СПОСОБ ИНИЦИИРОВАНИЯ ГОРЕНИЯ ГАЗОВОЙ ИЛИ ГАЗОВО-ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ Российский патент 1997 года по МПК F02P23/04 

Описание патента на изобретение RU2079700C1

Изобретение относится к технике инициирования горения и, в частности, детонации газовых и газово-топливных смесей типа C2H2+O2, H2+ Cl2, CH4+N2+O2, воздух + бензин, воздух + угольная пыль и т. п. и может быть использовано в газовых химических реакторах, камерах сгорания энергетических установок, в двигателях внутреннего сгорания, а также в исследовательских физических установках различного назначения.

Известен способ инициирования горения газовой и газово-топливной смеси, заключающийся в импульсном энергетическом воздействии на газовую смесь, например, с помощью излучения импульсного лазера [1] (J.H.Lee, R.Knystautas, N, Yoshikawa "Photochamical initiation of gaseous detonations", Acta Astronautica, 1978, v.5, p.971 982). Недостатками такого способа являются низким КПД лазера, как самостоятельного устройства, и низкий коэффициент поглощения лазерного излучения газовой средой.

Известен способ инициирования горения (детонации) газовой и газово-топливной смеси, также заключающийся в импульсном энергетическом воздействии на газовую смесь, но, в отличие от [1] это воздействие осуществляют зажиганием в газовом объеме искрового разряда [2] (G.C.Larsen "Gas Explosion Characterization, Wave Propagation (Small-Scale Experiments)", Riso National Laboratory, DK-4000 Roskilde, Denmark, August 1985). Этот способ выбран нами за прототип.

Недостатком способа [2] является эрозия материала электродов, между которыми зажигается искровой разряд. Эта эрозия возникает в результате самого искрового разряда и приводит к постепенному изнашиванию электродов, а также к загрязнению газовой смеси частицами материала электродов.

В связи с этим, технической задачей является исключение эрозии элементов устройства инициирования горения (детонации). Решение этой задачи необходимо, например, при разработке двигателей внутреннего сгорания, газовых химических реакторов и т.п.

Техническим результатом предлагаемого решения является исключение эрозии элементов устройства инициирования горения (детонации).

Этот результат достигается тем, что способ инициирования горения (детонации) газовой и газово-топливной смеси, заключающийся в импульсном энергетическом воздействии на смесь, осуществляется путем подачи импульсного переполяризующего напряжения на сегнетоэлектрический элемент, размещенный в объеме смеси. Этот способ основан на явлении электронной эмиссии с поверхности сегнетоэлектрика. Пластина сегнетоэлектрика покрывается с обеих сторон электродами, один из которых представляет собой решетку или сетку. Эмиссия электронов возникает со стороны сетчатого электрода во время приложения переполяризующего напряжения к электродам сегнетоэлектрического элемента. Экспериментально установлено [3] (J. R. Ivers, L, Schachter, J. A. Nation, G, S. Kerslick, R, Advani "Electron-beam diodes using ferroelectric cathodes", J. Appi. Phys. 73(6), 1993), что, чем выше значение переполяризующего поля в объеме образца, тем больше поток электронов. В работе [3] также сообщается, что из сегнетоэлектрической керамики LTZ-1 (керамика семейства цирконата титана свинца) достигнута эмиссия электронов с плотностью 70 А/см2, что достаточно в ряде случаев для инициирования горения (детонации).

Рассмотрим пример осуществления предлагаемого способа в устройстве, изображенном на чертеже, где даны следующие обозначения: камера сгорания 1, сегнетоэлектрический элемент 2, сплошной электрод 3, сетчатый электрод - 4, источник импульсного напряжения 5. Пунктирными стрелками показаны эмитированные с поверхности электроны, сплошными стрелками подвод газа и топлива в камеру сгорания.

В указанном устройстве предлагаемый способ осуществляется следующим образом. После заполнения камеры сгорания 1 газовой или газово-топливной смесью запускают импульсный генератор 5, импульс которого прикладывается к электродам 3, 4. При этом в результате подачи импульсного переполяризующего напряжения на сегнетоэлектрический элемент 2 с него в газовую или газово-топливную смесь поступают электроны, инициирующие горения (детонацию).

При использовании сегнетоэлектирического элемента, изготовленного из керамики семейства цирконата титана свинца толщиной 1 мм, необходим импульс напряжения порядка 2 3 кВ, длительностью 100 200 нс.

Эмиссия электронов с поверхности сегнетоэлектрика происходит без его эрозии, поэтому поставленная техническая задача полностью решена.

Дополнительные возможности появляются, если в предлагаемом способе ускорять электроны, например, с помощью сетчатого электрода, подавая на него положительное напряжение. В этом случае можно добиться оптимальной энергии электронов для возбуждения определенного канала химической реакции.

За счет регулировки амплитуды импульса переполяризации возможна регулировка величины потока электронов, что может быть важным для варьирования условий инициирования.

Похожие патенты RU2079700C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИНИЦИИРОВАНИЯ ГОРЕНИЯ ГАЗОВОЙ ИЛИ ГАЗОВО-ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ 1999
  • Бархударов Э.М.
  • Коссый И.А.
  • Костин В.В.
  • Тарасова Н.М.
  • Темчин С.М.
RU2161728C2
ГЕНЕРАТОР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ИМПУЛЬСОВ 1998
  • Бессараб А.В.
  • Дубинов А.Е.
  • Лазарев Ю.Н.
  • Мартыненко С.П.
  • Москаленко В.Е.
  • Садовой С.А.
  • Селемир В.Д.
  • Солдатов А.В.
  • Терехин В.А.
RU2187167C2
ПУЛЬСИРУЮЩИЙ ДЕТОНАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2012
  • Петриенко Виктор Григорьевич
RU2490498C1
СПОСОБ УМЕНЬШЕНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ТЕЛА В СВЕРХЗВУКОВОМ ПОТОКЕ 1999
  • Дубинов А.Е.
  • Корнилова И.Ю.
  • Садовой С.А.
  • Селемир В.Д.
RU2171205C1
ПУЛЬСИРУЮЩИЙ ДЕТОНАЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ 2010
  • Петриенко Виктор Григорьевич
RU2435059C1
Способ сжигания углеводородного топлива и устройство для его реализации 2017
  • Трифанов Иван Васильевич
RU2675732C2
СПОСОБ СЖИГАНИЯ УГЛЕВОДОРОДНОГО ТОПЛИВА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕАЛИЗАЦИИ СПОСОБА 2004
  • Монич А.Е.
  • Монич Е.А.
RU2265158C1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ВЫСОКОЭНТАЛЬПИЙНОЙ ГАЗОВОЙ СТРУИ НА ОСНОВЕ ИМПУЛЬСНОГО ГАЗОВОГО РАЗРЯДА 2007
  • Стариковский Андрей Юрьевич
RU2343650C2
НАНОРАЗМЕРНЫЙ КЕРАМИЧЕСКИЙ ПЛАЗМЕННЫЙ КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ПЛАЗМЕННОГО ГОРЕНИЯ И СПОСОБСТВОВАНИЯ ЕМУ 2020
  • Нагорный Александер
  • Власов Александр
  • Тийк Кристьян
  • Вулси Питер Александер
RU2802621C1
СПОСОБ СОЗДАНИЯ ЭЛЕКТРОРЕАКТИВНОЙ ТЯГИ 2016
  • Трифанов Иван Васильевич
  • Казьмин Богдан Николаевич
  • Трифанов Владимир Иванович
  • Оборина Людмила Ивановна
RU2633075C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ИНИЦИИРОВАНИЯ ГОРЕНИЯ ГАЗОВОЙ ИЛИ ГАЗОВО-ТОПЛИВНОЙ СМЕСИ

Использование: в газовых химических реакторах, в камерах сгорания энергетических установкок, а также в исследовательских физических установках различного назначения. Сущность изобретения: инициирование горения газовой или газово-топливной смеси осуществляется электронами, имитируемыми с поверхности сегнетоэлектрического элемента вследствие воздействия на него импульсного переполяризующего напряжения. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 079 700 C1

Способ инициирования горения газовой или газово-топливной смеси, заключающийся в импульсном энергетическом воздействии на смесь, отличающийся тем, что воздействие осуществляют путем подачи импульсного переполяризующего напряжения на сегнетоэлектрический элемент, размещенный в объеме смеси.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2079700C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
I.H.Lee, R
Knystautas, N
Чугунный экономайзер с вертикально-расположенными трубами с поперечными ребрами 1911
  • Р.К. Каблиц
SU1978A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
G.C.Zarsen "Gas Explosion Characterization
Wave Propagation (Small = Scale Experiments)" Riso National laboratory
АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЕСЫ ДЛЯ ЗЕРНОВЫХ ПРОДУКТОВ 1925
  • Апальков П.Г.
SU4000A1
Denmark, August 1985.

RU 2 079 700 C1

Авторы

Агзамова Дина Рифовна

Борисенок Валерий Аркадьевич

Дубинов Александр Евгеньевич

Кручинин Василий Александрович

Селемир Виктор Дмитриевич

Толстиков Иван Григорьевич

Даты

1997-05-20Публикация

1994-09-14Подача