УСТРОЙСТВО ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F23C11/04 

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для очистки поверхностей технологических и тепловых агрегатов, используемых в химической, теплоэнергетической, металлургической и других отраслях промышленности. Одной из важнейших проблем при очистке поверхностей технологических и тепловых агрегатов является проблема создания мощного выхлопа при небольших габаритах устройства пульсирующего горения и сохранении количества подаваемого топлива.

Известно устройство для создания пульсирующего потока продуктов сгорания, содержащее камеру сгорания, закрытую с одного из торцов, установленную по оси перфорированную и заглушенную на выходе трубу, тыльный конец которой подсоединен к патрубку для подвода горючей смеси, запальник, размещенный в трубе в зоне подсоединения ее к патрубку. Камера сгорания заглушена также и с другого торца. По ее оси с образованием кольцевого зазора установлены подпружиненная обойма, взаимодействующая с закрепленными на стенке камеры дополнительными упорами, а в боковой стенке последней в зоне размещения обоймы выполнено выхлопное отверстие [1]
Это устройство не обеспечивает стабильного удельного давления на единицу очищаемой поверхности, так как диаметр выходного сопла остается постоянным. Кроме того, резкое изменение направления выхлопа на 90^о гасит значительную часть энергии импульса.

В данном устройстве затрудняется отвод продуктов сгорания из камеры после взрыва из-за малого зазора (0,1-1 мм) между заглушкой и камерой, что ухудшает качественный состав горючей смеси и уменьшает тем самым мощность взрыва.

Одна перфорированная труба не обеспечивает равномерное распределение пламени по объему камеры сгорания мощный детонационный взрыв.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство пульсирующего горения, содержащее камеру сгорания с закрытым задним торцом и выходным соплом, а также топливоподводящую трубу с перфорированными боковыми стенками, установленную вдоль камеры по ее оси со стороны закрытого заднего торца, и запальник, при этом топливоподводящая труба сообщена посредством топливного патрубка с камерой сгорания в зоне ее выходного сопла, введенного внутрь камеры по ее оси, причем запальник установлен в подводящем патрубке [2]
Это устройство обеспечивает в первый момент горения воспламенение газовой смеси лишь у торцов камеры сгорания, что приводит к тому, что значительная часть газовой смеси уходит в выхлопное сопло, не успев воспламениться и распространиться по всему объему камеры. Кроме того, скорость подводимого пламени мала, поэтому отсутствуют благоприятные условия для детонации и мощного выхлопа.

Устройство не обеспечивает также стабильной нагрузки на единицу очищаемой поверхности при изменении мощности взрыва в камере сгорания, так как выходное сечение сопла постоянно.

Технической задачей изобретения является увеличение мощности выхлопа при сохранении габаритов устройства и количества подаваемого топлива.

Для этого устройство пульсирующего горения, содержащее камеру сгорания с закрытым задним торцом и выходным соплом, перфорированную топливоподводящую трубу, установленную вдоль камеры сгорания со стороны ее закрытого заднего торца и сообщающуюся посредством топливного патрубка с камерой сгорания в зоне ее выходного сопла, и запальник, установленный в подводящем патрубке, согласно изобретению снабжено дополнительными перфорированными топливоподводящими трубами, часть из которых расположена вдоль камеры со стороны ее закрытого заднего торца, а другая часть со стороны выходного сопла, причем топливоподводящие трубы установлены в шахматном порядке и их выходные отверстия направлены навстречу друг другу, при этом между топливоподводящими трубами и топливным патрубком расположены распределительные камеры, а выходное сопло выполнено в виде гофрированной трубы, изменяющей свое сечение в зависимости от давления газопламенной среды. Кроме того, в камере по ее оси на топливоподводящих трубах закреплен крестообразный турбулизатор.

Наличие дополнительных перфорированных топливоподводящих труб, часть из которых расположена вдоль камеры со стороны ее закрытого заднего торца, а другая часть со стороны выходного сопла, обеспечивает распределение пламени по всему объему камеры сгорания и тем самым улучшает условия детонации и мощный выхлоп.

Расположение топливоподводящих труб в шахматном порядке и направление их выходных отверстий навстречу друг другу обеспечивает равномерное распределение пламени по всему объему и турбулизацию газовой смеси при движении пламенных струй из выхлопных отверстий навстречу друг другу, а значит, детонацию и мощный выхлоп.

Расположение распределительных камер между топливным патрубком и топливоподводящими трубами обеспечивает ускорение движения пламени за счет микровзрыва в этой камере, что создает благоприятные условия для детонации и мощного выхлопа.

Выполнение выходного сопла в виде гофрированной трубы, изменяющей свое сечение в зависимости от давления газоплазменной среды, разрешает техническое противоречие между мощностью выхлопа из камеры сгорания и прочностью очищаемой конструкции. Это обусловлено тем, что при увеличении мощности выхлопа из камеры сгорания выше допустимо предела происходит расширение выходного сечения сопла, поэтому сохраняется стабильный удельный выхлоп, а значит, не разрушается очищаемая конструкция.

Таким образом, при сохранении габаритов устройства и количества подаваемого топлива увеличивается мощность выхлопа.

Закрепление крестообразного турбулизатора в камере сгорания по ее оси на топливоподводящих трубах позволяет усилить турбулизацию движущейся газовой смеси в центральной части камеры сгорания и тем самым активизировать детонацию и мощный выхлоп.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в разрезе; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1.

Устройство пульсирующего горения содержит камеру 1 сгорания с закрытым задним торцом и выходным соплом 2, перфорированную топливоподводящую трубу 3 с боковыми 4 и выходными 5 отверстиями, топливный патрубок 6, подводящий патрубок 7, распределительные камеры 8, запальник 9, крестообразный турбулизатор 10, закрепленный по оси камеры 1 сгорания на топливоподводящих трубах 3.

Устройство пульсирующего горения работает следующим образом.

Топливо поступает в камеру 1 сгорания через топливный патрубок 6, распределительные камеры 8 и перфорированные топливоподводящие трубы 3. После заполнения камеры 1 топливом включается запальник 9 и топливо воспламеняется в подводящем патрубке 7, фронт пламени по топливному патрубку 6 одновременно поступает в распределительные камеры 8, поджигая в них горячую смесь. Ускоренное в распределительных камерах 8 пламя поступает в перфорированные топливоподводящие трубы 3. Воспламенившийся внутри труб 3 газ через боковые отверстия 4 и торцовые отверстия 5 поджигает горючую смесь по всему объему камеры 1 сгорания, при этом за счет установки в шахматном порядке топливоподводящих труб 3, выходные отверстия 5 которых направлены навстречу друг другу, и турбулизатора 10 распространение пламени во всем объеме камеры 1 сгорания носит турбулентный характер.

Турбулентный характер распространения пламени, предварительно ускоренного в распределительных камерах 8 и топливоподводящих трубах 3, а также рассредоточенное зажигание смеси создают благоприятные условия для детонации в камере 1 сгорания и мощного выхлопа через выходное сопло 2.

Если давление в выходном сопле превышает допустимое, происходит увеличение поперечного сечения гофрированного сопла за счет раскрытия гофр под воздействием газовой струи и, таким образом, уменьшается максимальный пик давления, приходящийся на единицу очищаемой поверхности.

Предлагаемое устройство пульсирующего горения за счет организации воспламенения газовой смеси во всем объеме камеры сгорания позволяет улучшить условия детонации при тех же габаритах камеры сгорания, сохранить количество подаваемого топлива и обеспечить более мощный выхлоп, а увеличение критического сечения сопла при увеличении мощности выхлопа выше допустимого давления, воздействующего на очищаемые конструкции, предохраняет их от разрушения.

Изобретение относится к энергетике, в частности к конструкциям пульсирующего горения. Технической задачей изобретения является увеличение мощности выхлопа при сохранении габаритов устройства и количества подаваемого топлива. Устройство пульсирующего горения содержит камеру 1 сгорания с закрытым задним торцом и выходным соплом 2, перфорированную топливоподводящую трубу 3 с боковыми отверстиями 4, установленную вдоль камеры со стороны ее закрытого заднего торца и сообщенную посредством топливного патрубка 6 с камерой 1 сгорания в зоне ее выходного сопла 2, и запальник 9, установленный в подводящей трубе. Устройство снабжено дополнительными перфорированными топливоподводящими трубами 3 с выходными отверстиями 5, часть из которых расположена вдоль камеры со стороны ее закрытого заднего торца, а другая часть со стороны выходного сопла 2. При этом топливоподводящие трубы установлены в шахматном порядке и их выходные отверстия 5 направлены навстречу друг другу. Между топливоподводящими трубами 3 и топливным патрубком расположены распределительные камеры 8, а выходное сопло 2 выполнено в виде гофрированной трубы, изменяющей свое сечение в зависимости от давления газопламенной струи. В камере 1 по ее оси на топливоподводящих трубах 3 закреплен крестообразный турбулизатор. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО ПУЛЬСИРУЮЩЕГО ГОРЕНИЯ, содержащее камеру сгорания с закрытым задним торцом и выходным соплом, перфорированную топливоподводящую трубу, установленную вдоль камеры сгорания со стороны закрытого заднего торца и сообщающуюся с камерой сгорания посредством топливного патрубка в зоне ее выходного сопла, запальник, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительными перфорированными топливоподводящими трубами, часть из которых расположена вдоль камеры сгорания со стороны закрытого заднего торца, а другая часть со стороны выходного сопла, причем топливоподводящие трубы установлены в шахматном порядке и их выходные отверстия направлены навстречу друг другу, при этом между топливоподводящими трубами и топливным патрубком установлены распределительные камеры, а выходное сопло выполнено в виде гофрированной трубы с изменяемым сечением. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что камера сгорания снабжена крестообразным турбулизатором, закрепленным на топливоподводящих трубах.