RU120193U1

RU120193U1 - PULSING COMBUSTION HEAT GENERATOR

Info

Publication number: RU120193U1
Application number: RU2012112708/28U
Authority: RU
Inventors: Бафа Османович Сейфетдинов; Руслан Бафаевич Сейфетдинов; Марат Бафаевич Сейфетдинов
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "АэроМах"
Priority date: 2012-04-09
Filing date: 2012-04-09
Publication date: 2012-09-10

Abstract

1. Теплогенератор пульсирующего горения, содержащий эжектор, камеру пульсирующего горения с аэродинамическим клапаном, включающую камеру сгорания с U-образной резонансной трубой и системой топливопитания и зажигания, отличающийся тем, что содержит два последовательно соединенных эжекторных патрубка, причем первый выполнен U-образным и наддувается на входе выхлопной струей аэродинамического клапана, эжектируя воздух из атмосферы, а второй по направлению течения газов патрубок выполнен прямым и наддувается выхлопной струей, которая подводится из резонансной трубы через акустическую разделительную камеру, а от нее по U-образному патрубку вводится в первый U-образный эжекторный патрубок через боковую стенку последнего так, что выходные сечения этих двух U-образных патрубков располагаются соосно и потоки газов из них попадают во второй прямой эжекторный патрубок. ! 2. Теплогенератор пульсирующего горения по п.1, отличающийся тем, что камера пульсирующего горения помещена в звукоизолирующий кожух, разделенный перегородкой на два сообщающихся отсека так, что камера сгорания с аэродинамическим клапаном размещаются в одном отсеке, a U-образная резонансная труба переходит, огибая перегородку, во второй отсек, при этом воздух, засасываемый аэродинамическим клапаном, поступает внутрь кожуха через заборное устройство с изменяемой проходной площадью, расположенное у выходного сечения резонансной трубы так, что воздух двигается по U-образной траектории вдоль резонансной трубы к аэродинамическому клапану, обдувая камеру пульсирующего горения снаружи. ! 3. Теплогенератор пульсирующего горения по п.1, отличающийся т� 1. A pulsating combustion heat generator, containing an ejector, a pulsating combustion chamber with an aerodynamic valve, including a combustion chamber with a U-shaped resonance tube and a fuel supply and ignition system, characterized in that it contains two ejector nozzles connected in series, the first being U-shaped and pressurized at the inlet with the exhaust jet of the aerodynamic valve, ejecting air from the atmosphere, and the second pipe in the direction of the gas flow is made straight and pressurized by the exhaust jet, which is supplied from the resonance pipe through the acoustic separation chamber, and from it through the U-shaped pipe is introduced into the first U-shaped the ejector nozzle through the side wall of the latter so that the outlet sections of these two U-shaped nozzles are aligned and the gas flows from them enter the second straight ejector nozzle. ! 2. A pulsating combustion heat generator according to claim 1, characterized in that the pulsating combustion chamber is placed in a sound-insulating casing, divided by a partition into two communicating compartments so that the combustion chamber with the aerodynamic valve is located in one compartment, and the U-shaped resonant tube passes, bending a partition, into the second compartment, while the air sucked in by the aerodynamic valve enters the casing through an intake device with a variable flow area located at the outlet section of the resonant tube so that the air moves along a U-shaped trajectory along the resonance tube to the aerodynamic valve, blowing the chamber pulsating combustion outside. ! 3. A pulsating combustion heat generator according to claim 1, characterized by t�

Description

Устройство относится к области энергетики, в частности к теплогенерирующим устройствам с камерами сгорания прерывистого действия для сжигания жидкого или газообразного топлива, и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, например в сушильных агрегатах, для отопления помещений производственного назначения, для обогрева техники и механизмов.The device relates to the field of energy, in particular to heat-generating devices with intermittent combustion chambers for burning liquid or gaseous fuels, and can be used in various sectors of the national economy, for example, in drying units, for heating industrial premises, for heating equipment and mechanisms.

Известен теплогенератор пульсирующего горения (RU 2187041 от 2000 г. МПК F32C 11/04) включающий камеру пульсирующего горения, состоящую из цилиндрической камеры сгорания, аэродинамического клапана и прямой резонансной трубы, включающий эжекторную трубу, выполненную в виде телескопической трубы Вентури, внутри которой располагается камера пульсирующего горения и надуваемой выхлопной струей резонансной трубы, и вихревую смесительную камеру, в которую подается тангенсально поток газов из эжектора и по отдельному телескопическому патрубку выхлопной поток аэродинамического клапана, который подается в вихревую камеру по оси, перпендикулярно подаче газов из эжектора. Вся конструкция разделена на две громоздкие части, которые соединены телескопически и могут перемещаться относительно друг друга для регулирования количества эжектируемого воздуха.Known heat generator of pulsating combustion (RU 2187041 from 2000 IPC F32C 11/04) comprising a pulsating combustion chamber consisting of a cylindrical combustion chamber, an aerodynamic valve and a direct resonant tube, including an ejector tube made in the form of a telescopic Venturi tube, inside which there is a chamber pulsating combustion with an inflated resonant tube exhaust jet and a vortex mixing chamber into which the gas flow from the ejector is tangentially fed and through a separate telescopic exhaust pipe minutes aerodynamic flow valve, which is fed into the swirl chamber on the axis perpendicular to the feed gas from the ejector. The whole structure is divided into two bulky parts that are telescopically connected and can be moved relative to each other to control the amount of ejected air.

Данная конструкция теплогенератора имеет пространственно-распределенную компоновку и обладает значительными габаритными размерами. Для регулирования количества эжектируемого воздуха необходимо перемещать громоздкие элементы конструкции, что делает автоматизацию данного процесса не технологичной. Применение вихревой смесительной камеры и протяженных патрубков неизбежно увеличивает габаритные размеры и потери полного давления теплоносителя. Кроме того такая конструкция делает практически не возможным применение глушителей и звукоизолирующих конструкций без существенного ухудшения массово-габаритных характеристик. Указанные выше недостатки так же исключают возможность применения изобретения в передвижных теплогенерирующих установках.This design of the heat generator has a spatially distributed layout and has significant overall dimensions. To control the amount of ejected air, it is necessary to move bulky structural elements, which makes automation of this process not technologically advanced. The use of a vortex mixing chamber and extended nozzles inevitably increases the overall dimensions and loss of the total pressure of the coolant. In addition, this design makes it practically impossible to use silencers and soundproofing structures without a significant deterioration in mass-dimensional characteristics. The above disadvantages also exclude the possibility of applying the invention in mobile heat generating plants.

Задачей полезной модели является повышение эксплуатационных характеристик теплогенератора пульсирующего горения, а именно мобильность, масса, габаритные размеры, уровень создаваемого шума, автоматическое управления температурой теплоносителя на выходе. Технический результат при этом заключается в повышении технологичности устройства и расширении спектров его возможного применения.The objective of the utility model is to increase the operational characteristics of the pulsating combustion heat generator, namely mobility, mass, overall dimensions, noise level, automatic control of the temperature of the coolant at the outlet. The technical result in this case is to increase the manufacturability of the device and expand the spectra of its possible application.

Сущность изобретения заключается в том, что теплогенератор содержит два последовательно соединенных друг с другом эжекторных патрубка, причем для уменьшения габаритных размеров первый эжекторный патрубок выполнен U-образной формы и на входе патрубок надувается выхлопной струей из аэродинамического клапана камеры пульсирующего горения, при этом в патрубок эжектируется атмосферный воздух. Второй эжекторный патрубок выполнен прямым и надувается выхлопной струей, которая подводится из резонансной трубы через акустическую разделительную камеру, а от нее по U-образному патрубку вводится в первый U-образный эжекторный патрубок через боковую стенку последнего так, что выходные сечения этих двух U-образных патрубков располагаются соосно и потоки газов из них попадают во второй прямой эжекторный патрубок.The essence of the invention lies in the fact that the heat generator contains two ejector nozzles connected in series with each other, moreover, to reduce the overall dimensions, the first ejector nozzle is made in a U-shape and at the inlet the nozzle is inflated with an exhaust stream from the aerodynamic valve of the pulsating combustion chamber, while the nozzle is ejected atmospheric air. The second ejector nozzle is made direct and is inflated by an exhaust stream that is supplied from the resonance tube through the acoustic separation chamber, and from it through the U-shaped nozzle is introduced into the first U-shaped ejector nozzle through the side wall of the latter so that the output sections of these two U-shaped the nozzles are aligned and the gas flows from them fall into the second straight ejector nozzle.

Для снижения создаваемого шума камера пульсирующего горения помещена в звукоизолирующий кожух, разделенный перегородкой на два сообщающихся отсека так, что камера сгорания с аэродинамическим клапаном размещаются в одном отсеке, а U-образная резонансная труба переходит, огибая перегородку во второй отсек, при этом воздух, засасываемый аэродинамическим клапаном поступает внутрь кожуха через заборной устройство с изменяемой проходной площадью, расположенное у выходного сечения резонансной трубы так, что воздух двигается по U- образной траектории вдоль резонансной трубы к аэродинамическому клапану, обдувая камеру пульсирующего горения снаружи. Второй прямой эжекторный патрубок является одновременно внутренним каналом выхлопного реактивного или диссипативного глушителя.To reduce the noise generated, the pulsating combustion chamber is placed in a soundproof casing, divided by a partition into two communicating compartments so that the combustion chamber with the aerodynamic valve are placed in one compartment, and the U-shaped resonant tube passes, bending around the partition into the second compartment, while the air drawn in the aerodynamic valve enters the casing through the intake device with a variable passage area, located at the output section of the resonance tube so that the air moves along a U-shaped aektorii along resonance tube to the aerodynamic valve, a pulsating combustion blowing outside. The second direct ejector pipe is simultaneously the internal channel of the exhaust jet or dissipative silencer.

На фиг.1 представлен общий вид теплогенератора, поясняющий устройство и принцип работы теплогенератора, для чего на фиг.1 стрелками указаны схемы движения потоков воздуха и продуктов сгорания.Figure 1 presents a General view of the heat generator, explaining the device and the principle of operation of the heat generator, for which figure 1 arrows indicate the movement patterns of air flows and combustion products.

На фиг.2 представлен вариант исполнения теплогенератора в частичном продольно-поперечном разрезе.Figure 2 presents an embodiment of a heat generator in a partial longitudinal transverse section.

Теплогенератор состоит из цилиндрической камеры сгорания 1, соединенной с U-образной резонансной трубой 2 и аэродинамическим клапаном 3, образующими камеру пульсирующего горения, акустической разделительной камеры 4, патрубка выхлопных газов 5, патрубка 6 первой ступени эжекции и трубы 7 второй ступени эжекции. Резонансная труба 2 одним концом соединена с камерой 1, а вторым концом с передним торцом камеры 4. Входное отверстие патрубка 6 расположено на переднем торце камеры 4 соосно с клапаном 3. Патрубок 6 проходит насквозь камеру 4 и далее изгибается на 180 градусов, так чтобы поток разворачивался в обратную сторону. Входное отверстие патрубка 5 расположено на задней стенке камеры 4 соосно резонансной трубе 2. Патрубок 5 также как и патрубок 6 изогнут на 180 градусов и одним концом соединен с камерой 4, а другим концом входит в патрубок 6 через боковую стенку последнего так, что выходные сечения патрубков 5 и 6 располагаются соосно и образовывают канал типа труба в трубе. К выходному сечению патрубка 6 пристыковывается прямая труба 7 второй ступени эжекции.The heat generator consists of a cylindrical combustion chamber 1 connected to a U-shaped resonance tube 2 and an aerodynamic valve 3 forming a pulsating combustion chamber, an acoustic separation chamber 4, an exhaust pipe 5, a pipe 6 of the first ejection stage and a pipe 7 of the second ejection stage. The resonance tube 2 is connected at one end to the chamber 1, and at the other end to the front end of the chamber 4. The inlet of the nozzle 6 is located at the front end of the chamber 4 coaxially with the valve 3. The nozzle 6 passes through the chamber 4 and then bends 180 degrees so that the flow turned around in the opposite direction. The inlet of the nozzle 5 is located on the rear wall of the chamber 4 coaxially to the resonant tube 2. The nozzle 5 as well as the nozzle 6 is bent 180 degrees and is connected to the chamber 4 by one end and enters the nozzle 6 through the lateral wall of the latter so that the output sections pipes 5 and 6 are aligned and form a pipe-like channel in the pipe. A straight pipe 7 of the second stage of ejection is docked to the output section of the pipe 6.

Теплогенератор работает следующим образом (см. фиг.1). Продукты сгорания 8 поступают из камеры сгорания 1 в резонансную трубу 2 и далее в виде пульсирующего потока в акустическую камеру 4. Камера 4 осуществляет акустическое отделение резонансной трубы 2 от остальной газодинамической системы и тем самым обеспечивает нормальную работу камеры сгорания 1. Из камеры 4 продукты сгорания 8 по патрубку 5 поступают в трубу 7 второй ступени эжекции, где они эжектируя газы 9, 10 из патрубка 6 первой ступени эжекции смешиваются с ними и выходят из теплогенератора в качестве теплоносителя.The heat generator operates as follows (see figure 1). The combustion products 8 come from the combustion chamber 1 into the resonant tube 2 and then in the form of a pulsating flow into the acoustic chamber 4. The chamber 4 performs acoustic separation of the resonant tube 2 from the rest of the gas-dynamic system and thereby ensures the normal operation of the combustion chamber 1. From the chamber 4, the combustion products 8 through the pipe 5 enter the pipe 7 of the second stage of ejection, where they eject gases 9, 10 from the pipe 6 of the first stage of ejection are mixed with them and exit the heat source as a coolant.

На цикле всасывания камера сгорания 1 забирает воздух из атмосферы через аэродинамический клапан 3, а на цикле выхлопа смесь воздуха с продуктами сгорания 9 с высокой скоростью порядка 40-70 м/с выбрасывается из аэродинамического клапана 3 в открытое входное сечение патрубка 6 первой ступени эжекции, при этом ввиду того, что патрубок 6 имеет больший диаметр, чем клапан 3 происходит эжекция дополнительного воздуха 10 из атмосферы в патрубок 6. Далее смесь воздуха 10 с газами 9 отсасывается из патрубка 6 первой ступени эжекции в трубу 7 второй ступени эжекции посредством активной струи продуктов сгорания 8 из патрубка 5. В трубе 7 происходит окончательное смешение трех потоков 8, 9, 10 из патрубков 5 и 6.On the suction cycle, the combustion chamber 1 draws air from the atmosphere through the aerodynamic valve 3, and on the exhaust cycle, a mixture of air with the combustion products 9 with a high speed of about 40-70 m / s is discharged from the aerodynamic valve 3 into the open inlet section of the pipe 6 of the first ejection stage, Moreover, due to the fact that the pipe 6 has a larger diameter than the valve 3, additional air 10 is ejected from the atmosphere into the pipe 6. Then, the mixture of air 10 with gases 9 is sucked from the pipe 6 of the first stage of ejection into the pipe 7 of the second stage ejection by means of an active jet of combustion products 8 from the nozzle 5. In the pipe 7, the final mixing of the three streams 8, 9, 10 from the nozzles 5 and 6 takes place.

Патрубок 6 выполняет задачу воздушного струйного насоса с двумя ступенями эжекции. На входе он надувается активной выхлопной струей 9 клапана 3, а на выходе создается разрежение активной выхлопной струей 8 резонансной трубы 2, что обеспечивает повышение коэффициента эжекции воздуха и понижение конечной температуры генерируемого потока горячих газов. Таким образом, при работе теплогенератора создается поток горячей смеси воздуха с продуктами сгорания. При этом температура смеси при постоянной тепловой мощности зависит от коэффициента эжекции воздуха патрубком 6.The pipe 6 performs the task of an air jet pump with two stages of ejection. At the inlet, it is inflated with the active exhaust stream 9 of the valve 3, and at the outlet, a rarefaction with the active exhaust stream 8 of the resonance tube 2 is created, which ensures an increase in the air ejection coefficient and lowering the final temperature of the generated hot gas stream. Thus, during the operation of the heat generator, a stream of a hot mixture of air with combustion products is created. The temperature of the mixture at constant thermal power depends on the coefficient of air ejection by the pipe 6.

В варианте исполнения теплогенератора, представленного на фиг.2. камера пульсирующего горения, состоящая из камеры сгорания 1, U-образной резонансной трубы 2 и аэродинамического клапана 3 помещена в звукоизолирующий кожух 11, разделенный перегородкой 12 на два сообщающихся отсека так, что камера 1 и клапан 3 располагаются в одном отсеке, а U-образная резонансная труба огибает перегородку 12 и располагается главным образом во втором отсеке. В близи выходного сечения резонансной трубы 2 в стенке отсека 11 имеется воздухозаборное устройство 13 выполненное виде решетки или жалюзи. Труба 7 второй ступени эжекции играет роль внутреннего канала выхлопного глушителя 14, который может быть как реактивного так и диссипативного типа. Спереди кожух 11 закрывается декоративной звукоизолирующей панелью 17. Сзади патрубки 5 и 6 закрываются декоративным теплоизолирующим коробом 15, а сверху теплогенератор закрывается декоративной теплоизолирующей накладкой 16.In the embodiment of the heat generator shown in figure 2. the pulsating combustion chamber, consisting of a combustion chamber 1, a U-shaped resonance tube 2 and an aerodynamic valve 3 is placed in a soundproof casing 11, divided by a partition 12 into two communicating compartments so that the chamber 1 and valve 3 are located in one compartment, and the U-shaped the resonance tube goes around the partition 12 and is located mainly in the second compartment. In the vicinity of the output section of the resonance tube 2, in the wall of the compartment 11 there is an air intake device 13 made in the form of a grating or blinds. The pipe 7 of the second stage of ejection plays the role of the internal channel of the exhaust silencer 14, which can be either reactive or dissipative. In front, the casing 11 is closed by a decorative soundproofing panel 17. At the back, the nozzles 5 and 6 are closed by a decorative heat-insulating box 15, and from above, the heat generator is closed by a decorative heat-insulating cover 16.

При работе теплогенератора патрубком 6 первой ступени эжекции создается разрежение внутри кожуха 11. При этом через воздухозаборное устройство 13 воздух 10 из атмосферы поступает внутрь кожуха и двигаясь по U-образной траектории из одного отсека в другой вдоль камеры пульсирующего горения охлаждает ее элементы и внутренние стенки кожуха. Далее нагретый воздух 10 эжектируется выхлопной струей 9 клапана 3 в патрубок 6 и поступает в трубу 7 глушителя 14. Звукоизолирующий кожух 11 снижает уровень шума излучаемого клапаном 3, а выхлопной глушитель 14 снижает уровень шума, излучаемый через трубу 7. При постоянной тепловой мощности камеры пульсирующего горения температура выходной смеси газов теплогенератора регулируется посредством изменения проходного сечения воздухозаборного устройства 13, то есть за счет изменения коэффициента эжекции атмосферного воздуха патрубком 6.When the heat generator is operated by a pipe 6 of the first stage of ejection, a vacuum is created inside the casing 11. In this case, air 10 from the atmosphere enters the casing through the air intake device 13 and moves along the U-shaped path from one compartment to another along the pulsating combustion chamber and cools its elements and the inner walls of the casing . Next, the heated air 10 is ejected by the exhaust stream 9 of the valve 3 into the pipe 6 and enters the pipe 7 of the muffler 14. The soundproof casing 11 reduces the noise level emitted by the valve 3, and the exhaust muffler 14 reduces the noise level emitted through the pipe 7. At a constant thermal power of the pulsating chamber The temperature of the outlet gas mixture of the heat generator is controlled by changing the flow area of the intake device 13, that is, by changing the coefficient of atmospheric air ejection by the pipe 6.

Применение двух последовательных струйных эжекторов позволяет максимально использовать энергию выхлопных струй аэродинамического клапана и резонансной трубы для создания эжекции как можно большего количества воздуха, что в сочетании с регулируемым проходным сечением воздухозаборного устройства позволяет в широком диапазоне регулировать температуру генерируемого потока теплоносителя. U-образные патрубки с плавным поворотом потоков обеспечивают компоновку теплогенератора с минимальными габаритными размерами и потерями полного давления при сохранении достаточных длин каналов для организации в них эффективного эжекторного смешения, а также применения их для организации глушителей шума. Размещение камеры пульсирующего горения внутри звукоизолирующего кожуха и организация обдува камеры пульсирующего горения эжектируемым атмосферным воздухом от выходного сечения резонансной трубы до аэродинамического клапана позволяет снизить шум, излучаемый аэродинамическим клапаном и обеспечить воздушное конвективное охлаждение камеры пульсирующего горения и внутренних поверхностей звукоизолирующего кожуха.The use of two consecutive jet ejectors allows the maximum use of the energy of the exhaust jets of the aerodynamic valve and the resonance pipe to eject as much air as possible, which in combination with an adjustable passage section of the air intake device allows you to control the temperature of the generated coolant flow over a wide range. U-shaped nozzles with smooth flow rotation provide a heat generator layout with minimum overall dimensions and loss of full pressure while maintaining sufficient channel lengths for organizing effective ejector mixing in them, as well as using them to organize noise mufflers. Placing the pulsating combustion chamber inside the soundproof casing and arranging the blowing of the pulsating combustion chamber with ejected atmospheric air from the outlet cross section of the resonant tube to the aerodynamic valve reduces the noise emitted by the aerodynamic valve and provides air convection cooling of the pulsed combustion chamber and the internal surfaces of the soundproof casing.

Claims

1. A pulsed combustion heat generator comprising an ejector, a pulsed combustion chamber with an aerodynamic valve, comprising a combustion chamber with a U-shaped resonant tube and a fuel supply and ignition system, characterized in that it contains two ejector nozzles connected in series, the first being made U-shaped and inflated at the inlet by the exhaust jet of the aerodynamic valve, ejecting air from the atmosphere, and the second pipe in the direction of gas flow is made straight and is inflated with an exhaust stream, which under is led from the resonance tube through the acoustic separation chamber, and from it through the U-shaped pipe is introduced into the first U-shaped ejector pipe through the side wall of the latter so that the output sections of these two U-shaped pipes are aligned and the gas flows from them fall into the second direct ejector nozzle.

2. The pulsating combustion heat generator according to claim 1, characterized in that the pulsating combustion chamber is placed in a soundproof casing, separated by a partition into two communicating compartments so that the combustion chamber with the aerodynamic valve are placed in one compartment, and the U-shaped resonant tube passes around the envelope the partition, into the second compartment, while the air sucked in by the aerodynamic valve enters the casing through the intake device with a variable passage area located at the output section of the resonance pipe so that air moves along a U-shaped path along the resonance tube to the aerodynamic valve, blowing out the pulsating combustion chamber from the outside.

3. The pulsating combustion heat generator according to claim 1, characterized in that the second direct ejector pipe is used to organize the internal channel of the exhaust jet or dissipative silencer.