HUT62994A

HUT62994A - Firing equipment of impulse operation

Info

Publication number: HUT62994A
Application number: HU92439A
Authority: HU
Inventors: John D Chato
Original assignee: John D Chato
Priority date: 1990-06-13
Filing date: 1991-06-13
Publication date: 1993-06-28
Also published as: HU9200439D0; RU2062945C1; EP0486643B1; US5403180A; DE69112349D1; NO920532L; BR9105791A; FI920595A0; JPH05501150A; AU645329B2; EP0486643A1; ATE126872T1; KR920702484A; NO920532D0; US5242294A; WO1991019941A1; CA2059636A1; AU8089591A; GB9013154D0

Description

A találmány tárgya impulzusüzemű tüzelőszerkezet és eljárás ennek üzemeltetésére. A találmány elsősorban olyan újszerű kialakítású impulzusüzemű tüzelőszerkezetre vonatkozik, amely jól hasznosítható hőforrásként nagy hatásfokú vízmelegítőben vagy kazánban.

A találmányhoz legközelebb álló megoldásnak saját, 4 846 149 lsz. USA-beli szabadalmam tekinthető. Jóllehet, ezen USA-szabadalom szerinti kiviteli alak alkalmas a falain keresztül intenzív hőátadásra valamely hűtőközeg, például víz számára, azonban a javasolt szerkezet alakja nem célravezető egy vízmelegítő nagyságrendű kompakt készülék esetén.

Az impulzusüzemű tüzelőszerkezet vízmelegítőként történő hasznosítására irányuló egyéb kísérletek elsősorban a tüzelőegység hangtompításával kapcsolatban ütköztek nehézségekbe. A problémát tulajdonképpen az okozza, hogy az ismert impulzusüzemű tüzelőszerkezeteknek általában palackra emlékeztető alakjuk van, egy hosszúkás nyakrésszel (ez a toldatcső) és a palack fő részében lezajló égési folyamattal, amely kialakításnál a toldatcsövet sajnálatos módon túl hosszúra kell méretezni ahhoz, hogy kellően nagy hőátadó felülettel rendelkezzen. Hosszú toldatcső esetén viszont a pulzáló égési folyamat frekvenciája egy alacsony tartományba esik, általában 50 Hz körüli értékkel. Az ilyen típusú kisfrekvenciájú zajt igen nehéz csillapítani, ami ahhoz vezet, hogy az ilyen impulzusüzemű tüzelőszerkezetekkel működő vízmelegítők vagy kazánok hajlamosak a túlságosan zajos működésre.

Mindenesetre jelentős igény van olyan impulzusüzemű tüzelőszerkezetre, amelyben az égési folyamat rendkívül stabil és nem zavarható meg könnyen kívülről ható zavaró frekvenciák által.

A találmány által megoldandó feladat a fentiek alapján olyan impulzusüzemű tüzelőszerkezet kifejlesztése, amelyben a korábbiakhoz képest jobb a pulzálás stabilitása.

A találmány által megoldandó további feladat olyan impulzusüzemű tüzelőszerkezet létrehozása, amely felhasznál ható vízkazánként illetve vízmelegítőként és amely könnyen csillapítható, viszonylag nagy frekvencián működik.

Végül ugyancsak a találmány által megoldandó feladat olyan kompakt kialakítású vízmelegítő vagy kazán kidolgozása, amely nagy intenzitású hőátadást biztosít a víz felé.

A fentiekben felsorolt feladatokat olyan impulzusüzemű tüzelőszerkezettel oldottam meg, amelyre a találmány értelmében az jellemző, hogy tartalmaz

- egy égéskamrát, lényegében egy üreges hengeralakú kiképzéssel, amely égéskamra egy belső, lényegében hengeralakú fal, egy ezen belső falat körülvevő külső, lényegében szintén hengeralakú fal és egy a belső és külső falat összekötő végfal által van határolva,

- egy toldatcsövet, lényegében egy üreges hengeralakú kiképzéssel, amely toldatcső egy belső, lényegében hengeralakú fallal és egy külső, lényegében szintén hengeralakú fallal rendelkezik, ahol a toldatcső falait elválasztó radiális távolság kisebb, mint az égéskamra falait elválasztó radiális távolság,

- egy az égéskamrát a toldatcső falai közötti térrel összekötő átmeneti szakaszt, amelynek radiális tengelymetszetét tekintve összetartó külső és belső falszakaszai vannak,

- megfelelő hőátadást biztosító anyagú és vastagságú falakat a fenti részeknél,

- tüzelőanyagot az égéskamrába betápláló tüzelőanyagbevezető egységet,

- égéslevegőt az égéskamrába betápláló légbeeresztő egységet,

- a pulzáló égésnek az égéskamrában való beindítására alkalmas égésindító egységet, valamint

- a füstgázoknak a toldatcsőből való eltávolítására alkalmas füstgáz-elvezető egységet.

A találmány tárgyát képezi emellett a fenti impulzusüzemű tüzelőszerkezet üzemeltetési eljárása is, amelynek értelmében

a) működésbe állítunk egy olyan impulzusüzemű tüzelőszerkezetet, amely tartalmaz

- egy égéskamrát, lényegében egy üreges hengeralakú kiképzéssel, amely égéskamra egy belső, lényegében hengeralakú fal, egy ezen belső falat körülvevő külső, lényegében szintén hengeralakú fal és egy a belső és külső falat össze kötő végfal által van határolva,

- égéslevegőt az égéskamrába betápláló légbeeresztő egységet,

- a füstgázoknak a toldatcsőből való eltávolítására alkalmas füstgáz-elvezető egységet;

b) tüzelőanyagot és égéslevegőt táplálunk az égéskamrába;

c) pulzáló égési folyamatot indítunk be az égéskamrában;

d) eltávolítjuk a füstgázokat a toldatcsőből.

A találmányt részletesebben kiviteli példák kapcsán, a csatolt rajz alapján ismertetem.

A rajzon az 1. ábra a jelen találmány jobb megértése érdekében egy korábbi, a 4 846 149 lsz. USA-beli szabadalmi leírásomban ismertetetthez hasonló felépítésű impulzusüzemű tüzelőszerkezet vázlatos hosszmetszetét tünteti fel.

a 2. ábra az impulzusüzemű tüzelőszerkezet egy újszerű kiviteli változatát mutatja, távlati nézetben, a 3. ábra a 2. ábrán látható impulzusüzemű tüzelőszerkezet hosszmetszete, a 4. ábra az impulzusüzemű tüzelőszerkezet egy további példakénti kiviteli alakjának tüzelőanyag- és levegőbeléptetési tartományát mutatja, metszetben, az 5. ábra felülnézet a 4. ábra 5-5 nyilainak irányából, a 6. ábra egy a 2. és 3. ábrán feltüntetett impulzusüzemű tüzelőszerkezetet tartalmazó vízmelegítő vagy vízkazán tengelymetszetét szemlélteti, míg a 7. ábra egy alternatív tüzelőanyag-bevezető egységet tüntet fel a 6. ábrán látható berendezés számára.

A találmány ismertetése kapcsán először az impul7 zusüzemű tüzelőszerkezet kialakításának optimalizálására irányuló eljárást ismertetem.

A pulzáló (impulzusüzemű) tüzelés lehetőségeit már a század eleje óta tanulmányozzák és számos különböző típusú lineáris impulzusú égőt konstruáltak, amelyek mind csapószelepes, mind pedig aerodinamikus jellegű tüzelőanyag-bevezetést tartalmaztak.

Az általam végzett kísérletek a lapos impulzusüzemű tüzelőszerkezetekkel kapcsolatban, amilyen a fentebb említett 4 846 149 lsz. USA-beli szabadalmamban ismertetett készülék is, azt mutatták, hogy előnyös egy rezonancia-összhangot létrehozni a tüzelőanyag-bevezető cső és maga a tüzelőszerkezet között. Általában a rezonancia fogalma olyan állapotra vonatkozik, amelyben egy lengő illetve rezgő rendszer maximális amplitúdóval reagál egy alternáló hajtóerőre. Ez az állapot megszűnik, ha a hajtóerő frekvenciája egybeesik a rendszer természetes csillapítatlan rezgési frekvenciájával .

így tehát egy rezonáló üzemmódban működő impulzusüzemű égő maximális potenciált biztosít az alábbiakban:

a) maximális amplitúdójú nyomáshullámot

b) maximális hőáram-potenciált és

c) maximális potenciált a tökéletes égéshez.

A rezonancia-összhang megteremtése különösen előnyös nagyobb frekvenciák alkalmazásakor, amiről az alábbiakban

röviden értekezem.

Amint azt fentebb már említettem, a nagyobb frekvenciák előnye a kereskedelmi forgalmazású impulzusüzemű tüzelőszerkezeteknél abban van, hogy ezeknél a rövidebb hanghullámhosszak következtében könnyebb az égő zajának visszafogása. Ez azt jelenti, hogy kisebb rezonátorüreg szükséges a füstgázjáratban a tüzelőszerkezet működésével járó zaj tompítására. Járulékos előnyként jelentkezik az NO_x-képződés visszaszorítása, ami szintén a rövidebb impulzus-időtartamnak tudható be, amely interferál az NO_x-képződés kinetikájával. Mindeddig azonban a csőalakú nagyfrekvenciás készülékek (>350Hz) csupán laboratóriumi különlegességek voltak, de kereskedelmileg nem voltak hasznosíthatók a felépítésükből következő kis kapacitásuk miatt. A jelenleg piacon levő nagy hatásfokú impulzusüzemű tüzelőberendezésekre viszont mind 50 Hz körüli kis működési frekvencia jellemző. Ez ugyanis szükségszerű egy csőalakú tüzelőegységben ahhoz, hogy az megfeleljen a kapacitás illetve a hőátadási felület szempontjából egy háztartásban használatos égővel szemben támasztott követelményeknek.

A fentiekben már említett 4 846 149 lsz. USA-beli szabadalmam szerinti lapos impulzusüzemű tüzelőszerkezet hasonlóképpen lineáris üzemmódban működik, mint egy csőalakú impulzusüzemű égő, azonban a lángfrontja inkább laposan ég, mintsem köralakban. Ezen megközelítés újdonsága nyilvánvaló annak figyelembevételével, hogy az adott szakterületen tevékenykedő kutatók mindeddig meg voltak győződve arról, hogy a viszkózus közegellenállás a rendkívüli mértékben megnövelt hőátadási felület mentén meggátolná az égést. A gyakorlat bebizonyította, hogy ez nem így van, és sikerült kifejlesztenem egy olyan működőképes lapos impulzusüzemű tüzelőszerkezetet földgáz aerodinamikus betáplálásával, amely egység körülbelül 30,48 cm (12) széles és körülbelül 35,36 cm (14) hosszú. A működési frekvencia 441 Hz volt, míg a névleges gázfogyasztás kb. 29,3 kW (100.000 BTU/Hr). Ez a tüzelőegység vízmelegítőbe történő beépítésre van adaptálva, amely a füstgázokból visszanyert némi maradék hővel együtt a felső 90-es tartományba tartozó százalékos hatásfokkal működik.

Ami a rezonancia-összhang megteremtésének kérdését illeti, egy tipikus rezonáns frekvenciaviszony lehetne egy nagyfrekvenciájú, nagy hatásfokú lapos tüzelőszerkezet számára a következő:

- a tüzelőanyag-bevezető cső rezonanciafrekvenciája 1320 Hz;

- az égéskamra és a toldatcső kombinációjának rezonanciafrekvenciája 440 Hz.

Látható, hogy a tüzelőanyag-bevezető cső rezonanciafrekvenciája az égéskamrából és toldatcsőből álló kombináció rezonancia frekvenciájának a háromszorosa. Ez azt jelenti, hogy a tüzelőanyag-bevezető cső rezonanciafrekvenciája egy alapfrekvenciának tekinthető 440 Hz-es frekvencia harmadik

felharmonikusát képezi.

Zeneileg kifejezve ezek a frekvenciák megfelelnek a középső C alatti A hangnak (440 Hz) és az E hangnak (1320 Hz), amely egy oktávot követően az ötödik hang az A fölött. Ezzel kapcsolatban arra a sajátos következtetésre jutottam, hogy ha a tüzelőanyag-bevezető cső rezonanciafrekvenciája az égéskamra és a toldatcső alapfrekvenciájának a harmadik felharmonikusa, akkor rendkívül stabil pulzáló égés alakul ki. Minthogy a pulzáló égés számos hagyományos tüzelőszerkezetnél zavarható vagy teljesen elnyomható egy olyan külső gerjesztésű hangfrekvencia szuperponálásával, amely nem többszöröse a tüzelőszerkezet alapfrekvenciájának, úgy egy ilyen zavarás vagy elnyomás gyakorlatilag lehetetlen, ha a tüzelőanyag-bevezető cső frekvenciája a fentebb leírt módon van hangolva¹¹ az égéskamra/toldatcső egység frekvenciájához képest. Ennélfogva a rezonancia elérésére irányuló eljárás az égéskamrából és toldatcsőből álló kombináció alapfrekvenciájának meghatározásával kezdődik. Ezt a frekvenciát azután szorozzuk hárommal, majd a tüzelőanyag-bevezető csövet vagy csöveket úgy képezzük ki, hogy az utóbb említett frekvencián rezonáljanak. Ez megvalósítható például egy változtatható térfogatú rezonátor segítségével.

Miközben a harmadik felharmonikust alkalmazó szerkezet bizonyult a leginkább stabilnak (vagyis olyan szerkezet, amelyben a tüzelőanyag-bevezető cső rezonanciafrekvenciája háromszorosa az égéskamra és a toldatcső rezonanciafrekven• ·

- 11 ciájának), kitűnt, hogy más egész számú többszörösök és arányok is előnyösek lehetnek a működés stabilizálása szempontjából. Lényegében addig, amíg a két rezonanciafrekvencia úgy aránylik egymáshoz, mint két kisebb (általában hatnál kisebb) egész szám, ez az arány hozzájárul az égés stabilitásának erősítéséhez. Például egy 2:1-es arány a magasabb rezonanciafrekvenciát egy oktávval az alacsonyabb rezonanciafrekvencia fölé helyezné. A 4:1-es arány a magasabb frekvenciát két oktávval helyezné az alacsonyabb frekvencia fölé. A zeneelméletben azok a hangok, amelyek frekvenciái úgy aránylanak egymáshoz, mint kisebb egész számok aránya, egy kellemes vagy harmonikus hangzást adnak ki.

Az 1. ábrán, amely egy a saját korábbi 4 846 149 lsz. USA-beli szabadalmamban ismertetett impulzusüzemű tüzelőszerkezet hosszmetszetét mutatja, egy 10 égéskamra látható hozzá csatlakozó 12 toldatcsővel, továbbá egy 13 gyújtógyertya és egy 14 tüzelőanyag-bevezető cső. Látható az ábrán, hogy a 14 tüzelőanyag-bevezető cső derékszögben van felszerelve a 10 égéskamra és a 12 toldatcső főirányához képest.

Az ábrán szaggatott vonallal a tüzelőanyag-bevezető cső egy másik elrendezési lehetősége van feltüntetve, ahol a tüzelőanyag-bevezető cső 16 hivatkozási számmal van jelölve.

A fentebb leírt geometriai elrendezés az MHD-elv (magnetohidrodinamikai elv) alkalmazásából indul ki, aholis induktív csatolást hozunk létre, aminek alapján az alábbiakat érjük el:

(a) A csőalak egyértelmű utat határoz meg a létrehozott elektromotoros erők számára (kiküszöbölve az örvényáramokat) .

(b) Állandó térfogatú járatot biztosít, ellentétben az MHD-generátorokra vonatkozó első, 4 454 436 sz. szabadalmammal, amely 1984. június 12-én került engedélyezésre.

(c) Továbbra is megőrzi szűk füstgázcsatornáját, mérsékelve ezáltal a mágneses tér erősségével kapcsolatos követelményeket és következésképpen a költségeket.

A továbbiakban a 2. és 3. ábrát vizsgáljuk, amelyek egy sajátos kiviteli alakot tüntetnek fel, amely a korábbiakban említett 4 846 149 lsz. USA-beli szabadalmam szerinti lapos tüzelőszerkezet begörbített megfelelője, ahol az egység végei egymáshoz csatlakoznak.

A 2. és 3. ábrát szemlélve látható, hogy a 34 tüzelőszerkezet-szakasznak egy folytonos gyűrűalakja van, hengeres külső kiképzéssel. A 34 tüzelőszerkezet-szakaszhoz egy hasonló módon kialakított 38 toldatcső-szakasz csatlakozik, amely szintén gyűrűalakkal rendelkezik és hengeres külső kiképzéssel. Amint az a 3. ábrán metszetben látható, a 38 toldatcső-szakasz tengelyirányban egyvonalba esik a 34 tüzelőszerkezet-szakasszal, miközben falait szűkebb térköz választja el egymástól, mint a 34 tüzelőszerkezet-szakasz falait.

A 2. ábrán látható, hogy egy sor tüzelőanyag-bevezető 40 fúvókatű van a 34 tüzelőszerkezet-szakaszra felszerelve, amelyek között, velük párhuzamosan egy 42 gyújtógyertya van beépítve a tüzelőegység beindítására. A 40 fúvókatűk előnyösen körben egyenletesen vannak elosztva a hengeres alakzat teljes kerületén. Ennél a kiviteli alaknál a 40 fúvókatűk koncentrikusan elrendezett 41 légbeeresztő nyílásokon hatolnak keresztül, amelyek hüvelyekként is kialakíthatók. Ezen megoldás egyik lehetséges változataként a levegő bevezethető olyan külön csöveken vagy belépőnyílásokon keresztül is, amelyek nincsenek közvetlenül a tüzelőanyagbevezető 40 fúvókatűkhöz társítva.

A 2. és 3. ábrán látható tüzelőegységről feltételezhető, hogy képes jelentős tolóerőt létrehozni a 44 nyilak irányába, ami lehetővé tenné propulziós hajtóműként való alkalmazásra.

A 4. és 5. ábra kapcsán egy további újszerű szempontot vizsgálunk a találmány szerinti megoldással összefüggésben.

Az impulzusüzemű égéslevegő-beadagolást szokásosan vagy mechanikus vagy aerodinamikus úton valósítják meg.

A mechanikus módszernél a légbeeresztő nyílást egy szelep zárja le az égéshullám által létrehozott nyomás következtében. Ez a szelep egy tömör felülettel rendelkezik, aminek a hullám nekiütközhet, maximális kilépési sebességet létrehozva. Ennek következtében olyan hanghullám jön létre, amelynek hullámhossza négyszerese a készülék hosszának (1/4 hullámhosszú készülék).

Aerodinamikus szelepeknél a nyomáshullám nem ütközik a fentiekhez hasonló akadályba a légbeeresztő nyílás elérésekor, így tovább tartja irányát, amíg vissza nem fordítja az a vákuum, amely a nyomáshullám mögött keletkezik, amikor az a kilépési végszakasz felé halad. Ez minimális kilépési sebességet eredményez. A létrejövő hanghullám hullámhossza kétszerese a készülék hosszának (1/2 hullámhosszú készülék).

Bármely impulzusüzemű beadagoló rendszer, amennyiben fel van szerelve hőcserélővel és füstgázkilépés-megszakítóval, elveszít bizonyos mennyiségű pozitív tolóerőt a létrejövő ellennyomás terhére. A találmány szerinti kialakítás kísérlet egy köztes működési pont elérésére a mechanikus és aerodinamikus beadagolás között a kétféle rendszer előnyeinek egyesítése céljából.

Ami a 4. ábrát illeti, ez egy impulzusüzemű 52 tüzelőszerkezet 50 légbeeresztő végét tünteti fel. Az impulzusüzemű 52 tüzelőszerkezetnek 54 oldalfala és 56 végfala van, mely utóbbinak egy vagy több köralakú 58 nyílása van, amelyen keresztül tüzelőanyag és levegő kerül bevezetésre. A tüzelőanyag egy az 58 nyíláson belül lényegében központosán elrendezett 60 tüzelőanyag-bevezető csövön keresztül lép be az impulzusüzemű 52 tüzelőszerkezetbe. Az 58 nyílásba egy sajátosan kialakított 62 betétgyűrű van illesztve, amely helyhezkötött szelepként működik. A 62 betétgyűrű 64 belső nyílása meghatározza azt az elérhető felülettartományt, amelynek a nyomáshullám nekiütközhet, vagyis a pozitív tolóerő mértékét. Ez lehetővé teszi az optimális működési

» ·

- 15 pont meghatározását a két korábban ismertetett szélsőséges betáplálás! módszer között, ugyanakkor megőrzi az aerodinamikus működtetés előnyeit.

A következőkben a 6. ábrát ismertetem, amely egy vízkazán vagy vízmelegítő céljára alkalmas módon kialakított impulzusüzemű tüzelőszerkezet függőleges tengelymetszetét tünteti fel.

Amint az a 6. ábrán látható, egy felső 72 végfallal és egy alsó 74 végfallal kiegészített külső hengeralakú falként kialakított 70 palásthenger tartja és foglalja magába a rendszer legfőbb alkotórészeit. Az ábrából kitűnik, hogy a belső alkotórészekhez tartozik egy üreges hengeralakú impulzusüzemű 76 tüzelőszerkezet, amely a 2. és 3. ábrán látható szerkezethez hasonló kialakítású és ezen impulzusüzemű 76 tüzelőszerkezet úgy van elrendezve, hogy 78 égéskamrája felül, míg 80 toldatcsöve alul helyezkedik el.

Az impulzusüzemű 76 tüzelőszerkezetet egy gyűrűalakú 82 válaszfal rögzíti, amely körülveszi az impulzusüzemű 76 tüzelőszerkezetet és például hegesztéssel a külső 70 palásthengerhez van erősítve.

A 78 égéskamrát képező toroid alakú belső térben egy a gyűrűalakú 82 válaszfallal egy síkba eső köralakú 84 válaszfal van behegesztve vagy más módon felerősítve.

A 6. ábrán látható egység alsó vége felé haladva egy további gyűrűalakú 88 válaszfal veszi körül a 80 toldatcsövet és érintkezik a külső hengeralakú fal által képzett 70 * »· «««« « * * · 9 · ·· 4 « ·4 · « 4 • 444 4 4 palásthengerrel, mindkettőhöz hozzáhegesztve vagy más módon hozzáerősítve. Ugyanígy, egy köralakú 90 válaszfal van hegesztéssel vagy más módon rögzítve a 80 toldatcsövön belül. Ez lehetővé teszi, hogy a gyűrűalakú 80 toldatcső összeköttetésben legyen az egyvonalba eső 88, 90 válaszfalakon keresztül egy 92 füstgázkamrával, amelyet az alsó 74 végfal, a 70 palásthenger alsó része, továbbá a 88 és 90 válaszfal határol. A 92 füstgázkamrával egy 94 füstgáz-elvezető cső áll összeköttetésben, amely a füstgázok 92 füstgázkamrából való elvezetésére szolgál.

Visszatérve a 6. ábrán látható egység felső részére, kitűnik, hogy a 78 égéskamra egy belső, lényegében hengeralakú 100 fal és egy külső, lényegében szintén hengeralakú 102 fal által van határolva. A 78 égéskamra felső végét egy gyűrűalakú 104 zárófal zárja le, amely azonban egy sor, általában nyolc darab köralakú 106 nyílással van ellátva, amelyek egyenletesen vannak elosztva a gyűrűalakú 104 zárófal mentén. A 106 nyílásokon keresztül tüzelőanyag-bevezető 108 fúvókatűk hatolnak át és az is jól látható az ábrán, hogy a 108 fúvókatűk rövid távolságra benyúlnak a 78 égéskamrába .

A 108 fúvókatűket egy 110 tüzelőanyag-elosztó gyűrű táplálja és tartja, amely egy 112 tüzelőanyag-szállító csövön keresztül kapja a tüzelőanyagot egy alkalmasan kialakított (nem ábrázolt) nyomás alatti forrásból.

A tüzelőanyag-bevezető egység egyik lehetséges kiviteli változata látható a 7. ábrán, amely egy impulzusüzemű 76 tüzelőszerkezet felső végét tünteti fel, amelyhez egy 150 adagolócső van csatlakoztatva, ahol a 150 adagolócsőnek egy szűkítés előtti széttartó 152 végidoma van, amely egy befelé hajló 154 görbületbe megy át, hogy befogjon egy 156 szelephüvelyt, amely az áramlás irányába eső végén egy 158 huzalráccsal van ellátva, amely arra szolgál, hogy megtámasszon egy 160 szelepzárótestet. A 160 szelepzárótest a 158 huzalrácsnak feszül a levegő-beáramlás során (elmozdulás jobbfelé) , ugyanakkor a 150 adagolócső 162 belső peremén való felfekvésre alkalmas módon van kiképezve. A 160 szelepzárótest lehet egy teli tárcsa vagy egy kis központi nyílással ellátott gyűrűidom is.

A 6. ábrán egy 114 gyújtógyertya van feltüntetve, mint alkalmas égésindító egység, a pulzáló égés 78 égéskamrán belüli beindításához.

A 6. ábrából az is kitűnik, hogy a felső 72 végfal, a 70 palásthenger, a gyűrűalakú 82 válaszfal és a köralakú 84 válaszfal együttesen egy 116 égéslevegő-kamrát határoz meg, amely egy porózus, edényalakú 120 elemen keresztül van levegővel ellátva, ahol a 120 elem szinterezett fémből vagy hasonló anyagból készül. A 121 nyilak a levegő belépését érzékeltetik kívülről a 116 égéslevegő-kamrába. Nyilvánvaló, hogy a 116 égéslevegő-kamrában levő égéslevegő a 106 nyílások sorozatán keresztül léptethető be a 78 égéskamrába.

A 6. ábra alján jobboldalt egy vízbevezető 123 vezeték ♦·*· • · · · · · ·· · ·« • ♦ · · · V · • · · ·* ·· ·«« «··

-lehatol be tömitetten a 92 füstgázáramba, majd ezután derékszögben meghajlítva áthatol a köralakú 90 válaszfalon, majd pedig tengelyirányban felfelé húzódik a 80 toldatcső 126 belső fala által meghatározott belső 124 kamrában. Amint az az ábrán látható, a víz fel van vezetve a 123 vezeték függőlegesen álló 128 szakaszán keresztül a 124 kamra tetejéhez, ahol irányváltás történik és a víz innen lefelé folyik a 124 kamrán keresztül, amelyből egy U-alakú 130 vezetéken át távozik, amely 130 vezeték áthatol a 92 kipufüstgázkamrán keresztül, anélkül, hogy azzal összeköttetésben állna, és biztosítja azt, hogy a részben felmelegített víz a 124 kamrából beléphessen egy spirálalakú 132 járat alsó végébe, amely 132 járat a 80 toldatcső külső 134 fala, a 70 palásthenger és egy spirálalakú 136 válaszfal által van határolva, mely utóbbi körülveszi a 80 toldatcsövet és a 78 égéskamra külső 102 falát. A spirálalakú 132 járat az impulzusüzemű 76 tüzelőszerkezet körül vezet felfelé és egy olyan 138 tartományban végződik, amely összeköttetésben áll egy melegvíz-elvezető 140 vezetékkel.

Ami a 6. ábrán látható tüzelőegység működésmódját illeti, annak megindítása tüzelőanyagnak és égéslevegőnek a 78 égéskamrába való betáplálásával, majd a pulzáló égés 78 égéskamrán belüli, a 114 gyújtógyertya vagy más alkalmas eszköz általi beindításával történik, míg a füstgázok a 80 toldatcsőből a 92 füstgázkamrán és a 94 füstgázelvezető csövön keresztül távoznak, ugyanakkor a víz először a belső

V ·

- 19 124 kamrán, majd a spirálalakú 132 járaton áramlik keresztül, végül pedig a melegvíz-elvezető 140 vezetéken keresztül lép ki a berendezésből.

Nyilvánvaló, hogy a víz a leírtakkal ellentétes irányban is áramoltatható.

Nyilvánvaló továbbá, hogy a hőátadó falak, vagyis lényegében a 100, 102, 126 és 134 fal, olyan anyagból és olyan vastagsággal készülnek, ami lehetővé teszi a jó hőátadást a víz felé. Konkrétabban meghatározva, az említett falak anyaga előnyösen az alábbi anyagok közül van kiválasztva: vörösréz, sárgaréz, rozsdamentes acél.

Jóllehet, a csatolt rajzon a találmány több előnyös kiviteli alakját is bemutattam, magától értetődő egy szakember számára, hogy a leírtakhoz képest számos változtatás és módosítás végezhető el anélkül, hogy ezek kívül kerülnének a találmány igénypontok által meghatározott oltalmi körén.

Claims

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

1. Impulzusüzemű tüzelőszerkezet, azzal jellemezve , hogy tartalmaz “ egy gyűrűalakú égéskamrát, lényegében egy üreges hengeralakú kiképzéssel, amely égéskamra egy belső, lényegében hengeralakú fal, egy ezen belső falat körülvevő külső, lényegében szintén hengeralakú fal és egy a belső és külső falat összekötő végfal által van határolva,

- egy toldatcsövet, lényegében egy üreges hengeralakú kiképzéssel, amely toldatcső egy belső, lényegében hengeralakú fallal és egy külső, lényegében szintén hengeralakú fallal rendelkezik, ahol a toldatcső falait elválasztó radiális távolság kisebb, mint az égéskamra falait elválasztó radiális távolság,

- egy az égéskamrát a toldatcső falai közötti térrel összekötő átmeneti szakaszt, amelynek radiális tengelymetszetét tekintve összetartó külső és belső falszakaszai vannak,

- megfelelő hőátadást biztosító anyagú és vastagságú falakat a fenti részeknél,

- tüzelőanyagot az égéskamrába betápláló tüzelőanyagbevezető egységet,

- égéslevegőt az égéskamrába betápláló légbeeresztő « « ·· «»«· ···* ·· · · · · · · « · · · · ··« ··« • φ · · · · ♦ ·«· ·· ·« ··< ·*<

- 21 egységet, a pulzáló égésnek az égéskamrában való beindítására alkalmas égésindító egységet,

- a füstgázoknak a toldatcsőből való eltávolítására alkalmas füstgáz-elvezető egységet, valamint

- víznek az égéskamra és a toldatcső külső falainak külső oldala mentén illetve az égéskamra és a toldatcső belső falainak belső oldala mentén való áramlását biztosító vízköpenyt.
2. Az 1. igénypont szerinti impulzusüzemű tüzelőszerkezet, azzal jellemezve, hogy a vízköpenyben a hideg víz először a belső falakon belül van az impulzusüzemű tüzelőszerkezethez képest hosszirányban áramoltatva, majd pedig spirálalakú pályán van megvezetve a külső falak külső oldala körül, és valamennyi, a vízzel érintkezésbe kerülő fal anyaga vörösréz, sárgaréz vagy rozsdamentes acél közül van kiválasztva.
3. Az 1. igénypont szerinti impulzusüzemű tüzelőszerkezet, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyag-bevezető egységnek egy méretezési jellemzőitől függő jellegzetes rezonancia frekvenciája, ugyanakkor az égéskamra és a toldatcső kombinációjának szintén egy a méretezési jellemzőktől függő jellegzetes rezonancia frekvenciája van, ahol a két rezonancia frekvencia úgy aránylik egymáshoz, mint két 6-nál kisebb egész szám egymáshoz képesti aránya.
4. Az 1. igénypont szerinti impulzusüzemű tüzelőszerke• ·

- 22 zet, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyagbevezető egységnek egy méretezési jellemzőitől függő jellegzetes rezonancia frekvenciája, ugyanakkor az égéskamra és a toldatcső kombinációjának szintén egy a méretezési jellemzőktől függő jellegzetes rezonanciafrekvenciája van, ahol a tüzelőanyag-bevezető egység rezonáns frekvenciája háromszorosa a kombináció rezonanciafrekvenciájának.
5. A 4. igénypont szerinti impulzusüzemű tüzelőszerkezet, azzal jellemezve, hogy az égéskamra és a toldatcső kombinációjának a rezonanciafrekvenciája körülbelül 440 Hz.
6. A 2. igénypont szerinti impulzusüzemű tüzelőszerkezet, azzal jellemezve, hogy úgy van tájolva, hogy hossztengelye lényegében függőleges és az égéskamra a toldatcső fölött van elrendezve.
7. A 3. igénypont szerinti impulzusüzemű tüzelőszerkezet, azzal jellemezve, hogy a vízköpenyben a hideg víz először a belső falakon belül van az impulzusüzemű tüzelőszerkezethez képest hosszirányban áramoltatva, majd pedig spirálalakú pályán van megvezetve a külső falak külső oldala körül.
8. A 4. igénypont szerinti impulzusüzemű tüzelőszerkezet, azzal jellemezve, hogy a vízköpenyben a hideg víz először a belső falakon belül van az impulzusüzemű tüzelőszerkezethez képest hosszirányban áramoltatva, majd pedig spirálalakú pályán van megvezetve a külső falak külső oldala körül.
9. A 8. igénypont szerinti impulzusüzemű tüzelőszerkezet, azzal jellemezve, hogy az égéskamra és a toldatcső kombinációjának rezonanciafrekvenciája körülbelül 440 Hz.
10. Eljárás egy impulzusüzemű tüzelőszerkezet üzemeltetésére, azzal jellemezve, hogy ezen eljárás a következő lépésekből áll:

a) működésbe állítunk egy olyan impulzusüzemű tüzelőszerkezetet, amely tartalmaz

- egy gyűrűalakú égéskamrát, lényegében egy üreges hengeralakú kiképzéssel, amely égéskamra egy belső, lényegében hengeralakú fal, egy ezen belső falat körülvevő külső, lényegében szintén hengeralakú fal és egy a belső és külső falat összekötő végfal által van határolva,

- egy toldatcsövet, lényegében egy üreges hengeralakú kiképzéssel, amely toldatcső egy belső, lényegében hengeralakú fallal és egy külső, lényegében szintén hengeralakú fallal rendelkezik, ahol a toldatcső falait elválasztó radiális távolság kisebb, mint az égéskamra falait elválasztó radiális távolság,

- egy az égéskamrát a toldatcső falai közötti térrel összekötő átmeneti szakaszt, amelynek radiális tengelymetszetét tekintve összetartó külső és belső falszakaszai vannak,

- megfelelő hőátadást biztosító anyagú és vastagságú falakat a fenti részeknél,

- tüzelőanyagot az égéskamrába betápláló tüzelőanyagbevezető egységet,

- égéslevegőt az égéskamrába betápláló légbeeresztő egységet,

- a pulzáló égésnek az égéskamrában való beindítására alkalmas égésindító egységet,

- a füstgázoknak a toldatcsőből való eltávolítására alkalmas füstgáz-elvezető egységet, valamint

- víznek az égéskamra és a toldatcső külső falainak külső oldala mentén illetve az égéskamra és a toldatcső belső falainak belső oldala mentén való áramlását biztosító vízköpenyt,

b) tüzelőanyagot és égéslevegőt táplálunk az égéskamrába;

c) pulzáló égési folyamatot indítunk be az égéskamrában;

d) eltávolítjuk a füstgázokat a toldatcsőből,

e) és vizet áramoltatunk át a vízköpenyen, hogy lehűtsük az impulzusüzemű tüzelőszerkezetet és felmelegítsük a vizet.
11. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a vizet először a belső falak belső oldalán belül, az impulzusüzemű tüzelőszerkezethez képest hosszanti irányban áramoltatjuk, majd pedig egy spirálalakú pályán a külső falak külső oldala mentén vezetjük.
12. A 10. igénypont szerinti eljárás, azzal • ·

- 25 jellemezve, hogy biztosítjuk azt, hogy a tüzelőanyag-bevezető egység jellegzetes rezonanciafrekvenciája illetve az égéskamra és a toldatcső kombinációjának jellegzetes rezonanciafrekvenciája olyan arányban legyen egymással, mint két 6-nál kisebb egész szám aránya.
13. A 12. igénypont szerinti eljárás, azzal j ellemezve , hogy a tüzelőanyag-bevezető egység rezonanciafrekvenciáját az égéskamra és a toldatcső által alkotott kombináció rezonanciafrekvenciájának háromszoros értékére állítjuk be.
14. A 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a tüzelőanyag-bevezető egység rezonanciafrekvenciáját körülbelül 1320 Hz-re állítjuk be.
15. Impulzusüzemű tüzelőszerkezet, azzal jellemezve, hogy tartalmaz

- egy égéskamrát, lényegében egy üreges hengeralakú kiképzéssel, amely égéskamra egy belső, lényegében hengeralakú fal, egy ezen belső falat körülvevő külső, lényegében szintén hengeralakú fal és egy a belső és külső falat összekötő végfal által van határolva,

- egy toldatcsövet, lényegében egy üreges hengeralakú kiképzéssel, amely toldatcső egy belső, lényegében hengeralakú fallal és egy külső, lényegében szintén hengeralakú fallal rendelkezik, ahol a toldatcső falait elválasztó radiális távolság kisebb, mint az égéskamra falait elválasztó radiális távolság,

- egy az égéskamrát a toldatcső falai közötti térrel összekötő átmeneti szakaszt, amelynek radiális tengelymetszetét tekintve összetartó külső és belső falszakaszai vannak,

- tüzelőanyagot az égéskamrába betápláló tüzelőanyagbevezető egységet,

- égéslevegőt az égéskamrába betápláló légbeeresztő egységet,

- a pulzáló égésnek az égéskamrában való beindít sára alkalmas égésindító egységet, valamint

- a füstgázoknak a toldatcsőből való eltávolítására alkalmas füstgáz-elvezető egységet.
16. Eljárás impulzusüzemű tüzelőszerkezet üzemeltetésére, azzal jellemezve, hogy ezen eljárás a következő lépésekből áll:

a) működésbe állítunk egy olyan impulzusüzemű tüzelőszerkezetet, amely tartalmaz

- egy égéskamrát, lényegében egy üreges hengeralakú kiképzéssel, amely égéskamra egy belső, lényegében hengeralakú fal, egy ezen belső falat körülvevő külső, lényegében szintén hengeralakú fal és egy a belső és külső falat összekötő végfal által van határolva,

- egy toldatcsövet, lényegében egy üreges hengeralakú kiképzéssel, amely toldatcső egy belső, lényegében hengeralakú fallal és egy külső, lényegében szintén hengeralakú fallal rendelkezik, ahol a toldatcső falait elválasztó radi27 ··♦ · · • · ális távolság kisebb, mint az égéskamra falait elválasztó radiális távolság,

- egy az égéskamrát a toldatcső falai közötti térrel összekötő átmeneti szakaszt, amelynek radiális tengelymetszetét tekintve összetartó külső és belső falszakaszai vannak,

- tüzelőanyagot az égéskamrába betápláló tüzelőanyagbevezető egységet,

- égéslevegőt az égéskamrába betápláló légbeeresztő egységet,

- a pulzáló égésnek az égéskamrában való beindítására alkalmas égésindító egységet, valamint

- a füstgázoknak a toldatcsőből való eltávolítására alkalmas füstgáz-elvezető egységet;

b) tüzelőanyagot és égéslevegőt táplálunk az égéskamrába;

c) pulzáló égési folyamatot indítunk be az égéskamrában;

d) eltávolítjuk a füstgázokat a toldatcsőből.