專利名稱：全自動高效預(yù)熱鍋爐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種自動控制的預(yù)加熱鍋爐，特別是一種用于機車上預(yù)熱或建筑上采暖的加熱鍋爐。
機車預(yù)熱爐是內(nèi)燃機車必備的部件，用于在內(nèi)燃機車主機起動前對主機預(yù)熱。根據(jù)鐵道部機車操作規(guī)程，主機在起動前如主機及其冷卻水溫度低于40℃不允許直接起動，以防止對主機造成損壞。所以要首先點燃預(yù)熱爐，對主機進行預(yù)熱，達到一定溫度時，才能起動主機。
我國現(xiàn)行的機車預(yù)熱爐是多年前設(shè)計的，結(jié)構(gòu)落后，自動化程度低，積碳現(xiàn)象嚴重而影響其使用效率和造成維修困難，且體積大，維修時拆裝很不方便，這種老式預(yù)熱爐十多年來沒有進行過改造設(shè)計，其主要缺陷是1、熱效率低其原理之一是噴嘴噴油霧化程度不好，燃油燃燒不充分；二是換熱方式為舊式排管換熱，即冷水由直立或螺旋式排管內(nèi)通過，換熱面積?。蝗墙Y(jié)碳現(xiàn)象使排管換熱效率進一步降低。
2、結(jié)碳嚴重，給維修帶來了極大的困難。由于換熱排管直接置于燃燒室內(nèi)，噴嘴噴出的燃油顆粒來不及燃燒即遇到通水排管，使其急劇冷卻并附著于管壁上，久而久之積層越來越厚，碳化后的積垢與油顆?；旌?，堅硬而粘滯，清理時須全部拆下，用火燒烤，反復(fù)敲打，仍不能徹底，費時費力。
3、操作不方便。開動時需人為開啟電源、開動油泵、風(fēng)機，停機時人為關(guān)斷，且操作人員看不到點火和燃燒狀況，給操作人員帶來不便。
4、功能少。只能用于主機起動前的預(yù)熱，不能用于停車時的自動保溫。
本實用新型的目的在于，對預(yù)熱爐的燃燒系統(tǒng)，換熱系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行了新的改進設(shè)計，從而使其達到節(jié)約能源，提高工效，實現(xiàn)全自動控制的使用效果。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)措施來實現(xiàn)的它由燒嘴、換熱器和電氣控制三部分組成，燒嘴由四個壓板及螺栓、緊固在換熱器上蓋上，同時有一絞鏈與其相連；電氣控制盒由控制電纜及插夾，插座與電源、燒嘴及水泵電氣件相連；換熱器的四支腳固定在地腳螺栓上，換熱器上裝置有進水口、換熱器桶體、出煙口、集煙道、出水口、放水閥、排煙道；換熱器主體由三層圓柱筒體組成，從內(nèi)向外分別裝有燃燒筒、換熱殼體、外殼體；組成燃燒室和兩個同心環(huán)形腔道，燃氣腔和水腔；爐體上部的集煙道和集水室為環(huán)形結(jié)構(gòu)，用薄板焊接制成，并由螺栓互相緊固，換熱殼體由折成90°的換熱翅片焊接成換熱殼體，外殼體上焊接有六道橫向隔板，相鄰隔板的開口分別置于180°的位置上；燒嘴由電機、風(fēng)扇、油泵同軸聯(lián)接，其傳力扭簧、渦流器同噴嘴置于同一軸線上；燒嘴的殼體共為四段，風(fēng)扇殼體通過絞鏈與配氣殼體相連，中介殼體通過螺栓與風(fēng)扇殼體相連、進氣殼體通過螺栓與中介殼體相連；電機與點火器裝于中介殼體上，風(fēng)扇、油泵、電磁閥、電嘴裝于配氣殼體上；其電控部分是用兩塊集成時基電路NE555作為定時元件，分別由C1和R3、C2和R6組成積分電路、確定延時時間，再通過與門Y1、Y2、Y3、或門H、非門F1、F2、F3按程序控制電機FJ、水泵SB、點火器DHQ和電磁閥DCF，完成各延時動作。
本實用新型的優(yōu)點和積極效果是1、實現(xiàn)機電一體化結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)電機、風(fēng)扇、油泵的同軸柔性聯(lián)接，便于控制，縮小體積，節(jié)約能源是該類產(chǎn)品中前所未有的結(jié)構(gòu)方式。
2、采用了全新的隔離燃燒室，翅片組合式換熱腔和導(dǎo)板環(huán)流水腔的高效換熱器。
3、采用了程序自動控制電路，實現(xiàn)全自動控制，減少了工人的勞動強度，拓寬了預(yù)熱爐的功能范圍，使之達到合理燃燒，節(jié)約能源的目的。
其效果是經(jīng)檢測，比原有預(yù)熱爐熱效率大大提高，原爐為67－70％，現(xiàn)在可達到82％。節(jié)約燃油17％，節(jié)電55％，減少了修理費用，延長了主機使用壽命，可創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益，安裝使用100臺，年節(jié)約費用11萬元。


如下圖1是本實用新型的整體裝配圖；圖2是本實用新型的換熱器部件圖；圖3是本實用新型的燒嘴部件圖；圖4是本實用新型燒嘴部件的風(fēng)扇零件圖；圖5是本實用新型換熱器部件的翅片零件圖；
圖6是本實用新型電氣控制原理圖；下面將結(jié)合附圖對本實用新型做進一步描述本實用新型通用于一般內(nèi)燃機車上或一般民用采暖上，由燒嘴8、換熱器和電氣控制三部分組成。燒嘴又稱爐頭，換熱器又稱爐體，分別為圓柱形結(jié)構(gòu)。燒嘴8由四個壓板螺栓緊固于換熱器上，同時有一絞鏈9連接。在檢修時，只須松開壓板螺栓，燒嘴8可以絞鏈9為軸傾倒90°(如圖1所示)，這樣就可對燒嘴進行檢修和調(diào)整，亦可看清換熱器爐膛內(nèi)的情況，對爐膛內(nèi)的積存煙塵用水沖洗即可。
其高壓燒嘴8采用機電一體化的結(jié)構(gòu)，集電機21，風(fēng)扇23、油泵24、噴嘴26、點火系統(tǒng)于一體，結(jié)構(gòu)緊湊合理，完整性、成套性、獨立性強，只要具備油、電條件即可運轉(zhuǎn)，特別適合運輸裝備和移動式機組配套使用。
其結(jié)構(gòu)特點是圓柱形外殼分段結(jié)構(gòu)(如圖3所示)分別用于固定和支撐電機21、點火器22、風(fēng)扇23、油泵24、電磁閥25、噴嘴26、電嘴27、渦流器29，火焰監(jiān)視器及電氣插座等，其中主要部件電機21、風(fēng)扇23、油泵24、噴嘴26置于同一軸線上，為不變速柔性傳動系統(tǒng)，即將風(fēng)扇23用螺釘固定于油泵24軸頭上，再通過一個傳力扭簧33與電機21軸頭相連。轉(zhuǎn)力扭簧33可補償油泵24、電機21因制造安裝所造成的不同軸度，并可降低起動扭矩。燒嘴外殼共分四段配氣殼體28、風(fēng)扇殼體32、中介殼體31、進氣殼體30，其中配氣、風(fēng)扇、中介殼體為鑄鋁件，進氣殼體為鈑金件，配氣殼體28是用于保護內(nèi)部零件及通過渦流器29，實現(xiàn)燒嘴配氣；風(fēng)扇殼體32是風(fēng)扇的外殼，通過絞鏈與配氣殼體28相連，其底部裝有油泵24及鋁支架；中介殼體31通過螺栓與風(fēng)扇殼體32緊固，形成進風(fēng)通道，其上部安裝電機21、點火器22和電氣插座；進氣殼30通過螺栓與中介殼體31緊固，保護電機21、點火器22等，頂端的進氣部設(shè)置了進風(fēng)罩，裝有濾塵網(wǎng)。噴嘴26、電嘴27、電磁閥25裝于鋁支架上。
風(fēng)扇23由風(fēng)扇殼體32和多葉風(fēng)輪裝配組成。風(fēng)扇23為鈑金鉚接件，其圓周有單圓弧葉片60片，按一定傾斜度安裝?？諝馊鐖D4所示，由軸向進入，由周向扇出，由蝸殼分三區(qū)收集，再由三個窗口排入配氣殼體28。該風(fēng)扇23為一種中心軸流吸氣，徑向離子加速的離心式風(fēng)輪，葉片采用鉚接方式，結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、與整機配合性能好。
換熱器主體由三層圓柱筒體組成(如圖2所示)外部為外殼體11，里面為換熱殼體12，最里面為燃燒筒13，這樣，組成兩個互相隔開的同心環(huán)形腔道。來自爐頭的空氣和燃料霧于燃燒筒13內(nèi)混合、燃燒，同時放熱形成高溫燃氣流。高溫燃氣流由燃燒筒13下部進入燃氣腔17(圖1、圖2中所示Q方向)，在該環(huán)腔內(nèi)通過由換熱殼體12組成的內(nèi)爐壁及其換熱翅片14將熱量傳給外環(huán)水腔18中的循環(huán)水，使水溫提高到所需溫度，進入集水室19，經(jīng)爐體上座側(cè)面的出水口5流出(圖中所示S方向)。燃氣流傳出熱量后，溫度不斷降低，經(jīng)集煙道20排入大氣。爐體上部的集水室19集煙道21為環(huán)形結(jié)構(gòu)，鈑金焊接構(gòu)成，由螺栓互相緊固。
換熱腔壁的翅片14，可增加換熱腔的換熱面積。其翅片14不是直接焊接在筒壁上，而是翅片與筒體共同組成單元體。即鋼板條狀料折成90°一面做換熱殼體12的一部分，另一側(cè)做散熱用的翅片，若干單元(100組)焊接成換熱殼體12，這樣，使由翅片傳送到水腔的熱傳導(dǎo)路徑不再經(jīng)過焊縫，保證了熱傳導(dǎo)的良好狀態(tài)，從而提高了熱效率。水腔18結(jié)構(gòu)的特點是，在外殼體11上焊接六道橫向隔板15，開口分別安裝在不同的角度。這樣迫使水流做周向螺旋流動，增加了水流的途徑，改善了熱交換狀況，同時避免了水腔中的死區(qū)，防止局部過熱。
電氣控制的工作原理是(見圖6)圖中用2塊集成時基電路NE555作為定時原件，來控制負載的工作時間，定時時間分別是15秒、5秒。C5、D6是定時電容，定時時間大約是T＝1.1RC。
在接通電源時，NE555－1的2腳是低電平，4、8腳是高電平。NE555－1被觸發(fā)3腳輸出高電平。該高電平經(jīng)或門H送到驅(qū)動器AMP，使信號功率放大。該信號再通過二級三極管放大，(T4、T5)，從T5的射極取出信號。經(jīng)隔離二極管D2后，觸發(fā)可控硅3CT1的控制極，使電機運行，帶動油泵和風(fēng)扇工作。
接通電源時，第一次定時開始，15秒后，定時結(jié)束，NE555－1的3腳輸出低電平同時自動觸發(fā)，第二次定時開始，通過C2將觸發(fā)信號送到NE555－2的2腳，觸發(fā)NE555－2，使3腳輸出高電平，該信號到或門，維持風(fēng)機運行。此時T4導(dǎo)通，射極電位是高電平，與3腳的高電平相與后，從與門Y1輸出高電平，經(jīng)三極管T3放大后，點火器工作。點火燈亮。同時NE555－1的3腳的低電平經(jīng)非門F2得高電平，該高電平與或門的高電平經(jīng)Y2相與，輸出的高電平經(jīng)三極管T11放大后，從射極取出信號將電磁閥開關(guān)打開，噴嘴噴油，供油燈亮。
5秒鐘內(nèi)如果點著火，光敏電阻見光，電阻減小，T1截止，T1射極變成低電平，該低電平經(jīng)非門F1后，到或門輸出高電平，維持噴油，同時與門Y1輸出跳變?yōu)榈碗娖?，將點火器關(guān)閉。如果在第二個定時5秒內(nèi)沒點著火，NE555－2定時結(jié)束時，3腳跳變?yōu)榈碗娖?，或門輸出低電平，經(jīng)非門F3后變成高電平，該高電平經(jīng)三極管T6放大，從T6射極取出信號，將繼電器線圈開關(guān)管T10打開，繼電器J2得電，常閉觸點斷開，可控硅關(guān)閉，電機停轉(zhuǎn)，停止供油。同時與門Y1輸出低電平，將點火器關(guān)閉，F(xiàn)3輸出的高電平經(jīng)三極管T2放大，打開故障燈開關(guān)，故障燈亮，等待第二次重新啟動。
在自動運行中，當(dāng)循環(huán)水低于下限規(guī)定值時，繼電器J11閉合，系統(tǒng)得電，預(yù)熱爐工作，當(dāng)水溫到達上限溫度時，J1繼電器斷開，控制系統(tǒng)失去工作電源，預(yù)熱爐工作停止，當(dāng)水溫低于下限值時，控制系統(tǒng)得電，預(yù)熱爐又開始工作，重復(fù)上述過程。
權(quán)利要求1.全自動高效預(yù)熱鍋爐，由燒嘴、換熱器和電氣控制三部分組成，其特征在于所述的燒嘴8由四個壓板6及螺栓、緊固在換熱器上蓋上，同時有一絞鏈9與其相連；電氣控制盒由控制電纜及插頭，插座與電源、燒嘴及水泵電氣件相連；換熱器的四支腳固定在地腳螺栓上，換熱器上裝置有進水口1、換熱器桶體2、出煙口3、集煙道4、出水口5、放水閥10、排煙道11；換熱器主體由三層圓柱筒體組成，從內(nèi)向外分別裝有燃燒筒13、換熱殼體12、外殼體11；組成燃燒室16及兩個同心環(huán)形，燃氣腔17和水腔18；燒嘴8由電機21、風(fēng)扇23、油泵24同軸聯(lián)接，其傳力扭簧33、渦流器29同噴嘴26置于同一軸線上；燒嘴8的殼體由風(fēng)扇殼體32，配氣殼體28、中介殼體31、進氣殼體30分四段組成。
2.如權(quán)利要求1所述的預(yù)熱鍋爐，其特征在于爐體上部的集煙道20和集水室19為環(huán)形結(jié)構(gòu)，用薄板焊接制成，并由螺栓互相緊固；換熱殼體12由折成90°的換熱翅片14焊接成換熱殼體12，外殼體11上焊接有六道橫向隔板15，相鄰隔板的開口分別置于180°的位置上。
3.如權(quán)利要求1所述的預(yù)熱鍋爐，其特征在于風(fēng)扇殼體32通過絞鏈與配氣殼體28相連，中介殼體31通過螺栓與風(fēng)扇殼體32相連、進氣殼體30通過螺栓與中介殼體31相連；電機21與點火器22裝于中介殼體31上，風(fēng)扇23、油泵24、電磁閥25、電嘴27裝于配氣殼體28上。
4.如權(quán)利要求1所述的預(yù)熱鍋爐，其特征在于電氣控制是用兩塊集成時基電路NE555作為定時元件，分別由C1和R3、C2和R6組成積分電路、確定延時時間，再通過與門Y1、Y2、Y3、或門H、非門F1、F2、F3按程序控制電機FJ、水泵SB、點火器DHQ和電磁閥DCF，完成各延時動作。
專利摘要本實用新型涉及一種自動控制的預(yù)加熱鍋爐，特別是一種用于機車上預(yù)熱或建筑上采暖的加熱鍋爐。其結(jié)構(gòu)為機電一體式；電機、風(fēng)扇、油泵為同軸柔性聯(lián)接，并采用了隔離燃燒室、翅片組合換熱腔和導(dǎo)板環(huán)流水腔的高效換熱系統(tǒng)，還采用了程序自動控制電路，實現(xiàn)全自動控制。用于采暖和機車機件預(yù)熱可達到節(jié)約能源縮小體積，便于控制的使用效果。
文檔編號F22B31/00GK2104995SQ9122250
公開日1992年5月20日 申請日期1991年11月16日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月16日
發(fā)明者盧其昌, 丁汝岱, 唐登華, 閻六合, 曹瑞光, 金成海 申請人:盧其昌, 丁汝岱, 唐登華, 閻六合, 曹瑞光, 金成海