Запальное устройство Советский патент 1993 года по МПК F23Q9/02 

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топливос- жигающих установках для розжига, приготовления и воспламенения горючей смеси, например, в топочных устройствах, проточных камерах сгорания, системах холодного запуска двигателей внутреннего и внешнего сгорания.

Цель изобретения - обеспечение надежного дистанционного воспламенения горючей смеси и создание дальнобойного пламени при минимальных массогабэрит- ных характеристиках, высокой экономичности и безопасности обслуживания.

На фиг. 1 изображено запальное устройство с внутренним обтекателем-турбули- затором, продольный разрез; на фиг.2 - то же, с внешним обтекателем- турбулизато- ром; на фиг.З - вихревая камера, поперечный разрез.

Запальное устройство содержит патрубок Т подвода газа, корпус 2, сопло 3, отверстия 4 подвода воздуха 4, стабилизатор 5,. диффузор 6, обтекатель-турбулизатор 7, вихревую камеру 8, нагревательный элемент 9, низковольтный клеммный источник 10 питания, стенку 11 камеры сгорания (токопод- вод к источнику электронагрева не показан).

На фиг. 3 показан поперечный разрез вихревой камеры с нагревательным элементом: а) при внутреннем обтекателе-турбули- заторе; б) при наружном.

Запальное устройство работает следующим образом.

Горючий газ подается через патрубок 1 к соплу 3 с избыточным давлением. При истечении газа через сопло в корпус происходит подсасывание воздуха через отверстия 4из камеры сгорания. Газовоздушная смесь поступает в стабилизатор 5 и далее в диффузор, образуя однородную горючую смесь

6

00

Сл) Ю Ю СО

концентрацией, обеспечивающей ооспла-. меиение.

При включении нагревательного элемента 9 локальная температура в вихревой камере в районе свечи достигает 800-900°С, что обеспечивает воспламенение циркулирующей в ней газовоздушной смеси, которая, входя в контакт с основным потоком, поджигает его, в результате этого из выходного отверстия запального устройства будет выходить горящий факел (дальнобойностью 0,5-0,8 м), который обеспечивает воспламенение рабочих форсунок камеры сгорания или производит разогрев всасывающего тракта поршневого двигателя.

Предлагаемая конструкция запального устройства обеспечивает высокую надеж-- ность работы и быстроту включения (1-2с) при малой потребляемой мощности электронагревателя, т.к. нагревается до температуры воспламенения на весь поток, а только, часть его, циркулирующая в вихревой камере.

Для ускорения химических реакций и снижения температуры воспламенения внутренняя поверхность проточной части детали 7 в районе свечи накаливания покрывается активным катализирующим покрытием, что обеспечивает ускорение химических реакций и позволяет снизить допустимую температуру свечи и потребляемую мощность.

Для повышения термостойкости детали 5-7 могут быть выполнены из термостойкой керамики или углерод-углеродного композиционного материала.

Для улучшения газодинамических характеристик запального устройства детали 5-7 выполняются пористыми, адсорбирующими топливовоздушную смесь на развитой активированной поверхности (газовая смазка). Применение для этой цели углерод- углеродного композиционного материала, представляющего собой армирующие углеродные волокна с матрицы из пиролитиче- ского углерода, позволяет резко увеличить активную поверхность адсорбции и создать множество активных центров на дефектах кристаллической структуры. Благодаря этому эффекту улучшается воспламеняемость и экономичность за счет сокращения потребляемой мощности, расхода газа на розжиг. Изобретение может быть иллюстрировано примером конкретного выполнения за- пального устройства предложенной конструкции для системы запуска холодного двигателя РД-5-155/90-15. Данное запальное устройство сопло диаметром 1 мм, трубу корпуса диаметром 26, стабилизатор

и диффузор выполнены из углерод-углеродного композита, а обгекатель-турбулизатор выполнен из оксидной керамики(). При давлении газа 0.15 МПа и мощности запаль- ной свечи 40 Вт при напряжении 24 В происходит воспламенение газовоздушной смеси в течение 1,5 с. при зтом образуется факел длиной 0,7 м.

Проведенные многократные включения показали надежность работы запального устройства.

С целью удобства и улучшения сборки, регулировки проходных отверстий внутренние детали 4, 5 .могут быть выполнены из

тонкой упругой углерод-углеродной ленты определенного профиля. В этом случае детали формируются путем намотки ленты на оправку, и вставляются в корпус 2, после чего оправки удаляются, а лента за счет упругости плотно прижимается к внутренней

поверхности корпуса 2.

При такой конструкции резко увеличивается активная адсорбирующая поверхность стабилизатора и диффузора, что

5 обеспечивает меньшее гидравлическое сопротивление, более быстрое активное восп- ламенение при меньших затратах мощности.

Таким образом, предложенная конст0 рукция может быть использована для систем запуска двигателей в холодное время, для систем розжига проточных камер сгорания ДВС и котельных установок, отсутствие высокотемпературных электрических раз5 рядов делает это устройство экологически чистым, т.к. не образуются окислы азота. Отсутствие высоковольтного оборудования повышает удобство и безопасность обслуживания.

0Формула изобретения

1. Запальное устройство, содержащее корпус с отверстиями-для подачи воздуха и патрубок с топливным соплом, отличаю5 щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности работы, внутри корпуса дополнительно размещены стабилизатор, диффузор и обтекатель-турбулизатор с вихревой камерой на выходном торце, в котором раз0 мёщен нагревательный элемент.

2. Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что, с целью повышения термостойкости, стабилизатор, диффузор и обтекатель-турбулизатор выполнены из 5 термостатной керамики или углерод-углеродного композита.

3. Устройство поп. 1, отличаю щ е е- с я тем, что с целью уменьшения гидравлического сопротивления, стабилизатор, диффузор и обтекатель-турбулизатор

выполнены из пористой керамики или пори-5. Устройство по п.2, отличающее-

стого углерод-углеродного композита.с я тем, что стабилизатор и диффузор вы4. Устройство по п. 1. о т л и ч а ю щ е е-попнены в форме закрученной в спираль

с я тем. что нагревательный элемент выпол-ленты,

нен из электропроводной керамики.5

Использование: в топливосжигающих установках для розжига, приготовления и воспламенения горючей смеси, например, в топочных устройствах, проточных камерах сгорания, системах холодного запуска двигателей внутреннего и внешнего сгорания. Сущность изобретения: трубчатый корпус снабжен соплом подвода газа со стабилизатором и диффузором, а также обтекателем с вихревой камерой воспламенения, снабженной свечой накаливания. 4 з.п,ф-лы, 3 ил.