Инфракрасные излучатели (горелки), работающие на природном или сжиженном газе целесообразно применять в районах со средней температурой января ниже минус 10° С.
В них использован принцип передачи тепловой энергии от источника к нагреваемому объекту с помощью инфракрасных лучей. Для подогрева двигателей, используется специально приспособленная для работы беспламенная газовая горелка инфракрасного излучения «Звездочка», которая обеспечивает малое содержание окиси углерода в продуктах сгорания газа. Газ из сети или баллона поступает через штуцер 5 и далее через сопло форсунки во всасывающую камеру. Увлекая по пути воздух, необходимый для сгорания, газ направляется в смесительную камеру, где происходит окончательное смешение его с воздухом. Подготовленная газовоздушная смесь, выходя через многочисленные каналы в керамической или металлической объемной сетке, сгорает на ее поверхности без видимого пламени. Зажигается газовоздушная смесь с помощью постороннего источника. При сгорании смеси объемная сетка нагревается до температуры 850—900° С и становится источником излучения инфракрасных лучей, с помощью которых на нагрев передается около 40—50% тепловой энергии. Метод беспламенного сжигания является наиболее совершенным, безвредным и экономичным.
В зависимости от способа подключения горелки к газовой сети различают стационарные и передвижные установки.
В стационарной установке газовая горелка подключается к стояку стационарного газопровода и может работать на природном или сжиженном газе. При переходе с природного газа на сжиженный и наоборот необходимо заменить форсунку. Смена форсунки выполняется слесарем, допущенным к ремонту газового оборудования.
В передвижной установке, применяющейся при работе автомобиля в отрыве от автотранспортного предприятия, газовые горелки подключается к баллону с сжиженным газом. Баллон с сжиженным газом может быть установлен непосредственно на автомобиле.
Преимущество горелок заключается в том, что любое количество горелок может быть установлено в любом месте автомобиля (под картерами двигателя, коробки передач, задним мостом и др.). Передвижная установка со спаренными горелками типа ПГУ-1 и двумя баллонами по 50 л с сжиженным газом (пропан) показана на рисунке. Установка действует до 50 ч без перезарядки баллонов.
Рис. Передвижная установка с горелками инфракрасного излучения
При температуре окружающего воздуха минус 25° С на подогрев двигателя автомобиля двумя спаренными горелками при его пуске затрачивается 25—30 мин.
В условиях автотранспортных предприятий целесообразно применять межсменный подогрев двигателей без слива охлаждающей жидкости из системы охлаждения, используя стационарную установку. При наличии антифриза в системе охлаждения и при сравнительно небольших морозах (до минус 15—20° С) для уменьшения расхода газа (т. е. для повышения экономичности метода) целесообразно включать газовые горелки за 2—3 ч (в зависимости от их теплотворной производительности) до начала рабочей смены.
Газовые горелки устанавливаются снаружи под передней частью автомобиля (под углом 45°) на расстоянии до 500 мм от двигателя. При этом излучающая поверхность горелки оказывается направленной на блок цилиндров двигателя, поддон картера и нижний патрубок радиатора. Для предохранения резиновых деталей от разрушительного действия инфракрасных лучей подводящий шланг радиатора и вентиляторные ремни закрываются металлическим экраном.
При этом способе установки горелок вместе с блоком цилиндров двигателя разогревается масло в картере. Так, при температурах наружного воздуха около минус 20° С температура блока цилиндров двигателя ЯМЗ-204 и масла в картере поддерживалась на уровне 40° С при использовании двух спаренных горелок ГИИВ-1 общей производительностью около 8000 ккал}ч или одной гсфелки ГИИВ-2 с той же производительностью (расход газа составлял около 1 м3/ч).
Существует еще способ применения газовых горелок, когда они устанавливаются непосредственно под днищем теплообменника, включенного в нижнюю точку системы охлаждения двигателя между нижним патрубком радиатора и водяным насосом.
При температуре наружного воздуха около минус 20° С для поддержания температуры блока цилиндров двигателя ЯМЗ-204 на уровне +40° С достаточно 2000—2500 ккал\ч, что обеспечивается газовой горелкой с малой производительностью типа «Звездочка».
Применяется также дополнительная газовая горелка, подключенная к стояку, с поочередным использованием ее для нескольких автомобилей. При межсменном подогреве масла в поддоне картера необходима вторая газовая горелка с малой тепловой производительностью.
Для обеспечения безопасной работы установки с газовыми горелками инфракрасного излучения в ее конструкции должна быть предусмотрена система сигнализации и автоматического отключения подачи газа в случае погасания горелок. Опыт эксплуатации газовых горелок инфракрасного излучения в 1969—70 гг. в автотранспортных предприятиях Москвы и некоторых других городов (Ленинграда, Минска, Казани, Рязани, Киева и др.) показал, что они могут успешно применяться для межсменного подогрева и предпускового разогрева двигателей, но требуется доработка отдельных узлов газовых установок с целью повышения эффективности и надежности их работы.
Недостатком инфракрасных излучателей является наличие керамической объемной решетки, требующей осторожного обращения. При интенсивном обдуве холодным воздухом керамической поверхности горелки открытого типа резко понижается эффективность разогрева двигателя и увеличивается расход тепла.
На обогрев одного двигателя ЯАЗ-204 в течение 10 ч межсменного времени одной горелкой ГИИВ-2, установленной под автомобилем при температуре наружного воздуха минус 30° С, расходуется 8 м3 природного газа, а при подогреве теплообменником с горелкой «Звездочка» — 3 м3.
ustroistvo-avtomobilya.ru
Топливовоздушная горелка камеры сгорания газотурбинного двигателя содержит полый тонкостенный корпус с диффузором на выходе, установленное в нем соосно с образованием увеличивающегося к выходу зазора профилированное конфузорное сопло с коническим насадком с раструбом к выходу, расположенным на наружной поверхности стенки в зазоре, воздушный завихритель и топливную форсунку. Конический насадок выполнен с отбортовкой на кромке. Суммарная эффективная площадь проходных сечений для прохода первичного воздуха через фронтовое устройство горелки составляет 0,55 - 0,8 от суммарной эффективной площади проходных сечений отверстий жаровой трубы, а соответствующие им площадь сопла от площади горелки и площадь сопла за насадком от площади сопла 0,1 - 0,25. На кромке конического насадка перед отбортовкой выполнены отверстия. Такое выполнение горелки расширяет диапазон устойчивой работы и повышает высотность запуска. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к камерам сгорания (КС) газотурбинных двигателей (ГТД), работающих преимущественно на жидком и газообразном углеводородных топливах.
Известна топливовоздушная горелка, устанавливаемая во фронтовое устройство (ФУ) КС, преимущественно трубчатой или трубчато-кольцевой конструкции, для двухстадийного сжигания топлива, например, по а.с. N 1166568, кл. F 23 R 3/24. Известна также горелка, содержащая топливную форсунку, корпус с двумя соосными воздушными завихрителями, профилированное сопло, например, с перфорацией на входной части и диффузорный насадок на выходе (а.с. N 230557, кл. F 02 C 7/03 - прототип). Эти горелки набирают по кольцу ФУ камеры, имеют индивидуальную вихревую структуру течения за ФУ, хорошее перемешивание топлива с воздухом в сопле, обеспечивают энергичное сжигание топливовоздушной смеси (ТВС) в относительно короткой жаровой трубе (ЖТ) камеры с высокой полнотой сгорания на номинальном и максимальном режимах работы и с умеренным выбросом дыма на выхлопе двигателя. Камеры с такими и подобного типа горелками нашли широкое применение в авиационных ГТД, например, Д18, Д36. Однако эти КС без существенных усложнений конструкции ЖТ и системы топливоподачи пока не могут обеспечить современные и тем более перспективные нормы на выброс в атмосферу токсичных выделений (эмиссии) от сжигания углеводородных топлив, особенно окислов азота NOх, во всем эксплуатационном диапазоне работы. Целью предлагаемого изобретения является усовершенствование конструкции горелок для улучшения эмиссионных характеристик традиционных однозонных камер, особенно по выбросам NOх, расширение диапазона устойчивой работы по "белому" срыву пламени и повышения высотности запуска без усложнения конструкции ЖТ и системы топливоподачи. Эта цель достигается тем, что в топливовоздушной горелке, имеющей тонкостенный пустотелый корпус с диффузором на выходе, соосно в нем с относительно большим зазором профилированное конфузорное сопло с перфорацией на выходной части, воздушным завихрителем и топливной форсункой на входе, на наружной поверхности сопла у выхода устанавливается конический насадок с отверстиями и отбортовкой на кромке и раструбом к выходу. При этом для увеличения пропускной способности ФУ суммарная эффективная площадь сечений для прохода первичного воздуха через ФУ с данными горелками составляет 0,55-0,8 от суммарной эффективной площади отверстий ЖТ, чтобы обеспечить в зоне горения, например при 3,5 ТВС с
1,8, при которой практически не образуются оксиды азота. Вместе с этим, эффективная площадь сопла, составляющая 0,15.. 0,25 от площади горелки, за счет сечений перфорации в его стенках и выходного отверстия обеспечивает выпуск 80-90% ТВС в наружный поток до конического насадка и 10-20% за ним. Это делается для того, чтобы организовать в циркуляционных зонах за насадком "дежурный" очаг горения с 
0,6-1,2, который должен поджигать и поддерживать процесс горения наружного потока с "бедным" составом ТВС за горелкой. Предложенное техническое решение обладает существенными отличиями, т.к. отличительные признаки изобретения в других объектах техники не обнаружены. На чертеже для примера показана конструкция горелки по предлагаемому изобретению. Как видно, горелка имеет тонкостенный пустотелый корпус 1 с элементами крепления к лобовой плите ФУ, например, с помощью гайки 2, диффузор 3, соосно в нем с большим зазором профилированное конфузорное сопло 4 с перфорацией на выходной части, воздушным завихрителем 5 и топливной форсункой 6 на входе. В расширяющемся к выходу зазоре между диффузором и соплом на его внешней поверхности имеется конический насадок 7 с отверстиями и отбортовкой на выходной кромке. Насадок в сопряжении с выходной частью сопла образует в сечении профиль тела V - образной формы, в следе за которым при натекании воздушного потока возникают циркуляционные зоны сложной структуры (в представлении авторов картина течения показана на чертеже) и создаются благоприятные условия для организации высокотемпературного "дежурного" очага горения ТВС, которая выходит через отверстия сопла за насадкой. Отбортовка и отверстия на выходной кромке насадка служат для турбулизации наружного потока с "бедной" ТВС и создания, таким образом, промежуточного кольцевого слоя контакта центральной высокотемпературной зоны с ним. Сопло крепится внутри корпуса с помощью, например, 3-4 пилонов обтекаемой формы (на фиг. не показано). Из литературы (А. Лефевр "Процессы в камерах сгорания ГТД", М., Мир, 1986) известно, что значительное уменьшение NOх (в 3-10 раз от современного уровня, т.е. до 3-6 г на 1 кг сгоревшего топлива) можно достичь организацией процесса сжигания за ФУ камер "бедных" смесей с 1,4, т.е. при температуре факела пламени менее 1800oC. В рассматриваемой конструкции горелки проходные сечения каналов, и особенно наружного, специально увеличены так, что суммарная эффективная площадь для первичного воздуха всех горелок ФУ составляла 0,55-0,8 от суммарной эффективной площади проходных сечений всей ЖТ. Это обеспечивает за горелками, например, при 3,5, 
K 25(Tг*1550 K ), фу 1,8 и температуру факела пламени не более 1800oC. Для обеспечения розжига и поддержания процесса горения "бедной" ТВС наружного потока служит высокотемпературная зона горения в следе за коническим насадком и соплом, куда подается 0,10-0,25 расхода топлива и воздуха горелки. Уточнение площадей для прохода первичного воздуха и ТВС горелки делается в ходе экспериментальной отработки КС в зависимости от назначения и типа ГТД. Принцип работы горелок в системе камеры ГТД заключается в следующем. После раскрутки ротора ГТД от постороннего источника до заданной частоты вращения начинает поступать топливо в форсунку, которое смешивается с набегающим закрученным потоком воздуха в полости сопла за завихрителем. Под перепадом давления на ЖТ (обычно 3-4%), а также от разрежения, создаваемого наружным потоком горелки, ТВС выходит в отверстия перфорации перед насадкой и за ним, где поджигается от кратковременно включенного малогабаритного воспламенителя или свечи непосредственного розжига (на чертеже не показано) и начинает гореть в следе за конусом и соплом в зонах циркуляции и в высокотемпературном фронте за ними. По мере увеличения режима, т.е. увеличения расхода топлива и выхода его в виде ТВС за пределы горелки, все в больших и больших количествах начинает вступать в горение воздух "бедной" смеси наружного контура, т.к. растет объем зоны горения по фронту и по длине факела. В связи с наличием в горелках лишь ослабленного перфорацией отверстий сопла центрального воздушного вихря и отсутствием наружного вихря за ФУ, видимо, не будут возникать "горячие" следы большой протяженности, которые приводят к перегреву стенок ЖТ и лопаток турбины. Известно, что "следы" являются следствием взаимодействия индивидуальных вихреобразований между собой и стенками ЖТ. По предлагаемому изобретению разработана экспериментальная документация, изготовлена в одном экземпляре горелка, выполнены предварительные исследования ее в модельных условиях стендов предприятия при работе на керосине, дизтопливе и природном газе. В экспериментах подтвержден эффект сжигания ТВС в широком диапазоне по составу ТВС в коротком факеле пламени; определены также границы по розжигу и погасанию горелки. Они оказались в 3-4 раза шире, чем у традиционных двухзавихрительных горелок. Принято решение о проверке предлагаемой конструкции горелок в составе ГТД.Формула изобретения
1. Топливовоздушная горелка камеры сгорания газотурбинного двигателя, содержащая полый тонкостенный корпус с диффузором на выходе, установленное в нем соосно с образованием увеличивающегося к выходу зазора профилированное конфузорное сопло с коническим насадком с раструбом к выходу, расположенным на наружной поверхности стенки в зазоре, воздушный завихритель и топливную форсунку, отличающаяся тем, что конический насадок выполнен с отбортовкой на кромке, суммарная эффективная площадь проходных сечений для прохода первичного воздуха через фронтовое устройство горелки составляет 0,55 - 0,8 от суммарной эффективной площади проходных сечений отверстий жаровой трубы, а соответствующие им площадь сопла от площади горелки и площадь сопла за насадком от площади сопла 0,1 - 0,25. 2. Горелка по п.1, отличающаяся тем, что на кромке конического насадка перед отбортовкой выполнены отверстия.РИСУНКИ
Рисунок 1www.findpatent.ru
Инфракрасные лучи легко поглощаются твердыми и жидкими телами, проникая внутрь их на небольшую глубину, и практически не поглощаются чистым воздухом. При поглощении телами лучистой энергии происходит преобразование ее в тепловую, которая и нагревает тела. Это свойство инфракрасных лучей используют для подогрева и разогрева двигателя и других агрегатов автомобиля.
Инфракрасные лучи получают при помощи специальной газовой горелки инфракрасного излучения. Предварительно смешанный с воздухом газ до выхода в зону горения поступает в виде однородной газовоздушной смеси в объемную керамическую или металлическую сетку по многочисленным каналам малого сечения, где и нагревается до температуры, близкой к температуре горения. При выходе же газовоздушной смеси в зону горения у наружной поверхности сетки происходит мгновенное и полное ее сгорание без образования видимого пламени, т. е. беспламенное горение. При этом поверхность сетки нагревается до 800 — 900°С.
Рис. Горелка инфакрасного излучения ГИИВ-1 конструкции СКБ
В качестве топлива используют природные и сжиженные газы пропан и бутан (зимой — пропан). Газовая горелка инфракрасного излучения состоит из корпуса 2, блока керамики 3, форсунки 1, сетки 4, рефлектора 5 и кожуха 6.
Блок керамики состоит из 10 стандартных плиток размером 65x45x12 мм, собранных в металлической рамке. Каждая плитка имеет 1350 цилиндрических отверстий диаметром 1 мм. В рефлекторе предусмотрены отверстия 7, через которые поступает воздух в пространство между корпусом и рефлектором, что обеспечивает выравнивание давления снаружи и внутри корпуса горелки, благодаря чему горелка не задувается. Теплопроизводительность горелки от 2400 до 4000 ккал/ч. Аналогичная газовая горелка Мосгазпроекта выполнена с объемной металлической стенкой из жаропрочной стали, что делает ее более надежной в эксплуатации. При групповом обогреве автомобилей на открытой площадке ее оборудуют трубопроводами для газа со стояками, на которых при помощи телескопических или шарнирных штанг крепятся горелки инфракрасного излучения. Телескопические штанги могут вращаться вокруг оси стойки, перемещаться вдоль своей оси и вращаться вокруг нее, что обеспечивает установку горелки в любом месте. Горелки зажигаются от искры кремневой зажигалки на длинном штативе.
Для подогрева двигателя горелки следует устанавливать на расстоянии 300 — 500 мм от картера двигателя под углом примерно 45° с направлением излучения на блок и масляный картер. Вентиляционный ремень защищают металлическим экраном для предохранения его от разрушения инфракрасными лучами.
Для разогрева карбюраторного двигателя грузового автомобиля зимой при окружающей температуре — 2 0 — 25°С используют одну горелку теплопроизводительностью 6000 ккал/ч в течение 15 — 20 мин, а дизельного двигателя (автомобиля МАЗ-205) — 1,5 ч.
При длительном подогреве двигателя грузовых и легковых автомобилей при температурах наружного воздуха —20—25°С для надежного пуска достаточно одной горелки инфракрасного излучения теплопроизводительностью 5500 — 6500 ккал/ч. Экономическая целесообразность способа хранения при низких температурах окружающего воздуха зависит от уровня издержек, необходимых на создание соответствующих сооружений и стоимости их эксплуатации.
Указанные затраты зависят от:
ustroistvo-avtomobilya.ru
Существуют некоторые виды систем воздушного отопления, в которых воздух подогревается мазутными горелками. Комнатный термостат системы воздушного отопления выставляется на определенную температуру, и он активирует горелку. В горелочном приборе есть реле, которое связывает его с тепловым датчиком в газоходе.
Также есть датчики, реагирующие на свет исходящий от работающей горелки в топке. При срабатывании датчика сигнал поступает на реле, которое включает вентилятор нагнетающий воздух в теплообменник и короба, распределяя его по всем помещениям дома.
Из чего состоит типичная мазутная печь (схема):
Блок мазутной горелки для подогрева бойлера или воздуха обычно устанавливают на болтах вне печи. Когда помещение нуждается в тепле, нагнетательный вентилятор (воздуходувка) начинает подавать воздух сквозь воздушную трубу и лопасти на змеевик под большим давлением.
В это же время из топливного бака мазут начинает подаваться насосом в сопло, где распыляется в туман. В этом месте образуется так называемая горючая смесь, т.е. пары топлива смешанные с воздухом. Высоковольтное устройство, соединенное с трансформатором зажигания производит искру между своими электродами и поджигает горючую смесь.
Схема мазутной горелки и принцип ее работы. Основные элементы:
Существует два типа горелок: горелки, которые работают под давлением и испарительные горелки. Горелки, работающие под давлением, разделяют на горелки с высоким и низким давлением.
В горелках с высоким давлением топливо поступает из бака, проходя через фильтр и клапан регулирующий давление горелки. Как только давление достигает отметки 100 фунтов на квадратный дюйм, клапан открывает топливу путь к соплу, в котором оно распыляется и смешивается с воздухом, образуя горючую смесь.
Между специальными электродами проскакивает электрическая искра, и смесь поджигается в топке, высвобождая огромное количество тепловой энергии.
Жидотопливная мазутная горелка Lamborghini Calor из модельного семейства PNZ.
Топливный насос прекращает работу, как только получает сигнал от комнатного термостата. Такой сигнал подается, если термостат фиксирует достижение заданной температуры в помещении. Насос перестает подавать топливо в сопло и факел угасает.
В случае если в начале работы горючая смесь не зажглась, топливный насос отключается реле в газоходе.
После такой остановки включение реле нужно произвести вручную. Повторное включение вручную нужно делать всего один раз. Если насос отключается во второй раз, нужно вызвать мастера.
Горелка низкого давления работает практически по такому же принципу, как и горелка высокого давления. Единственным отличием является то, что распыленное топливо смешивается с воздухом внутри сопла, а в топку поступает уже готовая горючая смесь.
Двухступенчатая мазутная горелка Riello PRESS.
Испарительная горелка работает по следующему принципу: лужица топлива поджигается электрической дугой и под воздействием высокой температуры топливо начинает испаряться. Воздух нагнетается к месту сгорания топлива.
Эта чудо-горелка, показанная на видео, может работать на практически любых горючих жидкостях, от нефти до мазута и даже масла. Заказать такую горелку можно, перейдя по ссылке на само видео, где в описании указаны необходимые координаты.
Признаком правильно работающей горелки является конусообразный факел пламени желтого цвета с оранжевой каймой исходящий из ее сопла.
Мазутная горелка Weishaupt MS RMS 30-70.
При установке горелочного оборудования большинство компаний предлагает заключить контракт на сервисное обслуживание вашей покупки, и было бы глупо отказываться от услуг специалистов, так как большинство регулировочных и ремонтных работ в горелке самостоятельно вы не сможете осуществить. Хотя время от времени достаточно общие профилактические работы все же можно и нужно проводить самостоятельно.
С периодичностью раз в один-два месяца занимайтесь чисткой вентиляторов, двигателей, заборных отверстий и измерительной аппаратуры.
Ротационная мазутная горелка РМГ-1 для котельной.
Поскольку разные конструкции горелок значительно отличаются между собой, перед началом работы ознакомьтесь с руководством по эксплуатации фирмы-производителя и выясните, как получить доступ к нуждающимся в очистке устройствам. Во время очистки используйте мягкую кисть и пылесос.
Работайте щеткой только в тех местах, где не нанесете повреждения. Если нужно почистить устройства, подключенные к электрической сети, сначала отключите их.
Как можно очистить мазутную горелку. Основные элементы:
Если в двигателе вашей горелки есть точки, нуждающиеся в смазке, их нужно смазывать не более чем двумя каплями масла 20W. Масло должно быть лишено детергентных присадок.
Не реже чем раз в год нужно снять и почистить сопло и устройство зажигания. Поскольку в разных моделях горелочных устройств разные способы демонтажа и чистки таких элементов, перед тем как приступить к процессу их очистки выясните все подробности у производителя. А вообще лучше для такой работы пригласить специалиста. Такую чистку желательно проводить перед первым запуском системы вначале отопительного сезона осенью.
Схема зажигательного прибора горелки:
Исходя из рекомендаций фирмы-изготовителя, периодически меняйте топливный фильтр тонкой очистки. Перед тем как приступить к замене перекройте подачу топлива при помощи вентиля и отключите все устройство от электрической сети. Чтобы снять старый фильтр, заведите под него емкость и, открутив верхний болт, снимите крышку с фильтра.
Отсоедините корпус фильтра от крышки, потянув его вниз. Если прокладка залипла, попробуйте осторожно отделить ее. Во время работы постарайтесь не повредить и не деформировать арматуру топливоподачи. Крышку и внутреннюю поверхность корпуса нужно почистить. Также если вы устанавливаете новый фильтр, рекомендуется поменять прокладку.
Замена фильтра тонкой очистки системы подачи топлива. Элементы фильтра:
Если в насосе вашей горелки есть фильтр грубой очистки, его также нужно почистить. Для этого нужно снять болты, которые удерживают крышку, и вынуть сетку с прокладкой. Но перед этим подставьте емкость, куда будет стекать топливо.
Чтобы обезжирить сетку, замочите ее в растворителе. Если после этой процедуры она не очистилась достаточно, освободите ее ячейки от грязи при помощи мягкой щетки. Если сетка окажется поврежденной, ее обязательно следует заменить. Во время сборки также необходимо заменить прокладку. Ознакомьтесь подробнее с руководством по эксплуатации и попробуйте найти в нем рекомендации по очистке насосного фильтра.
Замена фильтра грубой очистки топлива. Элементы:
Если вы пригласили техника, для каких-либо работ с горелкой, заодно попросите его проверить регулятор тяги. Это нужно для того чтобы проверить температуру и плотность дыма в трубе и кроме того узнать содержание двуокиси углерода. Мастер отрегулирует этот регулятор так, чтобы работа устройства была наиболее эффективной. Современные модели горелочных устройств намного эффективнее, чем старые.
rem-ont.com
Дата публикации 11.03.2015
В данной статье рассмотрим возможные неисправности, которые могут возникнуть во время эксплуатации мазутных горелок Oilon серии RP 50-90H.
Горелки Oilon RP-90 H представляют собой полностью автоматические горелки для сжигания мазута и, кратковременно, легкого дизельного топлива. Эти горелки могут применяться в большинстве отопительных систем, например, в водогрейных и паровых котлах и воздушных обогревателях
В случае помехи или неисправности необходимо, во-первых, проверить следующие основные предпосылки работы:
1. Наличие напряжения питания и управления в горелке.
2. Правильность заданных параметров регулировочных и управляющих устройств.
3. Состояние нормальной работы предохранительных и защитных устройств.
4. Подачу топлива к горелке, открытие топливных клапанов, количество топлива в баке.
5. В системе отопления достаточно воды.
Если помеха не вызвана по выше указанным причинам, необходимо проверить функции разных узлов горелки. Если программное реле блокировано (сигнальный свет горит), необходимо квитировать блокировку нажатием кнопки. Горелка запускается после возвращения диска программного реле до исходного положения, и когда другие предпосылки работы существуют. Следите за работой горелки. Знак, у которого диск программного реле блокируется, указывает возможную причину помехи. Пользуйтесь измерительными приборами при поиске неисправностей.
1. Двигатель горелки не запускается.
Возможные причины неисправности:
- Обрыв главной цепи.
- Температура топлива низка или высока.
- Термореле сработало или дефектно.
- Предохранитель сработал.
- Дефектный контактор двигателя.
- Дефектный двигатель.
- Обрыв в цепи управления двигателя: дефектное программное реле, неправильная настройка кулачкового диска сервомотора, дефектный сервомотор.
Устранение неисправности:
- Выясните причину обрыва.
- Проверьте и регулируйте температуру.
- Проверьте настройку, квитируйте или замените.
- Восстановите или замените.
- Замените.
- Замените двигатель.
- Замените реле.
- Исправьте Замените мотор.
2. Помеха розжига (двигатель горелки запускается, напряжение управления от прогр. реле к трансформатору зажигания включено, нет пуска, через короткое время будет отключение).
Возможные причины неисправности:
- Грязные или изношенные электроды зажигания, поврежденная изоляция.
- Слишком большой зазор между электродами.
- Поврежденный кабель электродов.
- Дефектный трансформатор зажигания.
Устранение неисправности:
- Очистите или замените.
- Подрегулируйте согласно инструкциям.
- Замените.
- Замените.
3. Двигатель горелки запускается, напряжение управления от прогр. реле к трансформатору зажигания не включено, нет пуска, через короткое время будет отключение (символ 1).
Возможные причины неисправности:
- Дефектное программное реле.
- Штекер кабеля питания трансформатора зажигания отсоединился или повреждался.
Устранение неисправности:
- Замените.
- Соедините или замените.
4. Пламя не образуется. Двигатель горелки запускается, розжиг идет нормально, через короткое время будет отключение (символ 1).
Возможные причины неисправности:
Магнитный клапан не работает:
- обрыв цепи управления;
- дефектный магнитный клапан или катушка, или провод поврежден;
- дефектное программное реле.
Устранение неисправности:
- Выясните причину.
- Замените дефектную часть.
5. Пламя не образуется. Топливо не распыляется через сопло.
Возможные причины неисправности:
- Давление топлива не достаточно для распыления.
- Сопло забито или изношено.
- Неправильное направление вращения двигателя.
Устранение неисправности:
- Выясните причину.
- Замените дефектную часть.
6. Топливо не поступает или давление не хватает для распыления.
Возможные причины неисправности:
- Грязный фильтр.
- Протечка во всасывающем трубопроводе.
- Производительность насоса падает: дефектный или изношенный насос.
Устранение неисправности:
- Очистите или замените.
- Исправьте Замените.
7. Топливный насос. Топливо не распыляется через сопло.
Возможные причины неисправности:
- Магнитный клапан не открывается.
Устранение неисправности:
- Замените магнитный клапан или катушку.
8. Топливный насос. Громкий механический шум.
Возможные причины неисправности:
- Насос всасывает воздух.
- Увеличенный вакуум в трубопроводе.
Устранение неисправности:
- Подтяните соединения.
- Очистите фильтр.
- Уточните размеры трубопровода.
9. После образование пламени будет отключение. Пламя образуется. При переходе на 2-ую ступень, горелка отключается и повторно запускается.
Возможные причины неисправности:
- Неправильная настройка горелки.
- Грязные фильтры.
- Сопло забито.
- Дефектный магнитный клапан или катушка, или провод поврежден.
Устранение неисправности:
- Настройте.
- Очистите.
- Замените.
- Замените дефектную часть.
10. После образование пламени будет отключение. Пламя зажигается, но будет остановка и повторный пуск.
Возможные причины неисправности:
Температура топлива низка:
- подогреватель не работает или его мощность не хватает;
- неправильная настройка термостата нижнего предела.
Устранение неисправности:
- Исправьте или замените.
- Проверьте и регулируйте температуру входящего топлива.
11. Неисправность в управлении факелом (=отключение). Двигатель горелки запускается, потом будет отключение (символ 1).
Возможные причины неисправности:
- Неправильное положение детектора пламени.
- Грязный детектор пламени.
- Слабый свет пламени.
- Дефектный детектор пламени.
- Дефектное прогр. Реле.
Устранение неисправности:
- Исправьте положение.
- Очистите.
- Проверьте настройку горелки.
- Замените.
- Замените.
12. Отключение во время предварительной продувки (ν).
Возможные причины неисправности:
- Дефектный детектор пламени.
- Дефектное прогр. Реле.
Устранение неисправности:
- Замените.
- Замените.
13. Неисправность в управлении факелом (=отключение). Отключение в стадии остановки горелки.
Возможные причины неисправности:
- Грязь и нагар внутри горелочной головки.
- Дефектный или устаревший детектор пламени.
- Дефектное прогр. Реле.
- Ложный сигнал пламени из-за постороннего цвета.
Устранение неисправности:
- Очистите и проверьте настройку.
- Замените.
- Замените.
- Не допустите постороннего цвета.
14. Горелочная головка. Остатки топлива и нагар внутри головки.
Возможные причины неисправности:
- Неправильное расстояние сопла от диффузора.
- Неправильная настройка воздуха для горения.
- Недостаточный приток свежего воздуха в котельное помещение.
- Размер или тип сопла неправильны.
- Изношенное сопло.
- Неправильное положение регулировочного кольца.
Устранение неисправности:
- Исправьте.
- Настройте.
- Добавьте приток воздуха.
- Замените.
- Замените.
- Подрегулируйте.
Каталог котлов информационного портала по отоплению и водоснабжению HeatNet.ru доступен в разделе котельное оборудование.
Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus. comments powered byheatnet.ru
Пилотная горелка газотурбинного двигателя содержит переднее тело с осевым прохождением вдоль центральной оси пилотной горелки. Центральная ось имеет осевое направление к зоне сгорания газотурбинного двигателя. Переднее тело содержит переднюю поверхность пилотной горелки, которая направлена к зоне сгорания. На переднее тело методом осаждения/напыления нанесен материал с нарастанием в осевом направлении с образованием стойкого к высоким температурам тела в осевом направлении переднего тела и с образованием стойкой к высоким температурам передней поверхности пилотной горелки. Нанесенный материал является стойким к высоким температурам металлом или металлическим сплавом, стойким к температурам свыше 1000°C, в частности к температурам до 1500°C или выше. Изобретение направлено на увеличение длительности срока службы пилотной горелки посредством создания пилотной горелки, стойкой к высоким температурам. 3 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.
Данное изобретение относится к пилотной горелке газотурбинного двигателя, при этом передняя поверхность пилотной горелки направлена к зоне сгорания газотурбинного двигателя.
Пилотные горелки используются в газотурбинных двигателях для зажигания смеси топлива и воздуха, в частности для зажигания жидкого топлива и/или газообразного топлива с воздухом в зоне сгорания, которая расположена после пилотной горелки, т.е. ниже по потоку. Топливо и воздух смешиваются друг с другом в зоне завихрения и зажигаются в зоне сгорания пилотной горелки для создания потока текучей среды высокой энергии для вращения турбинной части газотурбинного двигателя.
Современные конструкции горелки выполнены из аустенитной нержавеющей стали, которая имеет хорошую стойкость к образованию окалины при высоких температурах и которую можно использовать для непрерывной работы при высокой температуре. Аустенитная нержавеющая сталь является компромиссным материалом для сохранения невысокой стоимости пилотной горелки и обеспечения хорошей температурной стойкости.
Однако из-за чрезвычайно больших напряжений, вызываемых температурными градиентами во время работы двигателя, такое выполнение пилотной горелки, в частности передней поверхности пилотной горелки, приводит к появлению трещин и тем самым к уменьшению срока службы пилотной горелки.
Поэтому известно снабжение передней поверхности покрытием MCrAlY для уменьшения окисления и удерживания температуры металла в пилотной горелке внутри допустимых пределов для компонентов. MCrAlY является сокращением для соединения металла (М означает Ni, Со или Fe или их смеси), хрома (Cr), алюминия (Al) и иттрия (Y).
Однако такое покрытие передней поверхности пилотной горелки имеет некоторые недостатки. Такое покрытие иногда является не достаточно толстым для обеспечения хорошей защиты от высоких температур, в частности, в течение длительного времени.
Поэтому задачей данного изобретения является создание пилотной горелки для газотурбинного двигателя, которая является стойкой к высоким температурам, с целью обеспечения длительного срока службы пилотной горелки.
Задача изобретения решена с помощью пилотной горелки с признаками пункта 1 формулы изобретения, а также с помощью камеры сгорания и газотурбинного двигателя, содержащих такую горелку, в соответствии с другими независимыми пунктами формулы изобретения. Преимущества, признаки, подробности, аспекты и эффекты изобретения следуют из зависимых пунктов формулы изобретения, описания и фигур.
Согласно изобретению, предлагается пилотная горелка газотурбинного двигателя, содержащая переднее тело с осевым прохождением вдоль центральной оси пилотной горелки, при этом центральная ось имеет осевое направление к зоне сгорания газотурбинного двигателя, и переднее тело содержит переднюю поверхность пилотной горелки, которая направлена к зоне сгорания. Пилотная горелка характеризуется тем, что материал, в частности не материал покрытия, нанесен методом напыления/осаждения на переднее тело с нарастанием в осевом направлении переднего тела и с образованием стойкой к высоким температурам передней поверхности пилотной горелки.
Вместо покрытия на поверхности пилотной горелки материал расположен в горячей части пилотной горелки, заменяя покрытие или поддерживая не обязательное другое покрытие, так что нагрев не может оказывать отрицательного воздействия на пилотную горелку. Это может быть достигнуто с использованием стойкого к высоким температурам материала для образования стойкого к высоким температурам тела внутри переднего тела, при этом осевое распространение на порядок больше толщины покрытия. Материал распространяется в радиальном направлении подобно покрытию для обеспечения стойкой к высоким температурам передней поверхности пилотной горелки, но также проходит в осевом направлении, так что обеспечивается необходимая толщина для защиты от нагревания остального тела пилотной горелки.
В предпочтительном варианте выполнения материал наносится для образования диска из стойкого к высоким температурам материала в выемке, глухом отверстии, в передней поверхности пилотной горелки.
В смысле изобретения, передняя поверхность пилотной горелки является концевой частью пилотной горелки, которая направлена к зоне сгорания пилотной горелки или к зоне завихрения для смешивания вместе топлива и воздуха. Для обеспечения прочного удерживания материал нанесен в специальную выемку в передней поверхности пилотной горелки. Это имеет несколько преимуществ. Во-первых, не увеличиваются размеры пилотной горелки. Кроме того, выемка и тем самым диск могут иметь достаточную толщину для обеспечения длительной защиты пилотной горелки. Толщина выемки может изменяться в соответствии с областью применения. Наличие диска из стойкого к высоким температурам материала в выемке передней поверхности пилотной горелки уменьшает возникновение утечек горячего газа в атмосферу, что дополнительно улучшает защиту пилотной горелки. Кроме того, улучшается возможность ремонта пилотной горелки. По истечении срока службы диска его можно удалять, например, с помощью машинной обработки, и можно наносить новый материал в выемку в передней поверхности пилотной горелки. Поэтому срок службы пилотной горелки можно увеличивать посредством нанесения методом осаждения/напыления стойкого к высоким температурам материала в выемку передней поверхности пилотной горелки.
Предпочтительно, диск расположен с заполнением формы выемки передней поверхности пилотной горелки.
Стойкий к высоким температурам материал является в смысле изобретения материалом, который выдерживает высокие тепловые напряжения, в частности, в диапазоне температур 850-1500°C (Цельсия). Поэтому, согласно одной очень подходящей модификации изобретения, материал диска передней поверхности пилотной горелки является стойким к температурам свыше 1000°C, в частности к температурам до 1500°C или больше. Предпочтительной является пилотная горелка, в которой стойкий к высоким температурам материал диска является стойким к высоким температурам металлом или стойким к высоким температурам металлическим сплавом, в частности, содержащим алюминий и/или никель.
Имея нанесенный методом осаждения/напыления диск в передней поверхности пилотной горелки, основное тело пилотной горелки может быть выполнено из аустенитной нержавеющей стали. Стоимость такой пилотной горелки можно удерживать низкой, поскольку необходимо лишь ограниченное количество специального стойкого к высоким температурам материала для заполнения выемки. Остальное тело пилотной горелки может состоять из другого, менее дорогого материала.
Кроме того, предпочтительной является пилотная горелка, в которой диск из стойкого к высоким температурам металла нанесен методом осаждения/напыления, в частности, нанесен с помощью лазера, в выемку передней поверхности пилотной горелки. Это означает, что диск может быть выполнен с помощью способа лазерного нанесения. Нанесение с помощью лазера или нанесение с помощью импульсного лазера является технологией нанесения тонкой пленки, при которой луч импульсного лазера высокой мощности фокусируют внутри вакуумной камеры для соударения с мишенью желаемого состава. За счет этого материал испаряется с мишени и наносится в виде диска в выемку передней поверхности пилотной горелки. Материал можно наносить несколькими слоями для заполнения выемки. Такой диск или такая передняя поверхность пилотной горелки является очень стойкой к нагреванию.
Преимуществом нанесения материала напылением в выемку является прочное удерживание диска внутри выемки после затвердевания материала. Нанесенный с помощью лазера диск имеет в противоположность простому покрытию очень прочное удерживание внутри выемки. Кроме того, диск лучше защищен, поскольку нанесение выполняется в выемку, а не на плоскую переднюю поверхность пилотной горелки, как при простом покрытии.
В другом весьма предпочтительном варианте выполнения стойкий к высоким температурам диск нанесен в выемку посредством горячего распыления металла или холодного распыления металла. Металл для образования диска можно наносить посредством горячего распыления металла или с использованием холодного распыления металла, что имеет преимущество образования слоя с напряжением сжатия или диска в выемке передней поверхности пилотной горелки, что помогает выдерживать тепловые напряжения в основном теле пилотной горелки. Металл, который напыляется в выемку передней поверхности пилотной горелки, затвердевает после некоторого времени и образует пластину, диск, с толщиной выемки. Вся выемка заполняется стойким к высоким температурам материалом, в частности стойким к высоким температурам металлом.
Горячее напыление металла является процессом напыления расплавленного металла в выемку для образования диска достаточной толщины. Это достигается посредством расплавления чистых металлов или сплавов в пламени или в электрической дуге. Затем расплавленный металл подвергается воздействию струи сжатого воздуха, что приводит к созданию мелких капелек металла и направлению их к выемке. Конечным результатом является образование сплошного металлического диска в выемке. Толщина диска определяется количеством нанесенных слоев. Способом горячего напыления предпочтительно наносится алюминий или цинк на материал, в частности сталь, пилотной горелки. Это является предпочтительным, в частности, вследствие стойкости к высоким температурам этих материалов.
Все способы напыления металлов, такие как дуговое напыление или пламенное напыление, включают направление мелких расплавленных частиц в выемку, где они прилипают и образуют сплошной диск. Для создания расплавленных частиц требуется источник тепла, распыляемый материал и способ распыления и направления частиц. После контакта частицы расплющиваются в выемке, затвердевают и механически соединяются - сначала на возможно шершавом дне выемки, а затем друг на друге по мере увеличения толщины диска.
Холодное напыление включает инжектирование микроскопических порошковых частиц металла или других твердых веществ в сверхзвуковую струю быстро расширяющегося газа и выстреливание их в выемку передней поверхности пилотной горелки. При соударении этих частиц с дном выемки, они прилипают и образуют диск.
Холодное напыление называется также напылением при комнатной температуре. Обычные горячие или тепловые процессы напыления требуют предварительного нагревания распыляемого материала, так что частицы находятся в полурасплавленном состоянии, когда они достигают дна выемки в передней поверхности пилотной горелки. Это позволяет им разбрызгиваться по поверхности выемки. Однако когда частицы охлаждаются, то они слегка сжимаются, создавая местные напряжения или трещины на внутренней поверхности, которые могут впоследствии приводить к дефектам. В противоположность этому, холодно напыляемые материалы обычно остаются примерно на комнатной температуре или вблизи нее до соударения и проникновения в подложку со скоростью примерно 500-1500 м/с, так что образуется тесная связь без нежелательных химических превращений и напряжений, связанных с обычными способами. В отличие от термически напыляемых материалов, холодно напыляемые материалы испытывают небольшое или не испытывают вовсе вызывающего дефекты окисления во время полета и имеют необыкновенно высокие плотности и теплопроводности после изготовления. Дополнительно к этому, можно достигать с помощью способа холодного напыления скоростей нанесения, сравнимых с обычными способами термического напыления. Легкие газы, такие как азот и гелий, являются предпочтительными за счет их низкого молекулярного веса. Это означает, что звуковая скорость является возможно высокой. Холодное напыление имеет то преимущество, что его можно выполнять при атмосферном давлении. Другие процессы требуют пониженного давления, такого как вакуум, для достижения аналогичного качества покрытия.
В идеальном случае порошки должны быть возможно более тонкими, при этом нижний предел задается тем, что когда этот сверхзвуковой газовый поток ударяется в поверхность выемки, то на поверхности образуется ударная волна. Частицы в диапазоне 5-15 микрон (микрометров) являются оптимальными, хотя некоторые материалы обеспечивают все еще хорошие результаты при размере частиц до 30 мкм и больше. Недостатком частиц меньше 5 мкм является то, что они следуют потоку газа и тормозятся вблизи дна выемки.
Можно напылять различные материалы в выемку для образования диска. Например, диски из оксида алюминия и/или никеля являются очень устойчивыми к высоким температурам и имеют экстремально низкое поглощение тепла. Кроме того, эти материалы являются стойкими к температурному шоку и хорошо защищены от коррозии.
Форма выемки может быть различной. Выемка может иметь, например, прямоугольную, овальную или треугольную форму при рассматривании с направления из зоны сгорания. Предпочтительно, форма выемки в передней поверхности пилотной горелки может иметь круговую форму. Передняя поверхность пилотной горелки обычно имеет круговую форму. Диск круговой формы в имеющей круговую форму выемке может покрывать почти всю переднюю поверхность пилотной горелки. Предпочтительно, выемка является возможно большой, так что почти вся передняя поверхность пилотной горелки защищена стойким к высоким температурам диском.
В одном очень предпочтительном варианте выполнения пилотной горелки поперечное сечение выемки уменьшается в направлении зоны сгорания газотурбинного двигателя. Это означает, что диск абсолютно фиксирован в выемке после затвердевания напыляемого материала. Диск фиксирован с геометрическим замыканием внутри выемки. В основном диск имеет в этом случае форму усеченного конуса.
Могут быть предпочтительными другие формы, например выемка может быть полостью по существу в форме цилиндра, или конуса, при этом основанием конуса является передняя поверхность пилотной горелки, в частности вогнутого конуса. Кроме того, выемка может быть полусферой или усеченным конусом, при этом последний имеет уменьшающееся в направлении передней поверхности пилотной горелки поперечное сечение. Наносимый материал образует по существу обратное тело, поскольку оно вмещается в выемку.
Выемка может иметь край круговой формы на передней поверхности пилотной горелки. В радиальном направлении внутрь этого края наносится материал с образованием стойкого к высоким температурам переднего тела. Нанесенный материал может заканчиваться точно в той же плоскости, что и окружающая, радиально наружная, передняя поверхность пилотной горелки. Для получения идеально плоской поверхности может быть нанесено дополнительное покрытие на всю переднюю поверхность. В качестве альтернативного решения, наносимый материал может также «перетекать» через край и покрывать всю переднюю поверхность.
Выше было приведено описание варианта выполнения, в котором твердое переднее тело имеет выемку, в которую наносится материал. В качестве альтернативного решения, все переднее тело может быть выполнено посредством нанесения материала. Материал можно напылять слой за слоем для добавления материала к сердечнику тела пилотной горелки, так что с помощью нанесения в конечном итоге создается переднее тело. Это является особенно предпочтительным, если химический состав может изменяться во время распыления или нанесения материала, или если смешиваются два различных материала и наносятся совместно на поверхность и при этом изменяется концентрация наносимого материала. Таким образом, можно получать изменяющуюся шкалу между двумя материалами или между двумя химическими составами.
В частности, состав наносимого материала может изменяться, в частности постепенно, в радиальном направлении перпендикулярно центральной оси, так что более высокая концентрация стойкого к высоким температурам материала получается вблизи центральной оси. Дополнительно к этому или в качестве альтернативного решения, состав наносимого материала может изменяться, в частности, постепенно, в осевом направлении, так что более высокая концентрация стойкого к высоким температурам материала получается вблизи передней поверхности пилотной горелки.
Тем самым можно иметь более высокую концентрацию стойкого к высоким температурам материала в зоне, которая нуждается в лучшей защите от нагревания, в то время как в зоне, более удаленной в радиальном направлении или более далекой от зоны сгорания, переднее тело может иметь более высокую концентрацию менее стойкого к высоким температурам материала. Предпочтительно, это может приводить к образованию внутри переднего тела зон, в которых нанесенный материал одинаковой концентрации или одинакового состава образует, по существу конус, в частности вогнутый конус, или полусферу, или усеченный конус.
Под зоной одинаковой концентрации понимается трехмерная зона, в которой имеется одинаковая концентрация двух нанесенных материалов. Под зоной одинакового состава понимается трехмерная зона, в которой имеется одинаковый химический состав нанесенных материалов.
Преимуществами такой пилотной горелки является улучшенный срок службы пилотной горелки, уменьшение возникновения утечки горячего газа в атмосферу и поэтому улучшение безопасности и улучшенная возможность ремонта пилотной горелки. Когда нанесенный методом осаждения/напыления материал достигает конца своего срока службы, диск можно удалять с помощью машинной обработки и снова наносить новый материал в выемку или на тело пилотной горелки. Основное тело горелки все еще способно работать, когда нанесенный материал больше не способен безупречно защищать основное тело. Нанесение нового материала позволяет повторно использовать тело пилотной горелки, за счет чего увеличивается срок службы пилотной горелки. Кроме того, больше не требуется соскребание с тела пилотной горелки за счет нанесения материала напылением/осаждением в выемку передней поверхности пилотной горелки.
Хотя выше приведено описание изобретения применительно к пилотной горелке, способ нанесения материала на тело пилотной горелки также приводит к созданию пилотной горелки, согласно изобретению.
Ниже приводится более подробное описание изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых изображено:
фиг. 1 - продольный разрез первого варианта выполнения пилотной горелки с диском, согласно изобретению, нанесенным в переднее тело пилотной горелки;
фиг. 2 - пилотная горелка с диском, согласно изобретению, нанесенным в переднее тело пилотной горелки, согласно фиг. 1, на виде со стороны зоны сгорания;
фиг. 3 - продольный разрез второго варианта выполнения пилотной горелки с диском, согласно изобретению, нанесенным в переднее тело пилотной горелки;
фиг. 4 - продольный разрез третьего варианта выполнения пилотной горелки с постепенным изменением материалов, нанесенных в переднее тело пилотной горелки.
На фиг. 1 схематично показан продольный разрез первого варианта выполнения пилотной горелки 1 с нанесенным напылением/осаждением диском 5 в переднем теле 8 пилотной горелки, заканчивающимся у передней поверхности 2 пилотной горелки. Диск 5 защищает пилотную горелку 1 от нагрева в зоне 3 сгорания, являясь стойким к высоким температурам телом. Вследствие чувствительности передней поверхности 2 пилотной горелки к чрезмерному нагреву во время работы двигателя и опасности возникновения трещин, окисления и утечки горячего воздуха в атмосферу, диск 5 нанесен в по существу цилиндрическую выемку 4 в передней поверхности 2 пилотной горелки. Диск 5 содержит стойкий к высоким температурам металл, который имеет более высокую температурную стойкость, чем материал пилотной горелки 1 и передней поверхности 2 пилотной горелки, соответственно. Для снижения стоимости пилотная горелка 1 может быть выполнена из аустенитной нержавеющей стали, которая имеет хорошую стойкость к образованию окалины при высоких температурах, и которую можно использовать для непрерывной работы при высоких температурах в диапазоне 850-1000°C. Она является компромиссным материалом для снижения стоимости пилотной горелки 1 и обеспечения некоторой стойкости к температуре. Лишь диск 5 может быть выполнен из стойкого к высоким температурам материала, который можно использовать для постоянной работы при высоких температурах в диапазоне 1000-1500°C, предпочтительно 1000-2000°C.
Край 10 выемки 4, причем край 10 задает соединение между первым материалом горелки 1 и нанесенным материалом 9, в этом варианте выполнения пилотной горелки 1 имеет круговую форму, за счет чего боковые стенки 4а выемки 4 проходят параллельно продольной оси 6, т.е. оси симметрии большинства частей пилотной горелки 1, называемой также центральной осью, пилотной горелки 6. Выемка 4 выполнена, в основном, в форме цилиндрического глухого отверстия. Предпочтительно, диск 5 в виде цилиндра с небольшой высотой по сравнению с его радиусом выполнен из наносимого материала 9, нанесенного в выемку 4 посредством горячего напыления металла или холодного напыления металла. Металл может быть нанесен с помощью горячего напыления металла или с использованием холодного напыления металла, которое имеет преимущество образования слоя с напряжением сжатия в передней поверхности 2 пилотной горелки, за счет чего повышается стойкость к тепловым напряжениям пилотной горелки. Одним из преимуществ диска из стойкого к высоким температурам материала внутри выемки 4 передней поверхности 2 пилотной горелки является защита с помощью его пилотной горелки 1 от чрезмерного нагревания и улучшения тем самым срока службы пилотной горелки 1. Кроме того, диск 5 в выемке 4 передней поверхности 2 пилотной горелки уменьшает возникновение утечки горячего газа в атмосферу и повышает надежность. Специальный вариант выполнения передней поверхности 2 пилотной горелки повышает также ремонтопригодность пилотной горелки 1. При достижении конца срока службы диска 5, нанесенный диск, т.е. остаток нанесенного материала, можно удалять с помощью машинной обработки, и можно снова наносить новый диск посредством нанесения материала в выемку 4. Поэтому не требуется скобление тела пилотной горелки 1.
На фиг. 2 схематично показан на виде снизу вариант выполнения пилотной горелки 1 с диском 5, согласно изобретению, в передней поверхности 2 пилотной горелки, согласно фиг. 1. Другими словами на фиг. 2 показана пилотная горелка 1 на виде со стороны зоны 3 сгорания. Диск 5 расположен в центре передней поверхности 2 пилотной горелки. Виден круговой край 10 как самый центральный круг на фигуре. Диск 5 имеет круговую форму, однако может иметь также любую другую форму. Пилотная горелка 1 имеет несколько сверленых отверстий 7 для крепления пилотной горелки 1, например, на основном входе подачи топлива.
На фиг. 3 схематично показан продольный разрез второго варианта выполнения пилотной горелки 1 с имеющей другую форму выемкой 4 в передней поверхности 2 пилотной горелки. Единственное отличие от пилотной горелки 1, показанной на фиг. 1, заключается в форме выемки 4 в передней поверхности 2 пилотной горелки. В противоположность выемке 4, показанной на фиг. 1, выемка в этом варианте выполнения имеет наклонные боковые стенки 4а, за счет чего поперечное сечение выемки 4 уменьшается в направлении к зоне 3 сгорания газотурбинного двигателя.
Нанесенный материал 9 по существу в форме диска 5 очень прочно удерживается в выемке 4.
На фиг. 4 схематично показан продольный разрез третьего варианта выполнения пилотной горелки 1 без использования выемки, но с образованием переднего тела 8 пилотной горелки 1 посредством нанесения, по меньшей мере, двух различных материалов. Могут иметься зоны, в которых нанесен лишь первый, менее стойкий к нагреву материал, например, в первой зоне 11, противоположной зоне 3 сгорания. Могут иметься зоны, в которых нанесен лишь второй, более стойкий к нагреву материал, например, во второй зоне 12, близкой к передней поверхности 2 пилотной горелки. Вторая зона 12 представляет стойкое к высоким температурам тело, согласно изобретению. Кроме того, могут иметься зоны, в которых нанесены как первый материал, так и второй материал, т.е. нанесенный материал 9 может быть смесью обоих материалов, в третьей зоне 13.
В соответствии с вариантом выполнения, показанным на фиг. 4, концентрация обоих материалов постепенно изменяется на основе радиального и осевого положения нанесения. Предпочтительно, это приводит к полусферическому или коническому распределению материалов, как показано штриховыми линиями на фигуре.
С помощью этого варианта выполнения можно создавать единое гомогенное сплошное переднее тело 8. Постепенное изменение концентрации или состава двух материалов позволяет точно создавать зоны с точной величиной теплостойкости, необходимой для этой зоны. На основании этого принципа можно просто достигать того, что вся передняя поверхность 2 пилотной горелки состоит из очень стойкого к нагреву материала без нанесения покрытия.
Для всех вариантов выполнения следует отметить, что нанесение материала, согласно изобретению, не является операцией нанесения покрытия. Наносится металлический порошок, например напыляется. Эффективная глубина нанесенного таким образом материала больше глубины чисто покрытия. Используются также другие материалы, в частности не MCrAlY, который широко используется для покрытий.
1. Пилотная горелка (1) газотурбинного двигателя, содержащая переднее тело (8) с осевым прохождением вдоль центральной оси (6) пилотной горелки (1), при этом центральная ось (6) имеет осевое направление к зоне (3) сгорания газотурбинного двигателя, и переднее тело (8) содержит переднюю поверхность (2) пилотной горелки, которая направлена к зоне (3) сгорания, причем на переднее тело (8) методом осаждения/напыления нанесен материал (9) с нарастанием в осевом направлении с образованием стойкого к высоким температурам тела в осевом направлении переднего тела (8) и с образованием стойкой к высоким температурам передней поверхности (2) пилотной горелки, отличающаяся тем, что нанесенный материал (9) является стойким к высоким температурам металлом или металлическим сплавом, стойким к температурам свыше 1000°C, в частности к температурам до 1500°C или выше.
2. Пилотная горелка по п. 1, отличающаяся тем, что переднее тело (8) содержит выемку (4), в которую нанесен материал (9) для образования стойкого к высоким температурам тела и стойкой к высоким температурам передней поверхности.
3. Пилотная горелка по п. 1, отличающаяся тем, что состав нанесенного материала (9) изменяется, в частности, постепенно, в радиальном направлении, перпендикулярном центральной оси (6), так что более высокая концентрация стойкого к высоким температурам материала нанесена вблизи центральной оси, и/или нанесенный материал (9) изменяется, в частности, постепенно, в осевом направлении так, что более высокая концентрация стойкого к высоким температурам материала нанесена вблизи передней поверхности (2) пилотной горелки.
4. Пилотная горелка по п. 3, отличающаяся тем, что химический состав нанесенного материала (9) изменяется, в частности, постепенно, на основании радиального положения нанесения и/или осевого положения нанесения.
5. Пилотная горелка по п. 3, отличающаяся тем, что зоны внутри переднего тела (8) с одинаковой концентрацией или одинаковым составом нанесенного материала (9) по существу образуют цилиндрический диск (5) или конус, в частности вогнутый конус, или полусферу, или усеченный конус.
6. Пилотная горелка по п. 4, отличающаяся тем, что зоны внутри переднего тела (8) с одинаковой концентрацией или одинаковым составом нанесенного материала (9) по существу образуют цилиндрический диск (5) или конус, в частности вогнутый конус, или полусферу, или усеченный конус.
7. Пилотная горелка по любому из пп. 2, 3, 4 или 5, отличающаяся тем, что выемка (4) образована по существу симметрично вокруг центральной оси (6), при этом выемка (4) имеет осевое направление вдоль центральной оси (6) в направлении зоны (3) сгорания, и радиальное направление, берущее начало от центральной оси (6), и находящееся в плоскости, перпендикулярной центральной оси (6).
8. Пилотная горелка по п. 2, отличающаяся тем, что выемка (4) содержит имеющий круговую форму край (10).
9. Пилотная горелка по п. 2, отличающаяся тем, что выемка (4) является полостью по существу в форме цилиндра или конуса, в частности вогнутого конуса, или полусферы, или усеченного конуса, и/или нанесенный материал (9) образует по существу цилиндрический диск (5) или конус, в частности вогнутый конус, или полусферу, или усеченный конус.
10. Пилотная горелка по п. 7, отличающаяся тем, что выемка (4) является полостью по существу в форме цилиндра или конуса, в частности вогнутого конуса, или полусферы, или усеченного конуса, и/или нанесенный материал (9) образует по существу цилиндрический диск (5) или конус, в частности вогнутый конус, или полусферу, или усеченный конус.
11. Пилотная горелка по любому из пп. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9 или 10, отличающаяся тем, что нанесенный материал (9) нанесен с помощью лазера.
12. Пилотная горелка по любому из пп. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9 или 10, отличающаяся тем, что нанесенный материал (9) нанесен способом горячего напыления металла или холодного напыления металла.
13. Пилотная горелка по любому из пп. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9 или 10, отличающаяся тем, что нанесенный материал (9) нанесен в виде множества слоев материала.
14. Пилотная горелка по п. 13, отличающаяся тем, что химический состав нанесенного материала (9) является разным в двух смежных слоях из множества слоев нанесенного материала (9).
15. Камера сгорания газотурбинного двигателя, содержащая пилотную горелку (1) по любому из пп. 1-14.
16. Газотурбинный двигатель, содержащий, по меньшей мере, одну пилотную горелку (1), выполненную по любому из пп. 1-14.
www.findpatent.ru
