RU2040732C1

RU2040732C1 - Pulsating combustion device

Info

Publication number: RU2040732C1
Authority: RU
Inventors: Л.А. Краев; Г.С. Стыров; В.Б. Охотин; В.Н. Прасолов
Original assignee: Краев Леонид Алексеевич, Стыров Геннадий Семенович
Priority date: 1991-06-13
Filing date: 1991-06-13
Publication date: 1995-07-25

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: pulsating combustion device has combustion chamber 1 with closed rear end and outlet nozzle 2, perforated fuel feed pipe 3 with side holes 4 placed along combustion chamber on its closed rear end and communicating with combustion chamber 1 through fuel pipe connection 6 in vicinity of its outlet nozzle 2; it also has ignition torch 9 mounted in supply pipe. In addition, device is provided with perforated fuel feed pipes 3 having outlet holes 5 part of which are arranged along chamber on its closed rear end and other part of holes, on side of outlet nozzle 2. These fuel feed pipes are arranged in staggered manner and their outlet holes 5 are facing each other. Distribution chambers 8 are located between fuel feed pipes 3 and fuel pipe connection; outlet nozzle 2 is made in the form of corrugated tube whose section varies depending on pressure of gas-fire jet. Cross-shaped vortex agitator is mounted in chamber 1 on fuel feed pipes 3 along its center line. EFFECT: improved exhaust power at same size of device and amount of fuel supplied. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и может быть использовано для очистки поверхностей технологических и тепловых агрегатов, используемых в химической, теплоэнергетической, металлургической и других отраслях промышленности. Одной из важнейших проблем при очистке поверхностей технологических и тепловых агрегатов является проблема создания мощного выхлопа при небольших габаритах устройства пульсирующего горения и сохранении количества подаваемого топлива. The invention relates to energy and can be used to clean the surfaces of technological and thermal units used in chemical, heat power, metallurgical and other industries. One of the most important problems when cleaning surfaces of technological and thermal units is the problem of creating a powerful exhaust with small dimensions of the pulsating combustion device and maintaining the amount of supplied fuel.

Известно устройство для создания пульсирующего потока продуктов сгорания, содержащее камеру сгорания, закрытую с одного из торцов, установленную по оси перфорированную и заглушенную на выходе трубу, тыльный конец которой подсоединен к патрубку для подвода горючей смеси, запальник, размещенный в трубе в зоне подсоединения ее к патрубку. Камера сгорания заглушена также и с другого торца. По ее оси с образованием кольцевого зазора установлены подпружиненная обойма, взаимодействующая с закрепленными на стенке камеры дополнительными упорами, а в боковой стенке последней в зоне размещения обоймы выполнено выхлопное отверстие [1]
Это устройство не обеспечивает стабильного удельного давления на единицу очищаемой поверхности, так как диаметр выходного сопла остается постоянным. Кроме того, резкое изменение направления выхлопа на 90^о гасит значительную часть энергии импульса.A device is known for creating a pulsating flow of combustion products, comprising a combustion chamber closed at one end, axially perforated and muffled at the outlet of the pipe, the rear end of which is connected to a pipe for supplying a combustible mixture, an igniter located in the pipe in the area where it is connected to branch pipe. The combustion chamber is also muffled from the other end. A spring-loaded cage is installed along its axis with the formation of an annular gap, which interacts with additional stops fixed to the chamber wall, and an exhaust hole is made in the side wall of the latter in the region of the cage [1]
This device does not provide a stable specific pressure per unit of the surface being cleaned, since the diameter of the outlet nozzle remains constant. In addition, a sharp change in the direction of the exhaust 90 ^to extinguish a large part of the pulse energy.

В данном устройстве затрудняется отвод продуктов сгорания из камеры после взрыва из-за малого зазора (0,1-1 мм) между заглушкой и камерой, что ухудшает качественный состав горючей смеси и уменьшает тем самым мощность взрыва. In this device, it is difficult to remove combustion products from the chamber after the explosion due to the small gap (0.1-1 mm) between the plug and the chamber, which affects the quality of the combustible mixture and thereby reduces the power of the explosion.

Одна перфорированная труба не обеспечивает равномерное распределение пламени по объему камеры сгорания мощный детонационный взрыв. One perforated pipe does not provide uniform distribution of flame throughout the volume of the combustion chamber; a powerful detonation explosion.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство пульсирующего горения, содержащее камеру сгорания с закрытым задним торцом и выходным соплом, а также топливоподводящую трубу с перфорированными боковыми стенками, установленную вдоль камеры по ее оси со стороны закрытого заднего торца, и запальник, при этом топливоподводящая труба сообщена посредством топливного патрубка с камерой сгорания в зоне ее выходного сопла, введенного внутрь камеры по ее оси, причем запальник установлен в подводящем патрубке [2]
Это устройство обеспечивает в первый момент горения воспламенение газовой смеси лишь у торцов камеры сгорания, что приводит к тому, что значительная часть газовой смеси уходит в выхлопное сопло, не успев воспламениться и распространиться по всему объему камеры. Кроме того, скорость подводимого пламени мала, поэтому отсутствуют благоприятные условия для детонации и мощного выхлопа.The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is a pulsating combustion device containing a combustion chamber with a closed rear end and an outlet nozzle, as well as a fuel supply pipe with perforated side walls installed along the camera along its axis from the closed rear end, and an igniter, wherein the fuel supply pipe is communicated by means of a fuel pipe with a combustion chamber in the area of its output nozzle introduced into the chamber along its axis, the igniter being installed in inlet pipe [2]
This device provides, at the first moment of combustion, ignition of the gas mixture only at the ends of the combustion chamber, which leads to the fact that a significant part of the gas mixture goes into the exhaust nozzle, not having time to ignite and spread throughout the chamber. In addition, the speed of the supplied flame is low, so there are no favorable conditions for detonation and powerful exhaust.

Устройство не обеспечивает также стабильной нагрузки на единицу очищаемой поверхности при изменении мощности взрыва в камере сгорания, так как выходное сечение сопла постоянно. The device also does not provide a stable load per unit of the surface being cleaned when the explosion power in the combustion chamber changes, since the output section of the nozzle is constant.

Технической задачей изобретения является увеличение мощности выхлопа при сохранении габаритов устройства и количества подаваемого топлива. An object of the invention is to increase the exhaust power while maintaining the dimensions of the device and the amount of fuel supplied.

Для этого устройство пульсирующего горения, содержащее камеру сгорания с закрытым задним торцом и выходным соплом, перфорированную топливоподводящую трубу, установленную вдоль камеры сгорания со стороны ее закрытого заднего торца и сообщающуюся посредством топливного патрубка с камерой сгорания в зоне ее выходного сопла, и запальник, установленный в подводящем патрубке, согласно изобретению снабжено дополнительными перфорированными топливоподводящими трубами, часть из которых расположена вдоль камеры со стороны ее закрытого заднего торца, а другая часть со стороны выходного сопла, причем топливоподводящие трубы установлены в шахматном порядке и их выходные отверстия направлены навстречу друг другу, при этом между топливоподводящими трубами и топливным патрубком расположены распределительные камеры, а выходное сопло выполнено в виде гофрированной трубы, изменяющей свое сечение в зависимости от давления газопламенной среды. Кроме того, в камере по ее оси на топливоподводящих трубах закреплен крестообразный турбулизатор. For this, a pulsating combustion device comprising a combustion chamber with a closed rear end and an output nozzle, a perforated fuel supply pipe installed along the combustion chamber from the side of its closed rear end and communicating via a fuel pipe with a combustion chamber in the area of its output nozzle, and an igniter installed in the supply pipe according to the invention is equipped with additional perforated fuel supply pipes, some of which are located along the chamber from the side of its closed rear about the end and the other part from the side of the outlet nozzle, the fuel supply pipes being staggered and their outlet openings facing each other, while the distribution chambers are located between the fuel supply pipes and the fuel pipe, and the output nozzle is made in the form of a corrugated pipe that changes its cross section depending on the pressure of the gas-flame medium. In addition, a cruciform turbulator is fixed in the chamber along its axis on the fuel supply pipes.

Наличие дополнительных перфорированных топливоподводящих труб, часть из которых расположена вдоль камеры со стороны ее закрытого заднего торца, а другая часть со стороны выходного сопла, обеспечивает распределение пламени по всему объему камеры сгорания и тем самым улучшает условия детонации и мощный выхлоп. The presence of additional perforated fuel supply pipes, part of which is located along the chamber from the side of its closed rear end, and the other part from the side of the outlet nozzle, ensures the distribution of the flame over the entire volume of the combustion chamber and thereby improves detonation conditions and powerful exhaust.

Расположение топливоподводящих труб в шахматном порядке и направление их выходных отверстий навстречу друг другу обеспечивает равномерное распределение пламени по всему объему и турбулизацию газовой смеси при движении пламенных струй из выхлопных отверстий навстречу друг другу, а значит, детонацию и мощный выхлоп. The staggered arrangement of the fuel supply pipes and the direction of their outlet openings towards each other ensures uniform distribution of the flame throughout the volume and turbulence of the gas mixture when the flame jets from the exhaust openings move towards each other, which means detonation and powerful exhaust.

Расположение распределительных камер между топливным патрубком и топливоподводящими трубами обеспечивает ускорение движения пламени за счет микровзрыва в этой камере, что создает благоприятные условия для детонации и мощного выхлопа. The location of the distribution chambers between the fuel pipe and the fuel supply pipes accelerates the movement of the flame due to microexplosion in this chamber, which creates favorable conditions for detonation and powerful exhaust.

Выполнение выходного сопла в виде гофрированной трубы, изменяющей свое сечение в зависимости от давления газоплазменной среды, разрешает техническое противоречие между мощностью выхлопа из камеры сгорания и прочностью очищаемой конструкции. Это обусловлено тем, что при увеличении мощности выхлопа из камеры сгорания выше допустимо предела происходит расширение выходного сечения сопла, поэтому сохраняется стабильный удельный выхлоп, а значит, не разрушается очищаемая конструкция. The implementation of the output nozzle in the form of a corrugated pipe, changing its cross section depending on the pressure of the gas-plasma medium, resolves the technical contradiction between the power of the exhaust from the combustion chamber and the strength of the structure being cleaned. This is due to the fact that with an increase in the exhaust power from the combustion chamber above the permissible limit, the output section of the nozzle expands, therefore, a specific specific exhaust is maintained, which means that the cleaned structure does not collapse.

Таким образом, при сохранении габаритов устройства и количества подаваемого топлива увеличивается мощность выхлопа. Thus, while maintaining the dimensions of the device and the amount of fuel supplied, the exhaust power increases.

Закрепление крестообразного турбулизатора в камере сгорания по ее оси на топливоподводящих трубах позволяет усилить турбулизацию движущейся газовой смеси в центральной части камеры сгорания и тем самым активизировать детонацию и мощный выхлоп. The fastening of the cross-shaped turbulizer in the combustion chamber along its axis on the fuel supply pipes makes it possible to increase the turbulization of the moving gas mixture in the central part of the combustion chamber and thereby activate detonation and powerful exhaust.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство в разрезе; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1. In FIG. 1 shows the proposed device in section; figure 2 section aa in figure 1.

Устройство пульсирующего горения содержит камеру 1 сгорания с закрытым задним торцом и выходным соплом 2, перфорированную топливоподводящую трубу 3 с боковыми 4 и выходными 5 отверстиями, топливный патрубок 6, подводящий патрубок 7, распределительные камеры 8, запальник 9, крестообразный турбулизатор 10, закрепленный по оси камеры 1 сгорания на топливоподводящих трубах 3. The pulsating combustion device comprises a combustion chamber 1 with a closed rear end and an outlet nozzle 2, a perforated fuel supply pipe 3 with side 4 and output 5 holes, a fuel pipe 6, a supply pipe 7, distribution chambers 8, an ignitor 9, a cross-shaped turbulizer 10, fixed along the axis combustion chambers 1 on the fuel supply pipes 3.

Устройство пульсирующего горения работает следующим образом. The pulsating combustion device operates as follows.

Топливо поступает в камеру 1 сгорания через топливный патрубок 6, распределительные камеры 8 и перфорированные топливоподводящие трубы 3. После заполнения камеры 1 топливом включается запальник 9 и топливо воспламеняется в подводящем патрубке 7, фронт пламени по топливному патрубку 6 одновременно поступает в распределительные камеры 8, поджигая в них горячую смесь. Ускоренное в распределительных камерах 8 пламя поступает в перфорированные топливоподводящие трубы 3. Воспламенившийся внутри труб 3 газ через боковые отверстия 4 и торцовые отверстия 5 поджигает горючую смесь по всему объему камеры 1 сгорания, при этом за счет установки в шахматном порядке топливоподводящих труб 3, выходные отверстия 5 которых направлены навстречу друг другу, и турбулизатора 10 распространение пламени во всем объеме камеры 1 сгорания носит турбулентный характер. Fuel enters the combustion chamber 1 through the fuel pipe 6, distribution chambers 8 and perforated fuel supply pipes 3. After filling the chamber 1 with fuel, the igniter 9 is turned on and the fuel is ignited in the supply pipe 7, the flame front through the fuel pipe 6 simultaneously enters the distribution chambers 8, igniting they have a hot mixture. The flame accelerated in the distribution chambers 8 enters the perforated fuel supply pipes 3. The gas ignited inside the pipes 3 through the side openings 4 and end openings 5 ignites the combustible mixture throughout the entire volume of the combustion chamber 1, while by staggering the fuel supply pipes 3, the outlet openings 5 of which are directed towards each other, and of the turbulator 10, the flame propagation in the entire volume of the combustion chamber 1 is turbulent.

Турбулентный характер распространения пламени, предварительно ускоренного в распределительных камерах 8 и топливоподводящих трубах 3, а также рассредоточенное зажигание смеси создают благоприятные условия для детонации в камере 1 сгорания и мощного выхлопа через выходное сопло 2. The turbulent nature of the flame propagation, previously accelerated in the distribution chambers 8 and the fuel supply pipes 3, as well as the dispersed ignition of the mixture create favorable conditions for detonation in the combustion chamber 1 and powerful exhaust through the exhaust nozzle 2.

Если давление в выходном сопле превышает допустимое, происходит увеличение поперечного сечения гофрированного сопла за счет раскрытия гофр под воздействием газовой струи и, таким образом, уменьшается максимальный пик давления, приходящийся на единицу очищаемой поверхности. If the pressure in the outlet nozzle exceeds the permissible one, the cross section of the corrugated nozzle increases due to the opening of the corrugations under the influence of a gas jet and, thus, the maximum pressure peak per unit of the surface being cleaned decreases.

Предлагаемое устройство пульсирующего горения за счет организации воспламенения газовой смеси во всем объеме камеры сгорания позволяет улучшить условия детонации при тех же габаритах камеры сгорания, сохранить количество подаваемого топлива и обеспечить более мощный выхлоп, а увеличение критического сечения сопла при увеличении мощности выхлопа выше допустимого давления, воздействующего на очищаемые конструкции, предохраняет их от разрушения. The proposed device of pulsating combustion due to the organization of ignition of the gas mixture in the entire volume of the combustion chamber allows to improve the detonation conditions with the same dimensions of the combustion chamber, to save the amount of fuel supplied and to provide a more powerful exhaust, and the increase in the critical section of the nozzle with an increase in exhaust power is higher than the allowable pressure on cleaned structures, protects them from destruction.

Claims

1. PULSE-BURNING COMBUSTION DEVICE, comprising a combustion chamber with a closed rear end and an outlet nozzle, a perforated fuel supply pipe mounted along the combustion chamber from a closed rear end and communicating with the combustion chamber in the area of its output nozzle, an igniter, characterized in that it is equipped with additional perforated fuel supply pipes, some of which are located along the combustion chamber from the closed rear end side, and the other part from the exit side a nozzle, and the fuel supply pipes are staggered and their outlet openings are directed towards each other, while distribution chambers are installed between the fuel supply pipes and the fuel pipe, and the output nozzle is made in the form of a corrugated pipe with a variable cross-section.

2. The device according to p. 1, characterized in that the combustion chamber is equipped with a cross-shaped turbulator mounted on the fuel supply pipes.