BE1017387A6 - Spuitmond voor een antihagel en werkwijze voor het genereren van schokgolven. - Google Patents

Abstract

De uitvinding heeft betrekking op een schokgolfgenerator (1) met een verbrandingskamer (2) voor het opwekken van schokgolven, waarbij de verbrandingskamer (2) is voorzien van een uitlaatopening (3) teneinde schokgolven naar bovenliggende luchtlagen te leiden om een verstoringszone te creÙren die de vorming van hagel in deze luchtlagen verhindert, waarbij een spuitelement (4) is voorzien dat een spuitmond (5) bevat die uitgeeft in genoemde verbrandingskamer (2), waarbij het spuitelement (4) minstens een eerste aanvoerleiding (6) voor een gasvormige brandstof bevat en minstens een tweede aanvoerleiding (7) voor verbrandingslucht, waarbij genoemde eerste aanvoerleiding (6) zich coaxiaal in deze tweede aanvoerleiding (7) uitstrekt. De uitvinding betreft eveneens een werkwijze voor het genereren van schokgolven.

Description

SPUITMOND VOOR EEN ANTIHAGEL EN WERKWIJZE VOOR HET GENEREREN VAN SCHOKGOLVEN

De uitvinding heeft betrekking op een schokgolfgenerator met een verbrandingskamer voor het opwekken van schokgolven, waarbij de verbrandingskamer is voorzien van een uitlaatopening teneinde schokgolven naar bovenliggende luchtlagen te leiden om een verstoringszone te creëren die de vorming van hagel in deze luchtlagen verhindert. De schokgolfgenerator is voorzien van een spuitelement dat een spuitmond bevat die uitgeeft in genoemde verbrandingskamer, waarbij het spuitelement minstens een eerste aanvoerleiding voor een gasvormige brandstof bevat

Een dergelijke schokgenerator is reeds beschreven in het document CA 2136520 dat werd gepubliceerd op 24 mei 1996.

Hierin wordt een antihagel schokgolfgenerator beschreven waarin acetyleengas door een spuitmond de verbrandingskamer wordt binnengeleid. Het acetyleengas aanwezig in de verbrandingskamer vermengt zich met omgevingslucht die aanwezig is in de verbrandingskamer. Korte tijd na het sluiten van de spuitmond wordt een vonk in de verbrandingskamer gegenereerd. Door de ontsteking van het gasmengsel in de verbrandingskamer ontstaat er een explosie die een schokgolf in de verbrandingskamer tot gevolg heeft. Deze schokgolf wordt door een kegelvormige uitlaatopening naar de bovenliggende luchtlagen geleid. Ingevolge de onderdruk die na de explosie in de verbrandingskamer ontstaat, wordt een klep in de wand van de verbrandingskamer geopend waarlangs verse omgevingslucht wordt aangezogen.

Deze schokgolfgenerator heeft echter als nadeel dat, wanneer deze in werking dient gesteld te worden, bij een naderend onweer, de omgevingslucht normalerwijze een zeer hoge vochtigheidsgraad vertoont. De grote hoeveelheid vocht die bijgevolg aanwezig is in de verbrandingskamer, verhindert dat een volledige verbranding van de gasvormige brandstof wordt gerealiseerd wat tot gevolg heeft dat explosies met slechts een geringe kracht worden verkregen. Een deel van de verbrandingsenergie is immers vereist om het water uit de lucht aanwezig in de verbrandingskamer te doen verdampen.

In een poging om toch een voldoende krachtige explosie te realiseren, brengt men een overmaat aan acetyleengas in de verbrandingskamer in. Dit zorgt niet alleen voor een hoog verbruik aan acetyleengas, maar brengt ook bijkomende problemen met zich mee.

Het is immers zo dat acetyleengas wordt aangevoerd vanuit drukflessen waar het acetyleen is opgelost in aceton. Hierbij dient het acetyleen op zeer korte tijd in de verbrandingskamer ingebracht te worden. Wanneer aldus een overmaat aan acetyleengas dient voorzien te worden, wordt het acetyleengas met een zeer hoog debiet onttrokken aan genoemde drukflessen. Bij een dergelijk hoog debiet, wordt aceton uit de drukflessen mee aangezogen naar de verbrandingskamer. De aanwezigheid van aceton in de verbrandingskamer is niet gewenst en vermindert eveneens het rendement van de explosie.

De onderhavige uitvinding beoogt bovengenoemde problemen op te lossen en een schokgolfgenerator voor te stellen die toelaat om aan een hoge frequentie schokgolven met een hoge kracht te genereren waarbij een nagenoeg volledige verbranding wordt gerealiseerd en dit onder alle weersomstandigheden.

Tot dit doel, bevat genoemd spuitelement minstens een tweede aanvoerleiding voor verbrandingslucht, waarbij genoemde eerste aanvoerleiding zich coaxiaal in deze tweede aanvoerleiding uitstrekt.

Doelmatig, wordt genoemde eerste en tweede aanvoerleiding elk gevormd door een cilindrische buis, waarbij de tweede aanvoerleiding zich stroomafwaarts uitstrekt tot voorbij het uiteinde van genoemde eerste aanvoerleiding zodanig dat dit uiteinde zich in genoemde tweede aanvoerleiding bevindt.

Op een voordelige wijze, sluit minstens een voedingsleiding voor verbrandingslucht onder een scherpe hoek ten opzichte van de centrale as van genoemde tweede aanvoerleiding aan op deze laatste, waarbij het uiteinde van genoemde eerste aanvoerleiding zich in de tweede aanvoerleiding stroomafwaarts ten opzichte van de aansluiting van genoemde voedingsleiding bevindt.

Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van de schokgolfgenerator, volgens de uitvinding, wordt genoemde spuitmond gevormd door een gebogen buis waarvan een uiteinde aansluit op genoemde tweede aanvoerleiding, terwijl een tweede uiteinde van deze buis naar de bodem van genoemde verbrandingskamer is gericht.

Volgens een interessante uitvoeringsvorm van de schokgolfgenerator, volgens de uitvinding, is genoemde tweede aanvoerleiding gekoppeld aan een reservoir dat droge lucht bevat, waarbij deze droge lucht minstens hoofdzakelijk genoemde verbrandingslucht vormt.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een werkwijze voor het genereren van schokgolven, waarbij deze schokgolven naar bovenliggende luchtlagen worden geleid om een verstoringszone te creëren die de vorming van hagel in deze luchtlagen verhindert, waarbij acetyleengas als gasvormige brandstof in een verbrandingskamer van een schokgolfgenerator wordt geleid en tot ontploffing wordt gebracht. Volgens deze werkwijze wordt genoemde gasvormige brandstof gemengd met droge lucht, meer bepaald perslucht, en wordt dit mengsel vervolgens tot ontploffing gebracht.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm van deze werkwijze, volgens de uitvinding, beëindigt men eerst de toevoer van genoemde gasvormige brandstof aan de verbrandingskamer en, vervolgens, de toevoer van genoemde gedroogde lucht, waarbij dan in de verbrandingskamer een vonk wordt gegenereerd teneinde het verkregen mengsel van gasvormige brandstof en droge lucht tot ontploffing te brengen.

Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hierna volgende beschrijving van een uitvoeringsvorm van dë schokgolfgenerator en de werkwijze, volgens de uitvinding; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt geenszins de draagwijdte van de gevorderde bescherming; de hierna gebruikte verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.

Figuur 1 is een schematisch zijaanzicht van een deel van een schokgolfgenerator, volgens de uitvinding.

Figuur 2 is een schematische horizontale snede van een spuitelement, volgens de uitvinding.

Figuur 3 is een schematische verticale snede van het spuitelement uit figuur 2.

In de verschillende figuren hebben dezelfde verwijzingscijfers betrekking op dezelfde of analoge elementen.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een schokgolfgenerator voor het genereren van opeenvolgende schokgolven in luchtlagen die zich boven deze schokgolfgenerator bevinden.

De in figuur 1 voorgestelde schokgolfgenerator 1 is via een, niet in de figuur voorgestelde voet, verankerd ten opzichte van de bodem en bevat een holle verbrandingskamer 2 die bovenaan is voorzien van een trechtervormige uitlaatopening 3. De verbrandingskamer 2 wordt gevormd door een nagenoeg cilindrisch lichaam met een afgeronde bodem en een afgeronde bovenzijde die aansluit op genoemde trechtervormige uitlaatopening 3.

Teneinde de vorming van hagel te verhinderen bij een mogelijk onweer, worden door middel van deze schokgolfgenerator opeenvolgende schokgolven gegeneerd in de luchtlagen waar zich hagel dreigt te vormen. Hiertoe worden in de verbrandingskamer 2 bijvoorkeur opeenvolgende explosies gecreëerd die telkens een schokgolf genereren die via genoemde uitlaatopening 3 naar de betreffende luchtlagen wordt geleid.

De explosies worden gecreëerd door een gasvormige brandstof tot ontploffing te brengen in de verbrandingskamer 2. Hierbij wordt via een spuitelement 4 deze brandstof tezamen met zuurstof of droge lucht vóór elke ontploffing in de verbrandingskamer 2 gebracht. Bij voorkeur wordt voor de gasvormige brandstof acetyleengas aangewend.

De verbrandingskamer 2 is geschikt voor de explosie van het gasmengsel bestaande uit droge lucht en acetyleengas. De trechtervormige uitlaatopening 3, waarvan de dwarsdoorsnede geleidelijk toeneemt naar boven, zorgt voor een opwaartse geleiding van de door de explosie opgewekte schokgolf.

Genoemd spuitelement 4 is voorzien van een spuitmond 5 die uitgeeft in de verbrandingskamer 2 en bevat twee aanvoerleidingen 6 en 7. Een eerste aanvoerleiding 6 is aangesloten op een reservoir dat genoemde gasvormige brandstof bevat, terwijl via een tweede aanvoerleiding 7 droge lucht in de verbrandingskamer 2 wordt gebracht.

Beide aanvoerleidingen 6 en 7 worden elk gevormd door een cilindrische buis, waarbij genoemde eerste aanvoerleiding 6 zich coaxiaal in deze tweede aanvoerleiding 7 uitstrekt.

De tweede aanvoerleiding 7 strekt zich stroomafwaarts uit tot voorbij het uiteinde 8 van de eerste aanvoerleiding 6. Aldus mondt het uiteinde van de eerste aanvoerleiding 6 uit in de tweede aanvoerleiding 7. Hierbij sluit deze tweede aanvoerleiding 7 aan op de spuitmond 5.

Wanneer aldus acetyleengas en droge lucht door, respectievelijk, de eerste en de tweede aanvoerleiding 6 en 7 aangevoerd wordt naar de verbrandingskamer 2, worden deze gassen reeds minstens gedeeltelijk gemengd in de tweede aanvoerleiding 7 stroomafwaarts van genoemd uiteinde 8. Hierbij zorgt de stroming van de droge lucht in de tweede aanvoerleiding 7 voor een zogenaamd venturi-effect zodanig dat de uitstroming van acetyleengas uit de eerste aanvoerleiding 6 wordt gestimuleerd.

Deze stroom van droge lucht en acetyleengas wordt vervolgens via genoemde spuitmond 5 in de verbrandingskamer geleid. Deze spuitmond 5 wordt gevormd door een gebogen buis waarvan een uiteinde aansluit op genoemde tweede aanvoerleiding 7, terwijl het tegenoverliggende uiteinde van deze buis naar de bodem van genoemde verbrandingskamer 2 is gericht. Doordat dit laatste uiteinde van de spuitmond 5 naar beneden is gericht, wordt voorkomen dat regenwater in de spuitmond 5 of het spuitelement 4 terecht komt.

Aldus worden de gassen die de spuitmond 5 verlaten in de verbrandingskamer 2 geleid volgens een richting die nagenoeg rakend is aan de binnenwand 9 ervan. Dit zorgt ervoor dat deze gassen langs de binnenwand 9 stromen volgens een cirkelvormige stroming zodanig dat een werveling ontstaat en het acetyleengas en de droge lucht nagenoeg volledig homogeen gemengd worden. Dit zorgt er mede voor dat een nagenoeg volledige verbranding van het acetyleengas wordt verkregen.

Teneinde dit gasmengsel te doen ontploffen om een schokgolf te genereren, is een elektrische ontsteking 10 voorzien die toelaat om een vonk te genereren op het ogenblik dat een ontploffing van het gasmengsel gewenst is.

Verder wordt genoemde tweede aanvoerleiding 7 gevoed via twee voedingsleidingen 11 en 12 voor verbrandingslucht die onder een scherpe hoek α aansluiten op deze tweede aanvoerleiding 7. Dit houdt in dat de hoek α die wordt gevormd tussen de as van de voedingsleidingen 11 en 12 en de as van de tweede aanvoerleiding 7 kleiner is dan 90°.

De aansluitingen op de tweede aanvoerleiding 7 van deze voedingsleidingen 11 en 12 bevinden zich diametraal ten opzichte van elkaar en stroomopwaarts ten opzichte van het uiteinde 8 van genoemde eerste aanvoerleiding 7.

De uiteinden van de voedingsleidingen 11 en 12, tegenoverliggend aan genoemde aansluitingen, zijn met elkaar verbonden in een koppeling 13 die dient aangesloten te worden op een reservoir met droge lucht, meer bepaald persluchtflessen.

In de wand van de tweede aanvoerleiding 7 zijn verder uitsparingen 14 voorzien waarlangs mogelijk omgevingslucht in deze aanvoerleiding kan aangezogen worden. Deze uitsparingen 14 zijn verdeeld over de omtrek van de tweede aanvoerleiding 7 en bevinden zich stroomopwaarts ten opzichte van de aansluiting van genoemde voedingsleidingen 11 en 12.

Het uiteinde van de eerste aanvoerleiding 6, tegenoverliggend aan genoemd uiteinde 8 dat zich in genoemde tweede aanvoerleiding 7 uitstrekt, vormt een koppeling 15 teneinde deze aan te sluiten op drukflessen die acetyleengas bevatten.

Verder werkt de schokgolfgenerator samen met een regelinrichting die niet in de figuren werd voorgesteld. Deze regelinrichting laat toe om de aanvoer van genoemde gasvormige brandstof, in het bijzonder acetyleengas, en van genoemde verbrandingslucht, meer bepaald droge lucht, naar het spuitelement 4 te regelen. Hierbij zorgt deze regelinrichting ervoor dat de aanvoer van verbrandingslucht gedurende een korte tijd langer in stand wordt gehouden dan de aanvoer van brandstof. Op deze manier wordt vermeden dat, wanneer het gasmengsel tot ontploffing wordt gebracht nagenoeg onmiddellijk na het afsluiten van de aanvoer van acetyleengas, er zich nog acetyleengas in de tweede aanvoerleiding 7 zou bevinden. Aldus kan er zich geen ontploffing voordoen in de aanvoerleiding 6 of 7.

Het spuitelement 4 is zodanig controleerbaar met behulp van de regelinrichting dat er een voldoende hoeveelheid acetyleengas en droge lucht of zuurstof voor een volledige explosie in de verbrandingskamer 2 gebracht wordt.

In de figuren is door middel van pijlen 16 de stroming van acetyleengas weergegeven, terwijl pijlen 17 de stroming van droge lucht in het spuitelement 4 weergeven.

Zij nog vermeld dat genoemde eerste aanvoerleiding 6 via een ventiel, verbonden is met bij voorkeur meerdere acetyleen flessen, terwijl de tweede aanvoerleiding 6 via een ventiel bijvoorkeur is verbonden met meerdere persluchtflessen. Deze persluchtflessen kunnen eventueel vervangen worden door zuurstofïlessen.

Bij het aanwenden van de schokgolfgenerator 1 voor het verhinderen van de vorming van neerslag onder vorm van hagel, worden opeenvolgende explosies gegenereerd.

Hierbij wordt gestart met het openen van de spuitmond 4 zodanig dat er een hoeveelheid gas vanuit de acetyleen flessen in de verbrandingskamer 2 geïnjecteerd wordt. Tegelijkertijd wordt er langs de aanvoerleiding 7 een hoeveelheid droge lucht proportioneel aan de hoeveelheid acetyleengas in de verbrandingskamer 2 geïnjecteerd. Wanneer voldoende gasmengsel in de verbrandingskamer 2 aanwezig is wordt de toevoer van acetyleengas gestopt. De toevoer van droge lucht wordt echter enigszins later dan de aanvoer van acetyleengas gestopt om ervoor te zorgen dat er geen acetyleengas meer in de aanvoerleiding 7 en de spuitmond 5 meer aanwezig is. Als er voldoende gasmengsel voor een efficiënte ontploffing in de verbrandingskamer 2 aanwezig is, wordt er een hoogspanning gegenereerd op de ontstekingselektrode 10, waardoor een vonk ontstaat in de verbrandingskamer 2. De vonk verzorgt de ontsteking van het gasmengsel waardoor de explosie van het gasmengsel optreedt en vervolgens leidt tot een schokgolf welke door de trechtervormige uitlaatopening 3 naar buiten en omhoog geleid wordt. Vervolgens wordt er opnieuw een mengsel van acetyleengas samen met droge lucht geïnjecteerd in de verbrandingskamer 2 zodat er een nieuwe cyclus kan starten.

Hierbij wordt er dus een mengsel van acetyleengas met droge lucht geïnjecteerd in de verbrandingskamer 2, waarbij er geen water in het explosieve gas mengsel voorkomt. Bij een explosie van dit mengsel wordt aldus een optimale explosiekracht bereikt.

Een bijkomend voordeel van de huidige uitvinding en dus van de spuitmond volgens de uitvinding is dat er een gasmengsel in de verbrandingskamer geïnjecteerd wordt dat grotendeels gemengd is en dat dus reeds klaar is om te exploderen. Hierdoor kan de frequentie van de explosies en daarmee de frequentie van het aantal opgewekte schokgolven zeer hoog zijn hetgeen leidt tot een verbeterd resultaat voor het vermijden hagelstenen.

De uitvinding is uiteraard niet beperkt tot de hierboven beschreven uitvoeringsvorm van de schokgolfgenerator en de werkwijze, volgens de uitvinding. Het spreekt voor zich dat binnen het raam van de uitvinding meerdere varianten hierop mogelijk zijn. Zo is het bijvoorbeeld mogelijk dat gasvormige brandstof en verbrandingslucht via van elkaar gescheiden spuitstukken afzonderlijk van elkaar in de verbrandingskamer worden geïnjecteerd.

Claims (15)

1. Schokgolfgenerator met een verbrandingskamer (2) voor het opwekken van schokgolven, waarbij de verbrandingskamer (2) is voorzien van een uitlaatopening (3) teneinde schokgolven naar bovenliggende luchtlagen te leiden om een verstoringszone te creëren die de vorming van hagel in deze luchtlagen verhindert, waarbij een spuitelement (4) is voorzien dat een spuitmond (5) bevat die uitgeeft in genoemde verbrandingskamer (2), waarbij het spuitelement (4) minstens een eerste aanvoerleiding (6) voor een gasvormige brandstof bevat, daardoor gekenmerkt dat genoemd spuitelement (4) verder minstens een tweede aanvoerleiding (7) voor verbrandingslucht bevat, waarbij genoemde eerste aanvoerleiding (6) zich coaxiaal in deze tweede aanvoerleiding (7) uitstrekt.

2. Schokgolfgenerator volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat genoemde eerste en tweede aanvoerleiding (6,7) elk gevormd wordt door een cilindrische buis, waarbij genoemde tweede aanvoerleiding (7) zich stroomafwaarts uitstrekt tot voorbij het uiteinde (8) van genoemde eerste aanvoerleiding (6) zodanig dat dit uiteinde (8) zich in genoemde tweede aanvoerleiding (7) bevindt.

3. Schokgolfgenerator volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat genoemde tweede aanvoerleiding (7) aansluit op genoemde spuitmond (5).

4. Schokgolfgenerator volgens één van de conclusies 1 tot 3, daardoor gekenmerkt dat minstens een voedingsleiding (11,12) voor verbrandingslucht onder een scherpe hoek (a) ten opzichte van de centrale as van genoemde tweede aanvoerleiding (7) aansluit op deze laatste, waarbij het uiteinde (8) van genoemde eerste aanvoerleiding (6) zich in de tweede aanvoerleiding (7) stroomafwaarts ten opzichte van de aansluiting van genoemde voedingsleiding (11,12) bevindt.

5. Schokgolfgenerator volgens één van de conclusies 1 tot 4, daardoor gekenmerkt dat twee voedingsleidingen (11,12) voor verbrandingslucht onder een scherpe hoek (a) aansluiten op genoemde tweede aanvoerleiding (7), waarbij deze voedingsleidingen (11,12) diametraal ten opzichte van elkaar onder een scherpe hoek (α) en stroomopwaarts ten opzichte van het uiteinde (8) van genoemde eerste aanvoerleiding (6) aansluiten op genoemde tweede aanvoerleiding (7).

6. Schokgolfgenerator volgens conclusie 4 of 5, daardoor gekenmerkt dat in de wand van genoemde tweede aanvoerleiding (7), verdeeld over de omtrek van deze laatste en stroomopwaarts ten opzichte van de aansluiting van genoemde voedingsleiding (11,12), uitsparingen (14) zijn voorzien.

7. Schokgolfgenerator volgens één van de conclusies 1 tot 6, daardoor gekenmerkt dat genoemde spuitmond (5) gevormd wordt door een gebogen buis waarvan een uiteinde aansluit op genoemde tweede aanvoerleiding (7), terwijl een tweede uiteinde van deze buis naar de bodem van genoemde verbrandingskamer (2) is gericht.

8. Schokgolfgenerator volgens één van de conclusies 1 tot 7, daardoor gekenmerkt dat genoemde eerste aanvoerleiding (6) gekoppeld is aan ten minste een acetyleen reservoir, waarbij genoemde gasvormige brandstof uit acetyleengas bestaat.

9. Schokgolfgenerator volgens één van de conclusies 1 tot 8, daardoor gekenmerkt dat genoemde tweede aanvoerleiding (7) gekoppeld is aan een reservoir dat droge lucht bevat, waarbij deze droge lucht minstens hoofdzakelijk genoemde verbrandingslucht vormt.

10. Schokgolfgenerator volgens één van de conclusies 1 tot 8, daardoor gekenmerkt dat genoemde tweede aanvoerleiding (7) gekoppeld is aan een zuurstofreservoir.

11. Schokgolfgenerator volgens één van de conclusies 1 tot 10, daardoor gekenmerkt dat dit een regelinrichting bevat teneinde de aanvoer van genoemde gasvormige brandstof en van genoemde verbrandingslucht naar het spuitelement (4) te regelen, waarbij deze regelinrichting toelaat om de aanvoer van verbrandingslucht in stand te houden nadat de aanvoer van brandstof werd beëindigd.

12. Werkwijze voor het genereren van schokgolven, waarbij deze schokgolven naar bovenliggende luchtlagen worden geleid om een verstoringszone te creëren die de vorming van hagel in deze luchtlagen verhindert, waarbij acetyleengas als gasvormige brandstof in een verbrandingskamer (2) van een schokgolfgenerator (1) wordt geleid en tot ontploffing wordt gebracht, daardoor gekenmerkt dat deze gasvormige brandstof wordt gemengd met droge lucht, meer bepaald perslucht.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, daardoor gekenmerkt dat genoemde gasvormige brandstof en genoemde droge lucht via coaxiale leidingen (6,7) naar genoemde verbrandingskamer (2) worden geleid.

14. Werkwijze volgens conclusie 12 of 13, daardoor gekenmerkt dat men eerst de toevoer van genoemde gasvormige brandstof aan de verbrandingskamer (2) beëindigt en, vervolgens, de toevoer van genoemde gedroogde lucht beëindigt, waarbij dan in de verbrandingskamer (2) een vonk wordt gegenereerd teneinde het verkregen mengsel van gasvormige brandstof en droge lucht tot ontploffing te brengen.

15. Werkwijze volgens één van de conclusies 12 tot 14, daardoor gekenmerkt dat men een stroom van genoemde droge lucht en genoemde gasvormige brandstof in de verbrandingskamer (2) spuit volgens een richting die nagenoeg rakend is aan de binnenwand van de verbrandingskamer.