RU2067725C1

RU2067725C1 - Ultrasonic igniter

Info

Publication number: RU2067725C1
Authority: RU
Inventors: И.Н. Лебедев
Priority date: 1985-08-07
Filing date: 1985-08-07
Publication date: 1996-10-10

Abstract

FIELD: power plant engineering; afterburners. SUBSTANCE: ultrasonic igniter has tandem hollow concentrator 2 with working medium inlet channels and with gas-jet radiator 1 and resonance tube 5 installed inside it. Housing 1 accommodates swirl chamber 3 incorporating peripheral outlet channels 8 and resonance cavity communicating with concentrator cavity and peripheral channels 8. EFFECT: improved design. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к любой отрасли промышленности, использующейся несамовоспламеняющиеся газообразные компоненты, одним из которых является атмосферный воздух, и может быть использовано на дожигателях (например на кислородно-водородных стендах). The invention relates to any industry using non-combustible gaseous components, one of which is atmospheric air, and can be used on afterburners (for example, on oxygen-hydrogen stands).

Известное устройство (см. авторское свидетельство N 989240, кл. F 23 D 11/34, 1980 г.) имеет корпус в форме эллиптического концентратора с закрепленным в одном из его фокусов газоструйным излучателем с системой подвода одного из компонентов, а во втором фокусе установлена проходная резонансная трубка с отверстиями для подвода другого компонента топлива. Ультразвуковые колебания генерируются потоком протекающего через излучатель газообразного компонента топлива, а внутри резонансной трубки происходит разогрев компонента и ее стенок как за счет поглощения энергии генерируемых колебаний, так и за счет возникновения периодических колебаний газового объема в полости резонансной трубки, вызываемых пульсациями в струе от излучателя. Подвод второго компонента через каналы в резонансной трубке вызывает воспламенение топлива. The known device (see copyright certificate N 989240, class F 23 D 11/34, 1980) has a body in the form of an elliptical hub with a gas-jet emitter fixed to one of its foci with a supply system for one of the components, and is installed in the second focus a passage resonant tube with holes for supplying another fuel component. Ultrasonic vibrations are generated by the flow of the gaseous component of the fuel flowing through the emitter, and inside the resonant tube the component and its walls are heated both by absorbing the energy of the generated oscillations and due to the occurrence of periodic oscillations of the gas volume in the cavity of the resonant tube caused by pulsations in the jet stream from the emitter. The supply of the second component through the channels in the resonance tube causes ignition of the fuel.

В этом устройстве при работе в земных условиях использование непосредственно атмосферного воздуха невозможно и для дожигания горючего (например водорода) необходима принудительная подача второго компонента, т.е. наличие дополнительной системы подачи. In this device, when working in terrestrial conditions, the use of directly atmospheric air is impossible and for the afterburning of fuel (for example hydrogen), a forced supply of the second component is necessary, i.e. the presence of an additional feed system.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков, т.е. повышение эксплуатационных качеств устройства и надежности воспламенения при работе в земных условиях. The aim of the invention is to remedy these disadvantages, i.e. improving the performance of the device and the reliability of ignition when working in terrestrial conditions.

Указанная цель достигается тем, что в известном устройстве для воспламенения несамовоспламеняющихся компонентов, имеющем корпус с концентратором, газоструйный излучатель с системой подачи рабочего газа и проходную резонансную трубку, за выходом из резонансной трубки выполнена вихревая камера с цилиндрическим соплом и тангенциальным подводом рабочего газа. Проходная резонансная трубка установлена на оси и расположена входным сечением в центральной части со стороны эллиптического концентратора, а выходным сечением в полости вихревой камеры. Внутри резонансной трубки происходит разогрев газообразного горючего и ее стенок как за счет диссипации энергии ультразвуковых колебаний генерируемых рабочим газом, протекающим через излучатель, так и за счет возникновения периодических колебаний газового объема в полости резонансной трубки, вызываемых пульсациями от излучателя. Подача рабочего газа через тангенциальные отверстия в корпусе вихревой камеры обеспечивает закрутку потока и падение давления в центральной области вихревой камеры ниже атмосферного и в приосевой зоне возникает поток атмосферного воздуха через цилиндрическое сопло внутрь камеры к выходному отверстию резонансной трубки. Организованная топливная смесь из нагретого до высокой температуры рабочего газа и атмосферного воздуха у выходного отверстия резонансной трубки воспламеняется. This goal is achieved by the fact that in the known device for igniting non-combustible components having a housing with a concentrator, a gas-jet emitter with a working gas supply system and a resonant tube through, a vortex chamber with a cylindrical nozzle and a tangential supply of working gas is made outside the resonant tube. The passage resonant tube is mounted on the axis and is located by the inlet section in the central part from the side of the elliptical concentrator, and the outlet section in the cavity of the vortex chamber. Inside the resonant tube, the gaseous fuel and its walls are heated both due to the dissipation of the energy of ultrasonic vibrations generated by the working gas flowing through the emitter, and due to the occurrence of periodic oscillations of the gas volume in the cavity of the resonant tube caused by pulsations from the emitter. The supply of working gas through the tangential openings in the vortex chamber body provides a swirling flow and a pressure drop in the central region of the vortex chamber below atmospheric, and atmospheric air flows through the cylindrical nozzle into the chamber to the outlet of the resonance tube. Organized fuel mixture from heated to a high temperature of the working gas and atmospheric air at the outlet of the resonant tube is ignited.

Устранение принудительной подачи второго компонента позволяет значительно упростить систему подачи, повысить эксплуатационные качества устройств и надежность воспламенения при работе в земных условиях. The elimination of the forced feed of the second component can significantly simplify the feed system, improve the performance of the devices and the reliability of ignition when working in terrestrial conditions.

На чертеже изображен общий вид предлагаемого устройства. The drawing shows a General view of the proposed device.

Устройство имеет газоструйный излучатель 1, корпус, состоящий из эллиптического концентратора 2 и вихревой камеры в форме простейшей центробежной форсунки 3 с цилиндрическим соплом 4, проходную ступенчатую резонансную трубку 5 и систему подачу газообразного горючего 6. The device has a gas-jet emitter 1, a housing consisting of an elliptical concentrator 2 and a vortex chamber in the form of a simple centrifugal nozzle 3 with a cylindrical nozzle 4, a step-through resonant tube 5 and a gaseous fuel supply system 6.

Воспламенение топлива в данном устройстве происходит следующим образом. После подачи газообразного горючего (например водорода) на вход газоструйного излучателя 1 через систему подачи 6 и в вихревую камеру 3 через трубопроводы 7 и тангенциальные отверстия 9 в излучателе происходит генерирование ультразвуковых колебаний, а в полости вихревой камеры образуется закрученный поток газа. Область генерации колебаний расположена в одном из фокусов (F₁) эллипсоида, поэтому в другом фокусе (F₂), где расположено входное отверстие резонансной трубки 5, происходит концентрация акустической энергии, которая за счет линейных и нелинейных диссипативных процессов вызывает разогрев горючего, заполнившего резонансную трубку 5 и ее стенок особенно у выходного отверстия. При истечении закрученного потока газа из цилиндрического сопла 4 вихревой камеры 3 в центральной приосевой области давление падает ниже атмосферного до определенной величины и атмосферный воздух проникает через осевую область внутрь камеры к выходному отверстию резонансной трубки. Вследствие сил вязкого трения обратный поток раскручивается, образуя вынужденный вторичный вихрь (см. Изв. СОАН СССР, серия техн. наук, вып. 3, N 13, 1981 г. ). Подсос атмосферного воздуха к выходному отверстию резонансной трубки 5, из которого истекает нагретое до высокой температуры горючее, вызывает воспламенение топлива в виде факела. Дополнительное горючее из полости эллиптического концентратора, поступающее через каналы 8, воспламеняется от факела.Ignition of fuel in this device is as follows. After the supply of gaseous fuel (for example, hydrogen) to the inlet of the gas-jet emitter 1 through the supply system 6 and into the vortex chamber 3 through pipelines 7 and tangential openings 9 in the emitter, ultrasonic vibrations are generated, and a swirling gas flow forms in the cavity of the vortex chamber. The oscillation generation region is located in one of the focal points (F ₁ ) of the ellipsoid, therefore, in the other focus (F ₂ ), where the inlet of the resonance tube 5 is located, the concentration of acoustic energy occurs, which, due to linear and nonlinear dissipative processes, causes heating of the fuel filling the resonance the tube 5 and its walls especially at the outlet. With the expiration of the swirling gas flow from the cylindrical nozzle 4 of the vortex chamber 3 in the central axial region, the pressure drops below atmospheric to a certain value and atmospheric air penetrates through the axial region into the chamber to the outlet of the resonance tube. Owing to viscous friction forces, the reverse flow spins, forming a forced secondary vortex (see Izv. SOAN USSR, a series of technical sciences, issue 3, N 13, 1981). Suction of atmospheric air to the outlet of the resonance tube 5, from which fuel heated to a high temperature flows, causes ignition of the fuel in the form of a torch. Additional fuel from the cavity of the elliptical concentrator, coming through the channels 8, is ignited by the torch.

Таким образом, разогрев газообразного горючего в полости резонансной трубки за счет диссипации акустической энергии ультразвуковых колебаний, возникающих в излучателе, и наличие обратного потока атмосферного воздуха в центральной приосевой зоне вихревой камеры обеспечивает организацию и воспламенение топливной смеси без принудительной подачи второго компонента (окислителя), что значительно упрощает конструкцию устройства при работе в земных условиях. Обеспечение потока атмосферного воздуха непосредственно в зону высокотемпературного разогрева горючего обеспечивает высокое быстродействие устройства по воспламенению топлива. Thus, the heating of the gaseous fuel in the cavity of the resonant tube due to the dissipation of the acoustic energy of ultrasonic vibrations arising in the emitter, and the presence of a reverse flow of atmospheric air in the central near-axis zone of the vortex chamber ensures the organization and ignition of the fuel mixture without forcing the second component (oxidizer), which greatly simplifies the design of the device when working in terrestrial conditions. Ensuring the flow of atmospheric air directly into the zone of high-temperature heating of the fuel provides high performance device for ignition of fuel.

Claims

1. An ultrasonic igniter containing a sequentially located hollow hub with channels for supplying a working fluid and a gas-jet emitter installed in it and a resonant tube, characterized in that, in order to increase the reliability of ignition by ensuring suction of atmospheric air into the exit zone of the resonant tube, the igniter is equipped with a vortex chamber having peripheral output channels and a resonant cavity in communication with the hub cavity and peripheral channels.

2. The ignitor according to claim 1, characterized in that the vortex chamber is provided with an outlet cylindrical nozzle, and the outlet openings of the peripheral channels are symmetrically located relative to the latter.