УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ЭНЕРГИИ ПОТОКА ВЫХЛОПНОГО ГАЗА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 1996 года по МПК F01N1/08 

Изобретение касается огневых испытаний энергетических установок большой и средней мощности, в частности гашения энергии потока выхлопного газа, и может быть использовано при огневых испытаниях ракетных и авиационных двигателей.

Известен гаситель энергии истекающих газов, содержащий корпус с впускным и выпускным патрубками, трубную решетку, установленную на выходном срезе корпуса, и насадок в виде параллельных цилиндрических трубок, расположенных в выпускном патрубке. Трубки насадка соединены с отверстиями решетки [1]
Недостатком конструкции является низкая эффективность гашения энергии выхлопного газа при больших скоростях и расходах (V > 200 м/c, расход до 12 тн/с), а также значительное динамическое воздействие остаточной энергии потока выхлопного газа на устройства сбора, охлаждения и рассеивания газа (гидрогаситель).

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является устройство гашения энергии газового потока, содержащее корпус с впускным патрубком, трубную решетку, установленную на выходном срезе корпуса, и насадок, выполненный в виде центральных и периферийных трубок, соединенных с отверстиями трубной решетки [2] Однако при больших расходах до 12 тн/с и скоростях более 200 м/с парогаза во впускном патрубке поток выхлопного парогаза при истечении из насадка имеет остаточную энергию, которая создает значительные динамические нагрузки на конструкцию устройства гидрогасителя и может привести к его повреждению.

Техническим результатом от использования предложенного изобретения является гашение остаточной энергии истекающего из насадка потока выхлопного парогаза и снижение динамических нагрузок на конструкцию устройства гидрогасителя.

Указанный технический результат достигается за счет того, что трубки многоканального насадка снабжены рассекателями, выполненными в виде пирамид, размещенных на срезе центральных трубок и обращенных навстречу срезу последних, и сегментов, установленных на стенке среза периферийных трубок под углом, направленным к оси насадка.

Для снижения осевых нагрузок на крепление рассекателей боковые стороны их перфорированы, а для снижения удельного давления на конструкцию гидрогасителя потока выхлопного газа увеличено пятно контакта за счет установления трубок насадка расходящимися в направлении потока газа. Исходя из прочностных характеристик крепления трубок насадка к трубной решетке, экспериментально определен угол установки трубок от 3 до 7^о.

Гашение остаточной энергии достигается за счет рассечения пирамидами-рассекателями струй, истекающих из центральных трубок, отклонения боковыми сторонами пирамид-рассекателей траекторий струек и отклонения струй периферийных трубок к оси насадка с последующим пересечением их за срезом насадка в общем потоке.

На фиг. 1 представлено предлагаемое устройство, общий вид; на фиг. 2 представлен узел I на фиг. 1; на фиг. 3 представлен узел II на фиг. 1; на фиг. 4 представлен вид по стрелке А на фиг. 1; на фиг. 5 представлен вид по стрелке Б на фиг. 2.

Устройство гашения энергии выхлопного газа энергетической установки содержит впускной патрубок 1, подводящий выхлопной газ в корпус 2, на срезе которого установлена трубная решетка 3, в отверстиях которой закреплены трубки 4, расходящиеся в направлении потока газа от оси многоканального насадка 5. На срезе насадка 5 в центре закреплены с помощью ребер 6 рассекатели 7 в форме пирамид, имеющих на своих сторонах перфорацию 8, а на периферии расположены сегменты 9, закрепленные на стенках трубок 4 под углом, обеспечивающим отклонение струи выхлопного газа к оси.

Устройство работает следующим образом. Высоконапорный поток выхлопного парогаза с большим расходом и большой скоростью непрерывно поступает через впускной патрубок 1 в полость корпуса 2, имеющего форму диффузора, а затем на трубной решетке 3 поток разделяется на множество струй. После трубной решетки 3 выхлопной парогаз поступает в множество трубок 4, соединенных с отверстиями решетки 3. Из трубок 4 многоканального насадка 5 струи истекают под углом не более 7^о и не менее 3^о от оси насадка. Угол экспериментально установлен, исходя из прочности закрепления трубок 4 в отверстиях трубной решетки 3, что позволяет увеличить пятно контакта с гидрогасителем и соответственно уменьшить удельное давление потока выхлопного газа. Струи выхлопного газа, истекающие из центральных трубок 4 насадка 5, рассекаются пирамидами-рассекателями 7, вершины которых направлены навстречу потоку, на множество струй, равных количеству сторон пирамиды-рассекателя 7. Стороны пирамиды-рассекателя 7 отклоняют траектории струек. Струйки и струи в едином потоке, пересекаясь, теряют свою энергию, сегменты 9 отклоняют периферийные струи к центру устройства для гашения их энергии в общем потоке.

За счет пересечения струй и струек достигается технический результат гашение энергии потока выхлопного газа за срезом многоканального насадка 5 и соответственно снижение нагрузки на гидрогаситель.

Эффективность работы устройства подтверждается расчетами и экспериментальными проверками на базовом стенде с использованием рассекателей и отклоняющих сегментов.

Использование: в устройствах для гашения энергии потока выхлопного газа при испытаниях энергетических установок. Сущность изобретения: в устройстве установлены рассекатели 7 в форме пирамид, размещенных на срезе центральных трубок 4 и обращенных вершинами навстречу потоку выхлопного газа, и сегментов, установленных под углом, направленным к оси насадка. Трубки насадка выполнены расходящимися по потоку под углом 3 - 7^o от оси корпуса. Гашение происходит за счет пересечения струй за срезом насадка в общем потоке. 2 з. п. ф-лы, 5 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ГАШЕНИЯ ЭНЕРГИИ ПОТОКА ВЫХЛОПНОГО ГАЗА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ, содержащее корпус с впускным патрубком, трубную решетку, установленную на выходном срезе корпуса, и насадок, выполненный в виде центральных и периферийных трубок, соединенных с отверстиями трубной решетки, отличающееся тем, что оно снабжено рассекателями, выполненными в виде пирамид, размещенных на срезе центральных трубок и обращенных навстречу срезу последних, и сегментов, установленных на стенке среза периферийных трубок под углом, направленным к оси насадка. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стенки пирамид рассекателей выполнены перфорированными. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубки насадка выполнены расходящими под углом 3 - 7^o от оси корпуса.