программируемым логическим устройством управления.

9. Узел по п.6, отличающийся тем, что выходная мощность горения топливной горелки выполнена с возможностью регулирования программируемым логическим устройством управления.

10. Узел по п.7, отличающийся тем, что выходная мощность горения топливной горелки выполнена с возможностью регулирования программируемым логическим устройством управления.

11. Устройство для растапливания снега, отличающееся тем, что оно содержит резервуар для размещения снега, один или более узлов с пусковыми горелками по любому из пп.1-5, установленных с обеспечением рабочей конфигурации с резервуаром, по меньшей мере, одно средство подачи воздуха для подачи воздуха к узлу воздушного охлаждения и камере сгорания каждого из одного или более узлов с пусковыми горелками через трубу, и устройство управления для регулирования выходной мощности горения топливной горелки каждого из одного или более узлов с пусковыми горелками.

12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что устройство управления представляет собой программируемое логическое устройство управления, функционально соединенное с топливными горелками одного или более узлов с пусковыми горелками.

13. Устройство по п.11, отличающееся тем, что устройство управления функционально соединено со средством для подачи воздуха для регулирования его производительности.

14. Устройство по п.11, отличающееся тем, что средство для подачи воздуха представляет собой воздуходувку.

15. Устройство по п.11, отличающееся тем, что один или несколько узлов с пусковыми горелками содержат примыкающий узел с горелкой, выполненный с возможностью работы под нагрузкой, включающий в себя горелку, выполненную с возможностью работы под нагрузкой и имеющую наконечник для облегчения выхода продуктов сгорания, камеру сгорания, проходящую вниз в резервуар и имеющую первый конец, сообщающийся, по существу, с обеспечением воздухонепроницаемости с горелкой, выполненной с возможностью работы под нагрузкой, и, по существу, окружающий ее наконечник, и открытый второй конец, к которому прикреплена торцевая пластина на расстоянии от него для образования кольцевого бокового пространства между торцевой пластиной и открытым вторым концом камеры сгорания, корпус, окружающий, по меньшей мере, часть камеры сгорания и смещенный радиально наружу от нее, при этом корпус образует пространство между наружной стороной камеры сгорания и внутренней стороной корпуса и имеет верхнее и нижнее отверстия, соответственно, на верхнем и нижнем концах корпуса, при этом нижний конец корпуса расположен ниже торцевой пластины камеры сгорания.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что дополнительно содержит соединительный канал, соединяющий корпус узла с горелкой, выполненный с возможностью работы под нагрузкой, с кожухом соседнего узла с пусковой горелкой и предназначенный для подачи воды в кожух соседнего узла с пусковой горелкой, причем кожух расположен вокруг, по меньшей мере, участка первой части камеры сгорания узла с пусковой горелкой, при этом кожух имеет такие форму и размеры, чтобы разместить поток воды из корпуса узла с горелкой, выполненного с возможностью работы под нагрузкой, через соединительный канал для охлаждения первой части камеры сгорания.

17. Устройство по п.15, отличающееся тем, что корпус узла с горелкой, выполненный с возможностью работы под нагрузкой, содержит отклоняющую пластину на его верхнем отверстии или рядом с ним для отклонения воды, выталкиваемой из корпуса, в боковом направлении при работе устройства для растапливания снега.

18. Устройство по п.11, отличающееся тем, что дополнительно содержит один или более накопительных поддонов, выполненных с возможностью сбора мусора, который скапливается в резервуаре при работе, при этом резервуар содержит одну или более дверец, выполненных с возможностью повторного герметичного закрытия и выполненных с возможностью удаления накопительного поддона из резервуара.

19. Устройство по п.18, отличающееся тем, что накопительный поддон имеет решетчатое дно и расположен под камерой сгорания узла с пусковой горелкой на нижней поверхности резервуара или вблизи нее, при этом одна или более дверец, выполненных с возможностью повторного герметичного закрытия, расположены на боковой стенке резервуара и выровнены относительно положения накопительного поддона.

20. Устройство по п.18, отличающееся тем, что оно содержит множество указанных накопительных поддонов и дверец, выполненных с возможностью повторного герметичного закрытия, при этом накопительные поддоны закрывают по существу всю нижнюю поверхность резервуара, а количество дверец, выполненных с возможностью повторного герметичного закрытия, равно количеству накопительных поддонов.

21. Способ растапливания снега, отличающийся тем, что подают снег в устройство растапливания снега по п.11 таким образом, чтобы снег находился в контакте, по меньшей мере, со второй частью камеры сгорания узла с пусковой горелкой, подают топливо и кислород к топливной горелке узла с пусковой горелкой, зажигают топливную горелку узла с пусковой горелкой, регулируют подвод топлива и кислорода к топливной горелке узла с топливной горелкой с тем, чтобы обеспечить низкую выходную мощность горелки, и подают воздух в узел воздушного охлаждения узла с топливной горелкой для охлаждения, по меньшей мере, первой части камеры сгорания узла с пусковой горелкой.

22. Способ по п.21, отличающийся тем, что растапливание снега при указанной низкой выходной мощности горелки продолжается до тех пор, пока не будет достигнут уровень воды от растапливания снега, который достаточен для охлаждения, по меньшей мере, участка первой части камеры сгорания узла с пусковой горелкой.

23. Способ по п.22, отличающийся тем, что дополнительно увеличивают подвод воздуха и топлива к топливной горелке узла с пусковой горелкой, причем указанное увеличение подвода воздуха и топлива выполняют одновременно с достижением упомянутого уровня воды или после этого.

24. Устройство для растапливания снега, отличающееся тем, что оно содержит резервуар для размещения снега, один или более узлов с горелками по любому из пп.1-5, установленных с возможностью рабочего взаимодействия с резервуаром, и один или более накопительных поддонов внутри резервуара, причем накопительный поддон выполнен с возможностью сбора мусора, который скапливается в резервуаре при работе, при этом резервуар содержит одну или более дверец, выполненных с возможностью повторного герметичного закрытия и предназначенных для удаления накопительного поддона из резервуара.

25. Устройство по п.24, отличающееся тем, что накопительный поддон имеет решетчатое дно и расположен на нижней поверхности резервуара или вблизи нее, при этом одна или несколько дверец, выполненных с возможностью повторного герметичного закрытия, расположены на боковой стенке резервуара и выровнены относительно положения накопительного поддона.

26. Устройство по п.24 или 25, отличающееся тем, что оно содержит множество накопительных поддонов и дверец, выполненных с возможностью повторного герметичного закрытия, при этом накопительные поддоны покрывают, по существу, всю нижнюю поверхность резервуара, и количество дверец, выполненных с возможностью повторного герметичного закрытия, равно количеству накопительных поддонов.

27. Накопительный поддон, предназначенный для сбора мусора, который скапливается в резервуаре устройства для растапливания снега по п.18, отличающийся тем, что он имеет, по существу, плоское решетчатое дно и боковые стенки, проходящие, по существу, вверх от него.

28. Накопительный поддон по п.27, отличающийся тем, что боковые стенки накопительного поддона наклонены наружу относительно, по существу, плоского решетчатого дна.

29. Накопительный поддон, предназначенный для сбора мусора, который скапливается в резервуаре устройства для растапливания снега по п.24, отличающийся тем, что он имеет, по существу, плоское решетчатое дно и боковые стенки, проходящие, по существу, вверх от него.

30. Накопительный поддон по п.29, отличающийся тем, что боковые стенки накопительного поддона наклонены наружу относительно, по существу, плоского решетчатого дна.