Теплогенератор Советский патент 1992 года по МПК B64B1/62 

ю

XS

Изобретение относится к воздухоплаванию, а именно к оборудованию монгольфьера. Целью изобретения является повышение экономичности и эксплуатационной надежности. Теплогенератор содержит коллектор 4 с форсунками 5. клапаны и испаритель 3, закрепленные на основании 6, баллон со сжиженным газом. Для достижения цели теплогенератор снабжен двухступенчатыми S-5 эжекторами 25, установленными соосно с форсунками 5, Двухступенчатые эжекторы 25 выполнены в виде большого стакана 15 и размещенного внутри него малого стакана 14, В стенках большого 13 и малого 14 стаканов у их оснований выполнены соответственно тангенциальные каналы 23 и входные окна 24, а основание имеет вид конической поверхности с отбортовкой 21 по контуру. Для увеличения мощности теплогенератор может быть снабжен дополнительным коллектором 18 форсунками 19. Дополнительный коллектор 18 соединен через клапан с жидкостной полостью баллона и расположен между большими стаканами 13 на равном расстоянии от них в плоскости, параллельной плоскости верхнего среза большого стакана, 1 з.п. ф-лы, 7 ил. С

-.

EjE:

Изобретение относится к воздухоплаванию, а именно к оборудованию монгольфьера.

Известен теплогенератор для монгольфьера, содержащий коллектор с форсунками, клапаны и испаритель, баллон со сжиженным газом 1.

Наиболее близким техническим решением к предложенному является теплогенератор, содержащий коллектор с форсунками, клапаны и испаритель, закрепленные на основании, баллон со сжиженным газом 2.

Известное устройство имеет низкую экономичность из-за отсутствия разветвленной системы стабилизации пламени. В этом случае горение протекает на основе диффузионного смешения струй топлива с воздухом в затопленном пространстве, следствием чего является большое догорание топлива в факеле на длине 2 - 3,5 м от места подачи. Наличие догорания свидетельствует о низком уровне полноты сгорания, т. е. низкой экономичности. Кроме того, из-за низкого уровня полноты сгорания образуется много экологически вредных веществ (включая выбросы конденсата), что недопустимо, т. к. эти продукты после охлаждения в оболочке монгольфьера спускаются и выходят через входное отверстие оболочки на экипаж и пассажиров. Особенно недопустимо попадание жидкого топлива и конденсата в лицо и на голову пилота. Наличие свободных диффузионных струй делает систему чувствительной к внешним условиям, например к боковому ветру, что приводит к отклонению факела и даже его срыву. Особенно это важно в стартовых условиях, когда ветер больше всего влияет на пламя. Срыв пламени приводит к выбросу топлива и его накоплению с последующим воспламенением и возникновением пожара, что снижает эксплуатационную надежность теплогенератора.

Наличие свободной сверхзвуковой топливо-воздушной струи в открытом пространстве является источником высокого уровня шума в корзине и на местности.

Целью изобретения является повышение экономичности и эксплуатационной надежности.

Указанная цель достигается тем, что теплогенератор, содержащий коллектор с форсунками, клапаны и испаритель, закрепленные на основании, баллон со сжиженным газом, снабжен двухступенчатыми эжекторами, установленными соосно с форсунками и выполненными в виде большого стакана и размещен кого внутри него малого

стакана, при этом в стенках большого и малого стаканов у их оснований выполнены соответственно тангенциальные каналы и входные окна, а основание имеет вид конической поверхности с отбортовкой по контуру.

Кроме того, теплогенератор снабжен дополнительным коллектором с форсунками, соединенным через клапан с жидкостной полостью баллона и расположенным между большими стаканами на равном расстоянии от каждого из них, в плоскости, параллельной плоскости верхнего среза большого стакана.

В результате наличия совокупности отличительных признаков, функционально связанных со всеми остальными признаками, возникает новое свойство устройства, состоящее в обеспечении более высокой

полноты сгорания, увеличенной площади факела, отделении высокоскоростных струй от непосредственного контакта с окружающей средой, защите пилота от попадания топлива в лицо.

На фиг. 1 показан монгольфьер с предлагаемым теплогенератором; на фиг. 2 - теплогенератор; на фиг. 3 - вид А на фиг, 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 4; на фиг. 6 - принципизльн зя схема регулирования предлагаемого теплогенератора; на фиг. 7 - схема предлагаемого теплогенератора,

Теплогенератор 1 содержит баллон 2 со

сжиженным газом, испаритель 3, коллектор 4 с форсунками 5, основание 6, укрепленное на стойках 7 корзины 8 и связанное тросами 9 с оболочкой 10. На основании б с помощью стоек 11 и винтов 12 закреплен испаритель 3. Кроме того, на основании 6 закреплены коллектор 4, большие стаканы 13, малые стаканы 14, чашки 15, корпус клапанов 16. На корпусе клапанов 16 установлены пилотская горелка 17 и

дополнительный коллектор 18с форсунками 19. Основание 6 выполнено в виде конической поверхности с высшей точкой 20, отбортовкой 21, низшими точками 22. Большие стаканы 13 имеют тангенциальные каналы 23. Малые стаканы 14 имеют входные окна 24. Форсунки 5, большие стаканы 13 и малые стаканы 14 образуют двухступенчатый эжектор 25 с первой ступенью 26 и второй ступенью 27, В корпусе клапанов 16

размещены клапаны 28, 29, 30, имеющие ручки управлений 31, 32, 33, 34. Баллон 2 имеет газовую полость 35 и жидкостную полость 36. Теплогенератор имеет манометр 37, устройство розжига 38, факел 39, факел 40. На схеме теплогенератора даны следующие

обозначения: Di - диаметр факела теплогенератора; D2 - диаметр факела из двухступенчатого эжектора: Оз - диаметр факела без эжектора; DA - диаметр форсажного Факела; Е -- плоскость выхода эжектора; Hi - расстояние от плоскости Е до испарителя 3; - расстояние от плоскости Е до дополнительного коллектора 18.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Ручкой 31 клапана 28 открывают подачу газа из газовой полости 35 баллона 2 в пилотскую горелку 17 и одновременно включают устройство розжига 38 (пьезоэлектрический воспламенитель, зажигалка, спички, элехт- ронное устройство и т. п.). Ручкой 34 регулируют величину и стабильность факела пилотской горелки 17, Затем ручкой 33 клепана 30 открывают подачу жидкости из жидкостной полости 36 баллона 2 в испаритель 3 и далее в коллектор 4 и форсунки 5. Выходящее из форсунок 5 топливо воспламеняется от факела пилотской горелки 17, температура вокруг испарителя 3 увеличивается, жидкое топливо превращается в газообразное в ис- парителе 3, и теплогенератор 1 выходит на режим с высокой степенью полноты сгорания. С момента розжига теплогенератора 1 начинает работать и двухступенчатый эжектор 25. В первой ступени 26 эжектора 25 газообразное топливо (активная среда) истекает из форсунок 5 во внутреннюю полость малых стаканов 14,эжектируя воздух (пассивную среду) через окна 24.

Обмен энергией между активной и пас- сивной средами происходит внутри малых стаканов 14. Перв-ая ступень 26 эжектора 25 обладает высокой степенью эжекции и обеспечивает разрежение до 0,3 ... 0,4 эти. Поэтому капли топлива, выбрасываемые из форсунок 5 в момент розжига теплогенератора, или капли сконденсировавшейся влаги, стекающие по конусной поверхности 20 основания 6 и попадающие через окна 22 в чашки 15, моментально отсасываются во внутреннюю полость малых стаканов 14 и увлекаются активной средой. Отбортовка21 способствует гарантированному стеканию капель в чашки 15. Таким образом, лицо и голова пилота защищены от попадания топ- лива и влаги при работе теплогенератора. Истекающий из малых стаканов 14 газ является активной средой для второй ступени 27 эжектора 25. Он эжектирует воздух через тангенциальные каналы 23, закручивая по- ток. Вторая ступень 27 эжектора 25 имеет низкую степень эжекции и обеспечивает формирование факела на выходе из эжектора и высокую полноту сгорания.

Эжектор 25 обеспечивает высокую устойчивость пламени к боковому ветру. И это особенно важно во время стартового заполнения оболочки 10, когда она находится s горизонтальном положении и в нее подается горячий воздух. Поэтому отклонение пламени может привести к прожигу оболочки 10. При необходимости увеличения мощности теплогенератора, например, в полете в зонзх с повышенной турбулентностью или для увеличения скороподъемности ручкой 32 открывают клапан 29 и подают топливо а дополнительный коллектор 18. В этом случае вместе с основным топливом, выходящим из форсунок 5, сжигается дополнительное топливо, выходящее из форсунок 19. В результате мощность теплогенератора увеличивается.

Преимущество предлагаемого технического решения перед прототипом, принятым также в качестве базового объекта, состоит в повышении экономичности и эксплуатационной надежности. Повышение экономичности теплогенератора обеспечено за счет подготовки топливо-воздушной смеси в эжекторе, т. е. более высокой полноты сгорания. Повышение эксплуатационной надежности теплогенератора обеспечено за счет высокой устойчивости пламени к боковому ветру. Кроме того, исключено попадание в лицо пилоту топлива и влаги, что повышает надежность системы пилот-машина.

Следует отметить еще одно преимущество изобретения - снижение шума при горении, которое обеспечено наличием эжектора, т. к. высокоскоростная струя газа закрыта корпусом эжектора, а шум непосредственно связан с уровнем скорости на выходе. Кроме того, закрутка потока во второй ступени эжектора приводит к увеличенной поперечной площади факела (т. е. меньшей скорости потока), что при постоянном теплоподеоде значительно снижает шум,

Снижение шума при горении повышает надежность полета, т. к, уменьшается утомляемость пилота.

Кроме того, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом имеет меньшую массу и габариты, т. к. закрутка потока DO второй ступени эжекторе приводит к тому, что факел выходит с диаметром Da, значительно большим диаметра Оз. что позволчет омыть испаритель как с внутренней, так и с внешней стороны (диаметр Di) с одновременным сокращением размера Hi. Это уменьшает массу и габариты устройства.

Следует отметить, что снижение шума при горении благоприятно влияет на окружающую среду, например полет монгольфьера на малой высоте не беспокоит пасущее- « я стадо коров.

Формула изобретения

Фиг.

го малого стакана, при этом в стенках большого и малого стаканов у их оснований выполнены соответственно тангенциальные каналы и входные окна, а основание имеет

вид конической поверхности с отбортовкой по контуру,

коллектором с форсунками, соединенным через клапан с жидкостной полостью баллона и расположенным между большими стаканами на равном расстоянии от каждого из них в плоскости параллельной плоскости

верхнего среза большого стакана.

JJ

Фиг. 2

3 3 111 -r 18 19 17

я

Фиг5

вид А

фигЗ

фиг.6

(риг. 7