专利名称：全自动高效预热锅炉的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动控制的预加热锅炉，特别是一种用于机车上预热或建筑上采暖的加热锅炉。
机车预热炉是内燃机车必备的部件，用于在内燃机车主机起动前对主机预热。根据铁道部机车操作规程，主机在起动前如主机及其冷却水温度低于40℃不允许直接起动，以防止对主机造成损坏。所以要首先点燃预热炉，对主机进行预热，达到一定温度时，才能起动主机。
我国现行的机车预热炉是多年前设计的，结构落后，自动化程度低，积碳现象严重而影响其使用效率和造成维修困难，且体积大，维修时拆装很不方便，这种老式预热炉十多年来没有进行过改造设计，其主要缺陷是1、热效率低其原理之一是喷嘴喷油雾化程度不好，燃油燃烧不充分；二是换热方式为旧式排管换热，即冷水由直立或螺旋式排管内通过，换热面积小；三是结碳现象使排管换热效率进一步降低。
2、结碳严重，给维修带来了极大的困难。由于换热排管直接置于燃烧室内，喷嘴喷出的燃油颗粒来不及燃烧即遇到通水排管，使其急剧冷却并附着于管壁上，久而久之积层越来越厚，碳化后的积垢与油颗粒混合，坚硬而粘滞，清理时须全部拆下，用火烧烤，反复敲打，仍不能彻底，费时费力。
3、操作不方便。开动时需人为开启电源、开动油泵、风机，停机时人为关断，且操作人员看不到点火和燃烧状况，给操作人员带来不便。
4、功能少。只能用于主机起动前的预热，不能用于停车时的自动保温。
本实用新型的目的在于，对预热炉的燃烧系统，换热系统和控制系统进行了新的改进设计，从而使其达到节约能源，提高工效，实现全自动控制的使用效果。
本实用新型的目的是通过以下技术措施来实现的它由烧嘴、换热器和电气控制三部分组成，烧嘴由四个压板及螺栓、紧固在换热器上盖上，同时有一绞链与其相连；电气控制盒由控制电缆及插夹，插座与电源、烧嘴及水泵电气件相连；换热器的四支脚固定在地脚螺栓上，换热器上装置有进水口、换热器桶体、出烟口、集烟道、出水口、放水阀、排烟道；换热器主体由三层圆柱筒体组成，从内向外分别装有燃烧筒、换热壳体、外壳体；组成燃烧室和两个同心环形腔道，燃气腔和水腔；炉体上部的集烟道和集水室为环形结构，用薄板焊接制成，并由螺栓互相紧固，换热壳体由折成90°的换热翅片焊接成换热壳体，外壳体上焊接有六道横向隔板，相邻隔板的开口分别置于180°的位置上；烧嘴由电机、风扇、油泵同轴联接，其传力扭簧、涡流器同喷嘴置于同一轴线上；烧嘴的壳体共为四段，风扇壳体通过绞链与配气壳体相连，中介壳体通过螺栓与风扇壳体相连、进气壳体通过螺栓与中介壳体相连；电机与点火器装于中介壳体上，风扇、油泵、电磁阀、电嘴装于配气壳体上；其电控部分是用两块集成时基电路NE555作为定时元件，分别由C1和R3、C2和R6组成积分电路、确定延时时间，再通过与门Y1、Y2、Y3、或门H、非门F1、F2、F3按程序控制电机FJ、水泵SB、点火器DHQ和电磁阀DCF，完成各延时动作。
本实用新型的优点和积极效果是1、实现机电一体化结构，实现电机、风扇、油泵的同轴柔性联接，便于控制，缩小体积，节约能源是该类产品中前所未有的结构方式。
2、采用了全新的隔离燃烧室，翅片组合式换热腔和导板环流水腔的高效换热器。
3、采用了程序自动控制电路，实现全自动控制，减少了工人的劳动强度，拓宽了预热炉的功能范围，使之达到合理燃烧，节约能源的目的。
其效果是经检测，比原有预热炉热效率大大提高，原炉为67－70％，现在可达到82％。节约燃油17％，节电55％，减少了修理费用，延长了主机使用寿命，可创造巨大的经济效益，安装使用100台，年节约费用11万元。
如下图1是本实用新型的整体装配图；图2是本实用新型的换热器部件图；图3是本实用新型的烧嘴部件图；图4是本实用新型烧嘴部件的风扇零件图；图5是本实用新型换热器部件的翅片零件图；
图6是本实用新型电气控制原理图；下面将结合附图对本实用新型做进一步描述本实用新型通用于一般内燃机车上或一般民用采暖上，由烧嘴8、换热器和电气控制三部分组成。烧嘴又称炉头，换热器又称炉体，分别为圆柱形结构。烧嘴8由四个压板螺栓紧固于换热器上，同时有一绞链9连接。在检修时，只须松开压板螺栓，烧嘴8可以绞链9为轴倾倒90°(如图1所示)，这样就可对烧嘴进行检修和调整，亦可看清换热器炉膛内的情况，对炉膛内的积存烟尘用水冲洗即可。
其高压烧嘴8采用机电一体化的结构，集电机21，风扇23、油泵24、喷嘴26、点火系统于一体，结构紧凑合理，完整性、成套性、独立性强，只要具备油、电条件即可运转，特别适合运输装备和移动式机组配套使用。
其结构特点是圆柱形外壳分段结构(如图3所示)分别用于固定和支撑电机21、点火器22、风扇23、油泵24、电磁阀25、喷嘴26、电嘴27、涡流器29，火焰监视器及电气插座等，其中主要部件电机21、风扇23、油泵24、喷嘴26置于同一轴线上，为不变速柔性传动系统，即将风扇23用螺钉固定于油泵24轴头上，再通过一个传力扭簧33与电机21轴头相连。转力扭簧33可补偿油泵24、电机21因制造安装所造成的不同轴度，并可降低起动扭矩。烧嘴外壳共分四段配气壳体28、风扇壳体32、中介壳体31、进气壳体30，其中配气、风扇、中介壳体为铸铝件，进气壳体为钣金件，配气壳体28是用于保护内部零件及通过涡流器29，实现烧嘴配气；风扇壳体32是风扇的外壳，通过绞链与配气壳体28相连，其底部装有油泵24及铝支架；中介壳体31通过螺栓与风扇壳体32紧固，形成进风通道，其上部安装电机21、点火器22和电气插座；进气壳30通过螺栓与中介壳体31紧固，保护电机21、点火器22等，顶端的进气部设置了进风罩，装有滤尘网。喷嘴26、电嘴27、电磁阀25装于铝支架上。
风扇23由风扇壳体32和多叶风轮装配组成。风扇23为钣金铆接件，其圆周有单圆弧叶片60片，按一定倾斜度安装。空气如图4所示，由轴向进入，由周向扇出，由蜗壳分三区收集，再由三个窗口排入配气壳体28。该风扇23为一种中心轴流吸气，径向离子加速的离心式风轮，叶片采用铆接方式，结构紧凑、重量轻、与整机配合性能好。
换热器主体由三层圆柱筒体组成(如图2所示)外部为外壳体11，里面为换热壳体12，最里面为燃烧筒13，这样，组成两个互相隔开的同心环形腔道。来自炉头的空气和燃料雾于燃烧筒13内混合、燃烧，同时放热形成高温燃气流。高温燃气流由燃烧筒13下部进入燃气腔17(图1、图2中所示Q方向)，在该环腔内通过由换热壳体12组成的内炉壁及其换热翅片14将热量传给外环水腔18中的循环水，使水温提高到所需温度，进入集水室19，经炉体上座侧面的出水口5流出(图中所示S方向)。燃气流传出热量后，温度不断降低，经集烟道20排入大气。炉体上部的集水室19集烟道21为环形结构，钣金焊接构成，由螺栓互相紧固。
换热腔壁的翅片14，可增加换热腔的换热面积。其翅片14不是直接焊接在筒壁上，而是翅片与筒体共同组成单元体。即钢板条状料折成90°一面做换热壳体12的一部分，另一侧做散热用的翅片，若干单元(100组)焊接成换热壳体12，这样，使由翅片传送到水腔的热传导路径不再经过焊缝，保证了热传导的良好状态，从而提高了热效率。水腔18结构的特点是，在外壳体11上焊接六道横向隔板15，开口分别安装在不同的角度。这样迫使水流做周向螺旋流动，增加了水流的途径，改善了热交换状况，同时避免了水腔中的死区，防止局部过热。
电气控制的工作原理是(见图6)图中用2块集成时基电路NE555作为定时原件，来控制负载的工作时间，定时时间分别是15秒、5秒。C5、D6是定时电容，定时时间大约是T＝1.1RC。
在接通电源时，NE555－1的2脚是低电平，4、8脚是高电平。NE555－1被触发3脚输出高电平。该高电平经或门H送到驱动器AMP，使信号功率放大。该信号再通过二级三极管放大，(T4、T5)，从T5的射极取出信号。经隔离二极管D2后，触发可控硅3CT1的控制极，使电机运行，带动油泵和风扇工作。
接通电源时，第一次定时开始，15秒后，定时结束，NE555－1的3脚输出低电平同时自动触发，第二次定时开始，通过C2将触发信号送到NE555－2的2脚，触发NE555－2，使3脚输出高电平，该信号到或门，维持风机运行。此时T4导通，射极电位是高电平，与3脚的高电平相与后，从与门Y1输出高电平，经三极管T3放大后，点火器工作。点火灯亮。同时NE555－1的3脚的低电平经非门F2得高电平，该高电平与或门的高电平经Y2相与，输出的高电平经三极管T11放大后，从射极取出信号将电磁阀开关打开，喷嘴喷油，供油灯亮。
5秒钟内如果点着火，光敏电阻见光，电阻减小，T1截止，T1射极变成低电平，该低电平经非门F1后，到或门输出高电平，维持喷油，同时与门Y1输出跳变为低电平，将点火器关闭。如果在第二个定时5秒内没点着火，NE555－2定时结束时，3脚跳变为低电平，或门输出低电平，经非门F3后变成高电平，该高电平经三极管T6放大，从T6射极取出信号，将继电器线圈开关管T10打开，继电器J2得电，常闭触点断开，可控硅关闭，电机停转，停止供油。同时与门Y1输出低电平，将点火器关闭，F3输出的高电平经三极管T2放大，打开故障灯开关，故障灯亮，等待第二次重新启动。
在自动运行中，当循环水低于下限规定值时，继电器J11闭合，系统得电，预热炉工作，当水温到达上限温度时，J1继电器断开，控制系统失去工作电源，预热炉工作停止，当水温低于下限值时，控制系统得电，预热炉又开始工作，重复上述过程。
权利要求1.全自动高效预热锅炉，由烧嘴、换热器和电气控制三部分组成，其特征在于所述的烧嘴8由四个压板6及螺栓、紧固在换热器上盖上，同时有一绞链9与其相连；电气控制盒由控制电缆及插头，插座与电源、烧嘴及水泵电气件相连；换热器的四支脚固定在地脚螺栓上，换热器上装置有进水口1、换热器桶体2、出烟口3、集烟道4、出水口5、放水阀10、排烟道11；换热器主体由三层圆柱筒体组成，从内向外分别装有燃烧筒13、换热壳体12、外壳体11；组成燃烧室16及两个同心环形，燃气腔17和水腔18；烧嘴8由电机21、风扇23、油泵24同轴联接，其传力扭簧33、涡流器29同喷嘴26置于同一轴线上；烧嘴8的壳体由风扇壳体32，配气壳体28、中介壳体31、进气壳体30分四段组成。
2.如权利要求1所述的预热锅炉，其特征在于炉体上部的集烟道20和集水室19为环形结构，用薄板焊接制成，并由螺栓互相紧固；换热壳体12由折成90°的换热翅片14焊接成换热壳体12，外壳体11上焊接有六道横向隔板15，相邻隔板的开口分别置于180°的位置上。
3.如权利要求1所述的预热锅炉，其特征在于风扇壳体32通过绞链与配气壳体28相连，中介壳体31通过螺栓与风扇壳体32相连、进气壳体30通过螺栓与中介壳体31相连；电机21与点火器22装于中介壳体31上，风扇23、油泵24、电磁阀25、电嘴27装于配气壳体28上。
4.如权利要求1所述的预热锅炉，其特征在于电气控制是用两块集成时基电路NE555作为定时元件，分别由C1和R3、C2和R6组成积分电路、确定延时时间，再通过与门Y1、Y2、Y3、或门H、非门F1、F2、F3按程序控制电机FJ、水泵SB、点火器DHQ和电磁阀DCF，完成各延时动作。
专利摘要本实用新型涉及一种自动控制的预加热锅炉，特别是一种用于机车上预热或建筑上采暖的加热锅炉。其结构为机电一体式；电机、风扇、油泵为同轴柔性联接，并采用了隔离燃烧室、翅片组合换热腔和导板环流水腔的高效换热系统，还采用了程序自动控制电路，实现全自动控制。用于采暖和机车机件预热可达到节约能源缩小体积，便于控制的使用效果。
文档编号F22B31/00GK2104995SQ9122250
公开日1992年5月20日 申请日期1991年11月16日 优先权日1991年11月16日
发明者卢其昌, 丁汝岱, 唐登华, 阎六合, 曹瑞光, 金成海 申请人:卢其昌, 丁汝岱, 唐登华, 阎六合, 曹瑞光, 金成海