Устройство для импульсного сжигания горючей смеси Советский патент 1992 года по МПК F23C11/04 B05B7/20 

Изобретение относится к области энергетики, а именно к технике сжигания газовых и газодисперсных систем, преимущественно к генераторам высокотемпературных и скоростных струй продуктов сгорания, может использоваться для обработки материалов и нанесения покрытий.

Известны устройства для импульсного сжигания горючей смеси, имеющие цилиндрическую форму, закрытый и открытый торцы, отверстия для присоединения к системе подачи газов и воспламенителя горючей смеси. Эти камеры обычно работают в детонационном режиме сгорания и позво- ляют генерировать высокоскоростные и температурные потоки газов. Недостатком этих камер является значительная длина преддетонационного участка, так как воспламенение горючей смеси в стволе осуществляется от точечного источника. Это затрудняет, а в некоторых случаях делает невозможным использование в качестве горючих газов, газов-заменителей ацетилена.

Известна также камера сгорания, принятая в качестве прототипа настоящего изобретения. Она содержит ствол с открытым выходным торцом, систему подачи газов, камеру зажигания, охватывающую ствол и соединенную с его рабочей полостью отверстиями, воспламенитель горючей смеси и блок управления. В этой импульсной камере сгорания ускорение перехода горения детонация осуществляется за счет реализации воспламенения горючей смеси в стволе от нескольких факелов, вырываюО

э ел

00

щихся из калиброванных отверстий, соединяющих камеру зажигания с рабочей полостью ствола.

Недостатком данной импульсной камеры сгорания является невозможность формирования факелов из всех отверстий одновременно, так как они находятся на различных расстояниях от воспламенителя горючей смеси. Поджиг горючей смеси в стволе в данном случае осуществляется двумя потоками пламени, распространяющимися по кольцевой полости камеры от воспламенителя горючей смеси последовательно начиная с отверстий, расположенных ближе к воспламенителю горючей смеси. И к тому моменту, когда эти два потока пламени сталкиваются и образуют зону с повышенными энергетическими характеристиками, в части ствола, примыкающей к камере зажигания, уже будут находиться продукты сгорания части горючей смеси, Это снижает надежность поджига горючей смеси в стволе и ведет к увеличению пред- детонационного расстояния.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности работы устройства для импульсного сжигания горючей смеси за счет интенсификации процесса возбуждения детонации в стволе.

Для достижения этой цели в устройстве, содержащем рабочую камеру, в виде ствола с открытым выходным торцом, систему подачи газов, кольцевую камеру зажигания с воспламенителем горючей смеси, расположенную вокруг ствола и соединенную с его рабочей полостью отверстиями и блок управления, воспламенитель и отверстия, соединяющие камеру зажигания с рабочей полостью ствола, расположены друг от друга на расстоянии I по оси, проходящей через центра поперечных сечений камеры зажигания:

3b l 80Ь,

где b - минимальный размер поперечного сечения камеры зажигания.

Выбор данного соотношения размеров обусловлен условиями возникновения детонации при ускорении горения в трубах и характерными значениями преддетонаци- онного расстояния (от точки зажигания до места возникновения детонации). Величина преддетонационного расстояния зависит от состава, температуры, давления горючей смеси газов, диаметра или иного характерного размера поперечного сечения канала и других условий.

По данным физических исследований величина преддетонационного расстояния обычно находится в пределах от 2-4 диаметров до 80 диаметров трубы. Характерными

значениями и обусловлен выбор соотношения размеров камеры зажигания в предлагаемом устройстве.

При таком конструктивном исполнении

в камере зажигания формируется два потока ускоряющегося пламени, переходящие в детонацию. Детонационные волны, формирующиеся в камере зажигания, возбуждают детонацию в рабочей полости ствола на бо0 лее коротком участке ствола, чем при факельном воспламенении.

В кольцевой камере зажигания может быть установлена поперечная перегородка, вблизи которой с одной стороны располо5 жен воспламенитель, ас другой-отверстия, соединяющие камеру зажигания с рабочей полостью ствола.

В зтом варианте конструкции достигается минимальный диаметр кольцевой ка0 меры зажигания, а тем самым минимизация габаритных размеров устройства.

На фиг.1 показано устройство для импульсного сжигания горючей смеси; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З. 5 устройство с камерой зажигания с поперечной перегородкой; на фиг.4 - разрез Б-Б на фиг.З.

Устройство для импульсного сжигания горючей смеси, показанное на фиг.1, содер0 жит ствол 1 с открытым выходным-торцом, систему 2 подачи газов, кольцевую камеру 3 зажигания, расположенную вокруг ствола 1 вблизи его закрытого торца и соединенную с рабочей полостью ствола 1 отверстиями 4,

5 воспламенитель 5 горючей смеси, вмонтированный в камеру 3 зажигания, и блок 6 . управления. Воспламенитель 5 и отверстия 4 расположены друг от друга на расстоянии Зь I 80 b по оси, проходящей

0 через центры поперечных сечений камеры зажигания 3, где b - минимальный размер поперечного сечения камеры 3, Блок б управления связан с системой 2 подачи газов и воспламенителем 5, а система 2 подачи

5 газов с камерой 3 зажигания.

Устройство для импульсного сжигания горючей смеси работает следующим образом.

Система 2 подачи газов по команде бло0 ка 6 управления заполняет камеру 3 зажигания и ствол 1 горючей смесью газов. По команде блока 6 управления воспламенитель 5 инициирует горение горючей смеси в камере 3 зажигания. Горение распрост5 раняется по кольцевой камере 3 зажигания в двух направлениях от воспламенителя 5 горючей смеси, и в ней формируются две детонационные волны, которые затем сталкиваются у отверстий 4, соединяющих камеру 3 зажигания с рабочей полостью ствола.

В месте столкновения этих волн формируется зона с повышенными энергетическими характеристиками, от которой происходит возбуждение детонации в рабочей полости ствола.

Устройство для импульсного сжигания горючей смеси, изображенное на фиг.2, содержит ствол 1 с открытым выходным торцом, систему 2 подачи газов, кольцевую камеру 3 зажигания, соединенную с ра- бочей полостью ствола 1 и отверстием 4, воспламенитель 5 горючей смеси, вмонтированный в камеру 3 зажигания, и блок 6 управления. В камере 3 зажигания установлена поперечная перегородка 7. С одной стороны перегородки 7 расположен воспламенитель 5, с другой - отверстие 4, соединяющее камеру 3 зажигания с рабочей полостью ствола 1.,.

Воспламенитель 5 и отверстие 4 рас- положены друг от друга на расстоянии 3 b I 80 b по оси, проходящей через центры поперечных сечений камеры 3 зажигания, где b -минимальный размер поперечного сечения камеры. Блок 6 уп- равленйя связан с воспламенителем 5 и системой 2 подачи газов, а последняя - с камерой 3 зажигания.

Устройство для сжигания горючей смеси работает следующим образом.

Система 2 подачи газов по команде блока б управления заполняет камеру 3 зажигания и ствол 1. j-орючей смесью газов, ho Команде блока J6 управления воспламенитель 5 инициирует горение горючей смеси в камере 3 зажигания. Горение распространяется по кольцевой камере 3 зажигания, формируется детонационная волна, которая затем через отверстия 4 возбуждает детонацию в рабочей полости ствола.

Предлагаемое техническое решение по сравнению с прототипом имеет следующие преимущества.

Возбуждение детонации а рабочей полости ствола от детонационных волн, пред-, варительно сформированных в камере зажигания, позволяет уменьшить длину преддетонационного участка ствола. Это позволяет повысить стабильность перехода горения в детонацию, использовать стволы меньшей длины, а затем и объема (экономия горючей смеси при этом составляет 5...10%). Кроме того, обеспечивается возможность использования горючих газов менее склонных к детонаций, чем ацетилен, которые в то же время являются более дешевыми и менее дефицитными; При детона- ционно-газовом напылении себестоимость покрытий в этом случае будет значительно снижена.

Формула изобретения 1. Устройство для импульсного сжигания горючей смеси, содержащее рабочую камеру в виде ствола с открытым выходным торцом, систему подачи газов, кольцевую камеру зажигания с воспламенителем горючей смеси, расположенную вокруг ствола и соединенную с его рабочей полостью отверстиями, и блок управления, от л и ч а- ю щ е е с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности, воспламенитель и отверстия, соединяющие камеру зажигания с рабочей полостью ствола, расположены друг от друга на расстоянии ЗЬ 1 80 b по оси, проходящей через центры поперечных сечений камеры зажигания, где b - минимальный размер поперечного сечения камеры зажигания.

2.Устройство по п.1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что в кольцевой камере зажигания установлена поперечная перегородка, вблизи которой с одной стороны расположен воспламенитель, а с другой отверстия, соединяющие камеру зажигания с рабочей полостью ствола.

Изобретение относится к области энергетики, в частности к сжиганию газовых и газодисперсных систем, преимущественно к генераторам высокотемпературных и скоростных потоков продуктов сгорания и может быть использовано для обработки материалов и нанесения покрытий. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности. Устройство для импульсного сжигания горючей смеси содержит камеру в виде ствола, систему подачи газов, кольцевую камеру зажигания с воспламенителем горючей смеси, расположенную вокруг ствола и соединенную с его рабочей полостью отверстиями, при этом воспламенитель и отверстия, соединяющие камеру зажигания с рабочей полостью, расположены друг от друга на расстоянии ЗЬ I 80 b по оси, проходящей через центры поперечных сечений камеры зажигания, где b - минимальный размер поперечного сечения камеры зажигания, причем в указанной камере установлена .поперечная перегородка, вблизи которой с одной стороны расположен воспламенитель, а с другой - отверстия, соединяющие камеру зажигания с рабочей полостью ствола. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.