RU20548U1

RU20548U1 - DEVICE FOR DETONATION COMBUSTION OF FUEL MIXTURES

Info

Publication number: RU20548U1
Application number: RU2001114632/20U
Authority: RU
Inventors: В.А. Поршнев; В.Н. Федорец; С.В. Марков; В.М. Фирсов
Original assignee: Поршнев Владимир Александрович
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2001-05-28
Publication date: 2001-11-10

Abstract

Устройство для детонационного сжигания топливных смесей, состоящее из резонатора и сверхзвукового сопла, отличающееся тем, что в центре донной части резонатора, установленной перпендикулярно его продольной оси в воздушном промежутке между электродами, установлен датчик давления пьезоэлектрического типа, соединенный с инициатором через усилительно-преобразующее устройство таким образом, что его чувствительная поверхность находится в плоскости донной части резонатора.A device for detonation burning of fuel mixtures, consisting of a resonator and a supersonic nozzle, characterized in that in the center of the bottom of the resonator mounted perpendicular to its longitudinal axis in the air gap between the electrodes, a piezoelectric type pressure sensor is connected to the initiator through an amplifying transducer device so that its sensitive surface is in the plane of the bottom of the resonator.

Description

Устройство для детонационного сжигания тонливных смесейDevice for detonation burning of tonnage mixtures

Полезная модель относится к пульсирующим воздушно - реактивным двигателям с резонансными камерами сгорания, а также к устройствам для сжигания топлива, отличающимся формой камеры сгорания.The utility model relates to pulsating air - jet engines with resonant combustion chambers, as well as to devices for burning fuel, characterized by the shape of the combustion chamber.

Известны пульсирующие устройства для сжигания топлива (например, авторское свидетельство СССР J4o687313 от 25.09.79 года, МПК F 23С 3/02), а также газоструйные генераторы FapTMaHa, работающие на пульсирующем режиме течения и нашедшие в настоящее время применение в качестве мощных акустических излучателей. С обнаружением эффекта повыщения температуры на дне резонатора за доли секунды они стали применяться для поджига горючих топливных смесей, а также тогда, когда нужны высокотемпературные источники тепла.Known pulsating devices for burning fuel (for example, USSR author's certificate J4o687313 dated 09.25.79, IPC F 23C 3/02), as well as FapTMaHa gas-jet generators operating in a pulsating flow mode and now used as powerful acoustic emitters. With the discovery of the effect of temperature increase at the bottom of the resonator in a split second, they began to be used to ignite combustible fuel mixtures, as well as when high-temperature heat sources are needed.

Наиболее близким заявленному устройству как по принципу действия, так и по техническому исполнению является газоструйный генератор FapTMaHa, изображенный на рис. 4.2 (Ляхов В.Н., Подлубный В.В., Титаренко В.В. Воздействие ударных волн и струй на элементы конструкций.- М: Машиностроение. 1989 год, 392 с.)The closest claimed device, both in principle of operation and in technical design, is the FapTMaHa gas-jet generator, shown in Fig. 4.2 (Lyakhov V.N., Podlubny V.V., Titarenko V.V. Impact of shock waves and jets on structural elements.- M: Mechanical Engineering. 1989, 392 p.)

Задача полезной модели заключается в повышении экономичности процесса сжигания топливных смесей. Решить данную задачу можно двумя путями:The objective of the utility model is to increase the efficiency of the process of burning fuel mixtures. There are two ways to solve this problem:

1.Увеличением давления рабочего тела на входе в резонатор, а, следовательно, увеличением скорости набегающего потока. Однако этот путь связан с дополнительным подводом энергии к рабочему телу, что не всегда является целесообразным.1. An increase in the pressure of the working fluid at the entrance to the resonator, and, consequently, an increase in the speed of the incoming flow. However, this path is associated with an additional supply of energy to the working fluid, which is not always advisable.

2.Дополнительным подводом внешней энергии к энергии ударной волны, в результате чего она возрастает и приводит к возникновению детонационного горения. Наиболее простым способом подвода дополнительной энергии является инициирование электрических разрядов с частотой равной частоте работе резонатора.2. An additional supply of external energy to the energy of the shock wave, as a result of which it increases and leads to the appearance of detonation combustion. The simplest way to supply additional energy is to initiate electrical discharges with a frequency equal to the frequency of the resonator.

1 lit 6 3 г1 lit 6 3 g

МПК F 02К 7/04 F 23С 3/00IPC F 02K 7/04 F 23C 3/00

Поставленная задача в заявляемом устройстве достигается тем, что в донной части резонатора установлен датчик давления пьезоэлектрического типа, соединенный с инициатором через усилительно - преобразующее устройство таким образом, что его чувствительная поверхность находится в плоскости данной части резонатора.The task in the inventive device is achieved by the fact that a piezoelectric type pressure sensor is installed in the bottom of the resonator, connected to the initiator through an amplifying - converting device so that its sensitive surface is in the plane of this part of the resonator.

На рисунке представлена схема устройства для детонационного сжигания топливных смесей, которое состоит из резонатора 1, сверхзвукового сопла 2, инициатора 3, датчика давления 4 и усилительно - преобразующего устройства 5.The figure shows a diagram of a device for detonation combustion of fuel mixtures, which consists of a resonator 1, a supersonic nozzle 2, an initiator 3, a pressure sensor 4, and an amplifying - converting device 5.

Резонатор 1 предназначен для создания пульсирующего режима течения с образованием ударных волн. Он выполнен в виде трубки цилиндрической (слабоконической) формы, замкнутой с одного конца и обращенной открытым концом в сторону сопла.The resonator 1 is designed to create a pulsating flow regime with the formation of shock waves. It is made in the form of a tube of cylindrical (slightly conical) shape, closed at one end and facing the open end towards the nozzle.

Сверхзвуковое сопло 2 предназначено для разгона холодной рабочей смеси до сверхзвуковых скоростей и направления ее во внутрь резонатора 1, и для разгона рабочего тела, истекающего из резонатора.The supersonic nozzle 2 is designed to accelerate the cold working mixture to supersonic speeds and direct it into the interior of the resonator 1, and to disperse the working fluid flowing out of the resonator.

Инициатор 3 предназначен для подвода дополнительной энергии путем генерирования электрических разрядов с образованием электрической дуги.The initiator 3 is designed to supply additional energy by generating electrical discharges with the formation of an electric arc.

Датчик давления 4 пьезоэлектрического типа является чувствительным элементом и предназначен для выдачи электрического сигнала в момент достижения давления в данной части резонатора заданной величины. Эта величина соответствует пику давления во фронте ударной волны.The pressure sensor 4 of the piezoelectric type is a sensitive element and is designed to issue an electrical signal when the pressure in this part of the resonator reaches a predetermined value. This value corresponds to the peak pressure in the front of the shock wave.

Усилительно - преобразующее устройство 5 выполняет следующие функции:Amplifying - converting device 5 performs the following functions:

-усиление электрического, сигнала поступающего с датчика давления 4, и приведение его к виду, необходимому для срабатывания инициатора 3;- amplification of the electric signal coming from the pressure sensor 4, and bringing it to the form necessary for the triggering of the initiator 3;

Работает устройство следующим образом. Рабочая смесь из сопла 2 со сверхзвуковой скоростью попадает во внутрепнюю полость резонатора 1. При встрече сверхзвукового потока с донной частью резонатора возникает ударная волна, сопровождаемая резким повышением в ее фронте температуры и давления. При достижении расчетного давления датчик 4 выдает электрический сигнал в усилительно - преобразующее устройство 5, которое усиливает его до необходимой мощности и подает на инициатор 3 в момент возникновения пика давления в ударной волне. При этом между электродами инициатора 3 возникает электрический разряд с образованием электрической дуги. Таким образом, происходит суммирование энергии ударной волны и электрической дуги, что приводит к возникновению детонации рабочей смеси. Детонационная волна отражаясь от донной части резонатора устремляется к его выходу, перекрывая путь поступающей рабочей смеси. Детонационная волна, встречаясь со сверхзвуковым потоком рабочей смеси, образует «газовый затвор, который преграждает путь сверхзвуковому потоку рабочей смеси в резонатор 1. В дальнейшем продукты детонации, истекая через кольцевой затвор, образованный между соплом 2 и резонатором 1, расширяются, что приводит к уменьшению давления. При выравнивании давлений продуктов детонации и рабочей смеси на срезе сопла происходит открытие «газового замка. Рабочая смесь устремляется в резонатор и процесс процесс повторяется вновь. Получить заданную частоту детонационных процессов можно путем подбора глубины внутренней полости резонатора.The device operates as follows. The working mixture from nozzle 2 with supersonic speed enters the internal cavity of resonator 1. When a supersonic flow meets the bottom of the resonator, a shock wave occurs, accompanied by a sharp increase in temperature and pressure in its front. When the calculated pressure is reached, the sensor 4 provides an electric signal to the amplifying - converting device 5, which amplifies it to the required power and supplies it to the initiator 3 at the moment of the appearance of a pressure peak in the shock wave. In this case, an electric discharge occurs between the electrodes of the initiator 3 with the formation of an electric arc. Thus, the summation of the energy of the shock wave and the electric arc occurs, which leads to the occurrence of detonation of the working mixture. The detonation wave reflected from the bottom of the resonator rushes to its exit, blocking the path of the incoming working mixture. The detonation wave, meeting with the supersonic flow of the working mixture, forms a "gas shutter, which blocks the path of the supersonic flow of the working mixture into the resonator 1. Further, the detonation products, expiring through the annular gate formed between the nozzle 2 and the resonator 1, expand, which leads to a decrease pressure. When the pressures of the detonation products and the working mixture are equalized, a “gas lock” is opened at the nozzle exit. The working mixture rushes into the resonator and the process process is repeated again. The desired frequency of detonation processes can be obtained by selecting the depth of the internal cavity of the resonator.

Повышение экономичности устройства достигается тем, что при детонационном сжигании топливной смеси значение температуры и давления значительно выще аналогичных параметров, получаемых при обычном сжигании одного и того же количества рабочей смеси, а КПД цикла увеличивается на 18-37%. Следовательно, работа, совершаемая продуктами детонации будет больше, чем работа, совершаемая продуктами сгорания.Improving the efficiency of the device is achieved by the fact that during detonation combustion of the fuel mixture, the temperature and pressure are much higher than the similar parameters obtained during conventional combustion of the same amount of the working mixture, and the cycle efficiency increases by 18-37%. Consequently, the work done by the detonation products will be greater than the work done by the combustion products.

Claims

A device for detonation burning of fuel mixtures, consisting of a resonator and a supersonic nozzle, characterized in that in the center of the bottom of the resonator mounted perpendicular to its longitudinal axis in the air gap between the electrodes, a piezoelectric type pressure sensor is connected to the initiator through an amplifying transducer device so that its sensitive surface is in the plane of the bottom of the resonator.