Регулятор подачи воздуха для камеры сгорания

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОМУ ПАТЕНТУ Дата публикации и выдачи патента РЕГУЛЯТОР ПОДАЧИ ВОЗДУХА ДЛЯ КАМЕРЫ СГОРАНИЯ Изобретение относится к регулятору для управления воздухом, который регулирует объем воздуха, проходящего во впускное отверстие камеры сгорания, посредством использования перемещающегося воздуха для опоры диска, расположенного в воздушном канале, преодолевая силу гравитации. Воздух проходит вокруг кромок диска и преобразуется во множество струй воздуха при помощи овальных выемок во внутренних поверхностях регулятора, образующих камеру Вентури. Посредством регулирования воздушного потока, поступающего в камеру сгорания, повышается эффективность горения. 015852 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к регулятору подачи воздуха для камина, печи, парового котла или их эквивалента. Уровень техники Работа каминов обычно требует притока воздуха, ведущего в топку. Примеры топок включают в себя, помимо прочих, печи, паровые котлы или их эквивалент. Топки могут быть включены в состав трубопроводной системы, содержащей сеть труб, имеющую трубу для впуска воздуха, способную "всасывать" или втягивать воздух, требующийся для процесса горения во время работы. Воздух крайне необходим для горения и влияет на скорость горения и теплоотдачу. Существующие средства для регулирования подачи воздуха включают в себя трубопроводы или трубопроводные системы с несколькими отверстиями или воздушными клапанами. Некоторые трубопроводы могут содержать заделанные концы со съемными крышками с отверстиями. Такие системы обычно приводятся в действие вручную и регулируются в соответствии с изменяющимися условиями,связанными с любыми изменениями окружающей среды, например, такими как изменения температуры и ветра. В данных системах часто возникают проблемы, когда огню не хватает воздуха или наоборот,когда воздуха слишком много, что может вызывать слишком быстрое горение огня и расход топлива больше необходимого. Цели изобретения Целью изобретения является создание регулятора подачи воздуха с невысокой стоимостью изготовления, автоматическим или саморегулирующимся действием, простой установкой, малым количеством движущихся частей. Другой целью изобретения является создание регулятора подачи воздуха, который может быть приспособлен для существующих топок и может совмещаться с новыми топками. Другой целью изобретения является создание регулятора подачи воздуха, имеющего компактное конструктивное исполнение, которое обеспечивает пригодность в большинстве ситуаций и которое способно приспосабливать переменные величины в размере топки, длине дымохода, объеме топлива, процедурах поддержания огня, запуске при избытке топлива и загрузке топлива. Другой целью изобретения является создание регулятора подачи воздуха с бережным сжиганием топлива. Другой целью изобретения является создание регулятора подачи воздуха, который может регулироваться вручную и является незаметным в работе. Другой целью изобретения является создание регулятора подачи воздуха, способного справляться с высокими и низкими ветрами и порывами ветра. Другой целью изобретения является создание регулятора подачи воздуха с надежной работой и повышенной эффективностью топлива. Другой целью изобретения является создание регулятора подачи воздуха с уменьшенными максимальными температурами и выбросами. Другой целью изобретения является создание регулятора подачи воздуха, который может быть перекрыт. Другой целью изобретения является создание регулятора подачи воздуха, обладающего меньшей вероятностью резких притоков чрезмерного тепла. Другой целью изобретения является создание регулятора подачи воздуха, способного ограничить степень дальности распространения огня в дымоходе посредством ограничения доступа воздуха во время горения. Другой целью изобретения является создание регулятора подачи воздуха, способного выдерживать холодный запуск. Сущность изобретения Настоящее изобретение может быть описано в общем как регулятор подачи воздуха, содержащий корпус, предпочтительно цилиндрический снаружи, прикрепляемый к отверстию для впуска воздуха топки, печи, парового котла или их эквивалента. Корпус также содержит подвижный диск, который выполнен и предназначен для перемещения вдоль первой опорной штанги в одном направлении под действием приточного воздуха и в противоположном направлении под действием гравитации, таким образом регулируя размер воздушного канала для приточного воздуха, так что эффективность горения топливной камеры повышается. Предпочтительно первая опорная штанга поддерживается с возможностью регулирования поперечным стержнем, установленным по диаметру на корпусе управляющего регулятора. Предпочтительно вторая опорная штанга поддерживается с возможностью регулирования стержнем, на котором закреплен верхний ограничитель диска. Предпочтительно верхний ограничитель диска содержит отверстие для обеспечения скользящего перемещения первой опорной штанги через диск, а также для предотвращения дальнейшего перемещения диска вверх при использовании. Предпочтительно первая опорная штанга содержит нижний ограничитель диска для предотвращения перемещения диска ниже него при использовании. В предпочтительном варианте осуществления корпус содержит внутреннее овальное отверстие, содержащее множество дугообразных выемок и зубчатых выступов. Овальное отверстие ведет в камеру Вентури, имеющую конусные стенки. Поток воздуха, входящий в овальное отверстие, превращается в множество столбов воздуха, когда он контактирует с множеством дугообразных выемок. Количество столбов воздуха зависит от количества дугообразных выемок. В предпочтительном варианте осуществления диск содержит множество отверстий для обеспечения прохождения воздуха через него. Предпочтительно регулятор подачи воздуха может соединяться с камерой сгорания.-1 015852 Когда огонь всасывает достаточное количество воздуха, поток воздуха будет отрывать диск от нижнего ограничителя диска и поднимать его в камеру Вентури. Верхний ограничитель диска, который является регулируемым по вертикали при помощи второй опорной штанги, ограничивает вертикальное перемещение вверх диска. Множество столбов воздуха в камере Вентури поддерживает диск в устойчивом положении. Затем вес диска, обусловленный силой гравитации, вынуждает диск перемещаться вниз,проталкивая поток воздуха вплотную к конусным боковым поверхностям камеры Вентури и сужая канал для прохождения воздуха. Данное перемещение медленно уменьшает объем воздуха, всасываемого в камеру сгорания или камин, и позволяет диску продолжать медленно опускаться в нижнюю часть камеры Вентури. Когда диск находится в нижней части камеры Вентури, воздух проходит вокруг диска, через отверстия между периметром овалоида и диском. На данном этапе диск уже не поддерживается столбами воздуха и опускается в положение покоя на нижний ограничитель диска. Результатом является горение с бережным сжиганием топлива, которое либо гасит огонь, либо может возобновляться посредством вышеупомянутого цикла повторной загрузки топлива. Краткое описание чертежей Далее изобретение будет пояснено более подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 - вид в разрезе регулятора подачи воздуха; фиг. 2 - вид спереди регулятора подачи воздуха; фиг. 3 - вид сверху обычного устройства трубопровода для топки с установленным на нем регулятором подачи воздуха; фиг. 4 - вид сбоку устройства, показанного на фиг. 3; фиг. 5 - другой вид сбоку устройства, показанного на фиг. 3; фиг. 6 - перспективный вид впускного конца регулятора подачи воздуха; фиг. 7 - графическое представление эффективности регулятора в топке в сравнении с топкой без регулятора. Подробное описание Ниже изобретение будет описано со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления изобретения. Изобретение никоим образом не ограничивается данными предпочтительными вариантами осуществления. Возможные изменения и модификации будут очевидны без отхода от объема изобретения. Как показано на фиг. 1, управляющий регулятор 1 содержит корпус 4, предпочтительно имеющий,по существу, цилиндрическую внешнюю форму, длину 5, изменяющиеся внутренний и наружный диаметры 12 и 13, неприкрепляемый конец 6 и прикрепляемый конец 7. Прикрепляемый конец 7 содержит внутренние резьбы 8 для прикрепления регулятора к трубопроводу 2 топки или его эквиваленту, как показано на фиг. 3-5. Возможны также и другие способы прикрепления регулятора подачи воздуха, в том числе, помимо прочих, прессовая посадка или нарезание наружной резьбы. Приточный воздух входит в корпус 4 через неприкрепляемый конец 6, проходит через корпус и выходит из прикрепляемого конца 7. Корпус 4 содержит наружные стенки, образующие поверхность 9 наружных стенок, и внутренние стенки, образующие поверхность 10 внутренних стенок. Поверхность 9 наружных стенок и поверхность 10 внутренних стенок также определяют изменяющуюся толщину стенок, имеющую внутренний диаметр 12 и наружный диаметр 13, которые изменяются вдоль длины 5. В одном варианте осуществления выступ 14 наружной стенки выполнен ступенчатым для облегчения разъемного прикрепления регулятора подачи воздуха к любому внешнему устройству, такому как трубопровод 2. Наружные стенки могут иметь форму и размеры в соответствии с требованиями. Неприкрепляемый конец 6 содержит переднюю наружную угловую кромку 15 и внутреннюю угловую кромку 16. Поверхность 10 внутренних стенок может быть подобной по форме поверхности 9 наружных стенок или может отличаться от нее. Как показано на фиг. 1, поверхность 10 внутренних стенок образует внутреннее устройство, содержащее нижнюю первую часть 20, ведущую вверх ко второй части 21, третью часть над второй частью и самую верхнюю, четвертую часть 23. В предпочтительном варианте осуществления поверхность 10 внутренних стенок выполнена в ступенчатом виде, включающем в себя конусные и наклонные или изогнутые части, образующие камеру Вентури. Как показано на фиг. 1, четвертая часть 23 содержит, по существу, параллельные внутренние и внешние стенки с внутренней резьбой 8 для зацепления с трубой, трубопроводом 2 или любым эквивалентным средством для приема воздуха, которое может соединяться с топкой. Как также показано на фиг. 1, первая часть 20 сужается внутрь перед выводом в камеру Вентури,образованную верхними частями корпуса 4. Камера Вентури включает в себя заделанный участок над круговой линией 25. Внутренняя поверхность 24, расположенная в пределах второй части 21, не образует обычную единую кривизну, а содержит ряд взаимосвязанных различающихся кривых, составленных из различных диаметров и овалоидов. Первая часть 20, которая расположена рядом с впускным отверстием или передней поверхностью корпуса 4 регулятора, может быть выполнена в виде плоских наклонных элементов или в предпочтительном варианте, показанном на фиг. 2, может состоять из нескольких взаи-2 015852 мосвязанных криволинейных наклонных элементов, имеющих разные диаметры кривизны, которыми являются три полудиаметра, расположенных на одинаковом расстоянии вокруг внутренней кромки корпуса 4 регулятора. Полудиаметры расположены под наклоном в и по направлению к центру корпуса. Хотя на фиг. 2 показаны три полукруглых диаметра, количество диаметров может быть больше или меньше,чем три. Регулятор 1 подачи воздуха содержит опорный стержень 30, проходящий через диаметр корпуса 4 регулятора и расположенный рядом с прикрепляемым концом 7 корпуса 4. Опорный стержень 30 содержит концы 31 и 32, поддерживаемые толщиной стенок корпуса на концах 31 и 32. Опорный стержень 30 может прикрепляться с возможностью отсоединения и с возможностью регулирования посредством первого фиксирующего средства 34, например зацепляться резьбой и/или закрепляться на месте винтовым фиксирующим средством или каким-либо другим эквивалентом, который может быть доступен с выступа 14. Как показано на фиг. 1, опорный стержень 30 расположен в третьем положении 22. Опорный стержень 30 может регулироваться с возможностью вращения по дуге и в продольном направлении. Опорный стержень 30 также состоит из полого или сплошного поперечного профиля, имеющего заданную толщину, диаметр и форму, и может быть круглым или квадратным. Опорный стержень 30 также содержит два расположенных на расстоянии отверстия 35 и 36. Отверстия 35 и 36 выполнены с возможностью обеспечения прохождения через них первого и второго опорных штоков 40 и 41, так что опорные штоки 40 и 41 ориентированы, по существу, параллельно длине 5 корпуса и друг другу. Первый опорный шток 40 действует как направляющая для перемещения диска 43 и также содержит нижний ограничитель 42 диска. Диск 43 содержит центральное отверстие и расположен вокруг первого опорного штока 40 и способен вертикально перемещаться вдоль него. Нижний ограничитель 42 диска расположен рядом с неприкрепляемым концом 6. Первый опорный шток 40 поддерживается с возможностью регулирования и перемещения вблизи прикрепляемого конца 7. Предпочтительно опорный стержень 30 также состоит из второго фиксирующего элемента 37 для закрепления первого опорного штока 40. Второй фиксирующий элемент 37 предпочтительно состоит из направляющего штифта и блокировочного винта, проходящего внутри опорного стержня 30 и упирающегося в боковую поверхность первого опорного штока 40. Направляющий штифт и блокировочный винт могут отвинчиваться или завинчиваться, обеспечивая перемещение первого опорного штока 40 вверх или вниз. Как показано на фиг. 1, первый опорный шток 40 расположен по центру корпуса 4. Первый опорный шток 40 может быть закреплен и установлен таким образом, что первый опорный шток 40 может регулироваться в поперечном направлении и с возможностью вращения, по желанию. Опорный стержень 30 также содержит третий фиксирующий элемент 38 для закрепления второго опорного штока 41. Третий фиксирующий элемент 38 предпочтительно содержит направляющий штифт и блокировочный винт, расположенный по длине опорного стержня 30. Один конец третьего фиксирующего элемента 38 упирается во второй опорный шток 41, а другой конец третьего фиксирующего элемента 38 контактирует и совмещается с поверхностью 9 наружной стенки для обеспечения регулировки третьего фиксирующего элемента, по желанию. Второй опорный шток 41 обеспечивает неподвижную опору для верхнего ограничителя 45 диска. Верхний ограничитель 45 диска предпочтительно содержит первое отверстие 46 для обеспечения прохождения через него первого опорного штока 40. Второй опорный шток 41 может независимо регулироваться для размещения верхнего ограничителя 45 диска, по желанию. Когда первый опорный шток 40 перемещается вверх, диск 43 в конечном итоге контактирует с верхним ограничителем 45 диска и ограничивается от любого дополнительного перемещения вверх. Как показано на фиг. 2, диск 43 содержит по меньшей мере одно отверстие 47 и диаметр диска, который меньше, чем основной внутренний диаметр корпуса 4, так что диск 43 может перемещаться с возможностью скольжения вверх и/или вниз вдоль первого опорного штока 40 между верхним и нижним ограничителями 45 и 42 диска, таким образом перекрывая поток воздуха, по желанию. Предпочтительно верхний ограничитель 45 диска закрывает любое отверстие (отверстия) в диске 43. Предпочтительно диск 43 также содержит отверстие 48, размещенное по центру. Отверстие 48 позволяет диску 43 соединяться с возможностью перемещения с первым опорным штоком 40. Диск 43 может быть выполнен из материала конкретного типа и сортамента в соответствии с требуемыми эксплуатационными характеристиками. Как показано на фиг. 2, первая часть 20 состоит из множества дугообразных выемок 49, овального отверстия 50 и множества зубчатых кромок 51. В предпочтительном варианте осуществления имеется три дугообразные выемки 49 и три зубчатые кромки 51, расположенные на одинаковом расстоянии вокруг выступа 16 овального отверстия 50. Когда воздух проходит в овальное отверстие 50, образуется три столба воздуха, когда поток воздуха контактирует с дугообразными выемками 49. Возможно другое количество дугообразных выемок и зубчатых кромок. Количество образуемых столбов воздуха зависит от количества дугообразных выемок. Регулятор 1 подачи воздуха может быть встроенным в существующую топку. Как показано на фиг. 3-5, регулятор 1 подачи воздуха может быть приспособлен к существующей топке посредством высверливания или пробивания отверстия в задней части топки. Трубопровод 2 может быть в виде Т-образной секции с заделанными концами 53, дозирующими отверстиями 54 и коленчатым участком-3 015852 для прикрепления регулятора 1 подачи воздуха и может изменяться в соответствии с размерами регулятора и топки. Дозирующие отверстия 54 могут также выполняться в соответствии с их совместимостью с регулятором 1 подачи воздуха. Приспособление регулятора 1 подачи воздуха не помешает работе любых регулируемых воздухоприемных отверстий на существующей топке. Регулятор 1 подачи воздуха автоматически регулирует и ограничивает количество воздуха, проходящего в закрытую топку, камеру сгорания, печь или их эквивалент, что, в свою очередь, влияет на теплоотдачу. Подвижный диск 43 регулирует воздушный поток посредством скользящего перемещения вверх и вниз вдоль первого опорного штока 40 между нижним и верхним ограничителями 42 и 43 диска. Регулятор 1 подачи воздуха находится в открытом положении, когда диск 43 находится на нижнем ограничителе 42 диска. Когда диск 43 находится в открытом положении, воздух может проходить в корпус 4. Когда зажигается огонь, всасываемый воздух проходит за диск 43 через первую часть 20 и образует множество столбов воздуха в результате контактирования с множеством дугообразных выемок и зубчатых кромок, образующих первую часть 20. Когда огонь всасывает достаточное количество воздуха,диск 43 будет подниматься за овальное отверстие 50 в камеру Вентури, образованную второй и третьей частью 21 и 23. Верхний ограничитель 45 диска, который предпочтительно может регулироваться в вертикальном направлении при помощи второго опорного штока 41, ограничивает максимальный поток воздуха. Диск 43 устойчиво поддерживается образующимся в результате множеством столбов воздуха. Затем сила гравитации вынуждает вес диска 43 направлять поток воздуха на конусные боковые поверхности камеры Вентури, медленно уменьшая объем и скорость воздуха, всасываемого в камеру сгорания топочной коробки. Затем диск 43 будет медленно опускаться по направлению к овальному отверстию 50,на каковом участке воздух начинает проходить диск 43 через множество отверстий между овальным отверстием 50 и диском 43. На данном этапе диск уже не поддерживается столбами воздуха и опускается в положение покоя. Результатом является горение с бережным сжиганием, которое либо прекращается,либо повторяется посредством вышеупомянутого цикла повторной загрузки топлива. Фиг. 7 изображает графическое представление зависимости температуры в градусах Цельсия (по оси Y) от времени (по оси X), полученное в задней части топки с 30-минутными интервалами (1) для немодифицированной топки; (2) для закрытой топки с регулятором подачи воздуха при закрытых воздухоприемных отверстиях и удаленной трубке для воздуха и (3) для закрытой топки при закрытых воздухоприемных отверстиях регулятора подачи воздуха и удаленной трубке для воздуха. Разница в максимальных температурах топки между (1) и (2) составляет 100C. По истечении 3 ч разница между (1) и (2) показывает заметное преимущество регулятора подачи воздуха. На 5-часовой отметке немодифицированная топка (1) погасла, тогда как модифицированная топка (2) еще функционировала при 150C. На 5-часовой отметке вариант (2) сохранял более высокий уровень эффективности по сравнению с вариантом (1) приблизительно на 50%. Следовательно, регулятор подачи воздуха оказывает заметное влияние на теплоотдачу с течением времени за счет поддержания теплоотдачи в течение более длительного периода времени и уменьшения максимальных температур. Конечно, необходимо понимать, что, хотя вышеприведенное описание представлено в качестве иллюстрирующего примера данного изобретения, все, такие и другие модификации и изменения его, как будет очевидно для специалистов в данной области техники, считаются находящимися в пределах объема формулы и объема правовой охраны данного изобретения, описанного в данном документе. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Регулятор подачи воздуха в топку, включающий в себя полый корпус, содержащий впускное отверстие и выпускное отверстие и образующий канал для воздушного потока через корпус, причем упомянутое выпускное отверстие пневматически соединено с впускным отверстием в топку; диск, расположенный внутри корпуса и перемещающийся вдоль первого опорного штока, прикрепленного к корпусу, причем упомянутый диск, будучи расположен в канале, создает сопротивление воздушному потоку,при этом упомянутый корпус содержит внутреннюю поверхность, выполненную с возможностью преобразования упомянутого воздушного потока в столбы воздуха при всасывании воздуха через упомянутый корпус и вокруг упомянутого диска, и упомянутая внутренняяповерхность образует воздушные каналы, сечение которых изменяется при перемещении упомянутого диска вдоль упомянутого первого опорного штока; верхний и нижний ограничители для ограничения максимального перемещения упомянутого диска,в результате чего упомянутый диск удерживается посредством гравитации рядом с нижним ограничителем, когда воздух не проходит через корпус, и перемещается вдоль первого опорного штока по направлению к верхнему ограничителю под действием воздушного потока, так что объем воздуха, проходящего через корпус, автоматически регулируется посредством перемещения диска в корпусе,причем нижняя часть упомянутой внутренней поверхности содержит овальное отверстие, которое больше, чем окружность диска, и периметр овального отверстия образован из множества расположенных-4 015852 с интервалами дугообразных выемок и зубчатых кромок для образования столбов воздуха при использовании,в результате чего при использовании диск уравновешивается приточным воздухом с минимальным биением, так что приточный воздух непосредственно регулируется вместе со скоростью горения и выбросами. 2. Регулятор по п.1, в котором упомянутая внутренняя поверхность над овальным отверстием образует камеру Вентури. 3. Регулятор по п.1, в котором упомянутый первый опорный шток поддерживается опорным стержнем. 4. Регулятор по п.3, в котором упомянутый опорный стержень регулируется по вращению и по длине при помощи первого фиксирующего элемента. 5. Регулятор по п.4, в котором упомянутый первый опорный шток дополнительно содержит нижний ограничитель. 6. Регулятор по п.5, в котором упомянутый верхний ограничитель поддерживается вторым опорным штоком, прикрепленным к опорному стержню. 7. Регулятор по п.6, в котором упомянутый второй опорный шток регулируется по вращению и по длине при помощи третьего фиксирующего элемента. 8. Регулятор по п.7, в котором упомянутый второй опорный шток содержит верхний ограничитель диска.