RU2746293C1

RU2746293C1 - Method for testing the explosion-proofness of the shell of a valve-mixing device equipped with a flame arrester, a pulsating combustion heat generator

Info

Publication number: RU2746293C1
Application number: RU2020125590A
Authority: RU
Inventors: Искандер Мидхатович Хабибуллин; Мидхат Губайдуллович Хабибуллин; Геннадий Александрович Глебов; Михаил Юрьевич Коротков; Мансур Закариевич Садыков
Original assignee: Общество с Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Авиагаз-Союз+"
Priority date: 2020-07-27
Filing date: 2020-07-27
Publication date: 2021-04-12

Abstract

FIELD: energy industry.

SUBSTANCE: invention relates to the energy industry. The method of testing the explosion-proofness of the shell of the valve-mixing device equipped with a flame arrester consists in organizing an explosion of the gas-air mixture and directing the blast wave to the valve-mixing device. In a cylindrical container, equivalent in volume to the combustion chamber of a pulsating combustion heat generator, an explosive gas-air mixture is formed by means of an injection burner, ignited for explosion with a spark plug and a blast wave is directed to the valve-mixing device, simultaneously in the zone of air supply from the atmosphere between the heat generator shell and the shell of the valve-mixing device by means of the second injection burner an explosive gas-air mixture is formed, the effectiveness of the flame arrester is determined by the ignition or non-combustion of this mixture.

EFFECT: fire safety of the pulsating combustion heat generator.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области обеспечения взрывозащиты теплогенераторов и касается вопросов испытаний на взрывонепроницаемость оболочек теплогенератора пульсирующего горения, снабженного клапанно-смесительным устройством, включающим в себя огнепреградитель.The invention relates to the field of ensuring explosion protection of heat generators and concerns issues of testing for the explosion-proofness of the shells of a pulsating combustion heat generator equipped with a valve-mixing device including a flame arrester.

В известном теплогенераторе пульсирующего горения (ТПГ), снабженном клапанно-смесительным устройством с блоком воздушных обратных клапанов, смесительной трубой со штоком стабилизатора пламени, при этом в смесительной трубе выполнены опоясывающий ряд дозирующих отверстий для подачи топливного газа из газового ресивера через обратный газовый клапан и установлена свеча зажигания, а завихритель штока стабилизатора пламени расположен на выходе из смесительной трубы на входе в камеру сгорания, подвод воздуха из окружающей среды выполнен в зону между оболочкой теплогенератора и оболочкой клапанно-смесительного устройства (патент RU №2707784, 09.04.2019 г.).In the known pulsating combustion heat generator (TPG), equipped with a valve-mixing device with a block of air check valves, a mixing pipe with a flame stabilizer rod, while in the mixing pipe, a surrounding row of metering holes is made for supplying fuel gas from a gas receiver through a gas check valve and installed the spark plug, and the swirler of the flame stabilizer rod is located at the outlet of the mixing pipe at the inlet to the combustion chamber, the air supply from the environment is made to the zone between the heat generator shell and the shell of the valve-mixing device (RU patent No. 2707784, 04/09/2019).

В известном устройстве в случае взрыва в камере сгорания пламя может проникнуть через клапанно-смесительное устройство, в случае его не герметичности, в зону между оболочкой теплогенератора и оболочкой клапанно-смесительного устройства, куда подводится воздух из окружающей среды, которая может быть взрывоопасной.In the known device, in the event of an explosion in the combustion chamber, the flame can penetrate through the valve-mixing device, if it is not tight, into the area between the shell of the heat generator and the shell of the valve-mixing device, where air is supplied from the environment, which may be explosive.

В обеспечение взрывонепроницаемости оболочки клапанно-смесительного устройства, при необходимости, его снабжают огнепреградителем.In order to ensure the explosion-proofness of the shell of the valve-mixing device, if necessary, it is equipped with a flame arrester.

Проведение испытаний на взрывонепроницаемость оболочки регламентировано ГОСТом 12.2.021-76, в котором испытание оболочки на невоспламенение окружающей оболочки взрывоопасной среды (в нашем случае это зона между оболочкой теплогенератора и оболочкой клапанно-смесительного устройства, куда подводится воздух из окружающей среды, которая может быть взрывоопасной) производят по программе испытательной организации. Как правило, испытательные организации проводят испытания на взрывонепроницаемость оболочки на реальном теплогенераторе, где для организации взрыва в камере сгорания выполняют нештатные доработки, которые могут привести ее в негодность.Testing for the explosion-proofness of the enclosure is regulated by GOST 12.2.021-76, in which the test of the enclosure for non-ignition of the surrounding enclosure of an explosive atmosphere (in our case, this is the zone between the enclosure of the heat generator and the enclosure of the valve mixing device, where air is supplied from the environment, which may be explosive ) produced according to the program of the testing organization. As a rule, testing organizations carry out tests for the explosion-proofness of the enclosure on a real heat generator, where, in order to organize an explosion in the combustion chamber, abnormal modifications are performed that can render it unusable.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в ускорении проведения испытаний с уменьшением затрат на эти испытания.The technical result, which the invention is aimed at, is to accelerate the testing with a decrease in the cost of these tests.

Технический результат достигается тем, что в способе проверки взрывонепроницаемости оболочки клапанно-смесительного устройства, снабженного огнепреградителем, теплогенератора пульсирующего горения, заключающийся в организации взрыва газовоздушной смеси и направлении взрывной волны на клапанно-смесительное устройство, новым является то, что в цилиндрической емкости, эквивалентной по объему с камерой сгорания теплогенератора пульсирующего горения, образуют посредством инжекционной горелки взрывоопасную газовоздушную смесь, поджигают ее для взрыва свечой зажигания и направляют взрывную волну на клапанно-смесительное устройство, одновременно в зоне подвода воздуха из атмосферы между оболочкой теплогенератора и оболочкой клапанно-смесительного устройства посредством второй инжекционной горелки формируют взрывоопасную газовоздушную смесь, по возгоранию или невозгоранию этой смеси определяют эффективность огнепрегадителя.The technical result is achieved by the fact that in the method of testing the explosion-proofness of the shell of the valve-mixing device equipped with a flame arrester, the heat generator of pulsating combustion, which consists in organizing an explosion of the gas-air mixture and directing the blast wave to the valve-mixing device, it is new that in a cylindrical container, equivalent in volume with a combustion chamber of a pulsating combustion heat generator, form an explosive gas-air mixture by means of an injection burner, ignite it for explosion with a spark plug and direct the blast wave to the valve-mixing device, simultaneously in the zone of air supply from the atmosphere between the shell of the heat generator and the shell of the valve-mixing device by means of the second Injection burners form an explosive gas-air mixture, by the ignition or non-combustion of this mixture, the effectiveness of the fire suppressor is determined.

Также к цилиндрической емкости подсоединяют трубы-резонаторы теплогенератора, которые поглощают часть энергии взрыва взрывоопасной смеси, производимого в цилиндрической емкости.Also, resonator pipes of the heat generator are connected to the cylindrical container, which absorb part of the energy of the explosion of an explosive mixture produced in the cylindrical container.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема клапанно-смесительного устройства теплогенератора пульсирующего горения с имитацией камеры сгорания (цилиндрическая емкость, эквивалентная камере сгорания), на которой реализуется способ; на фиг. 2 - конструктивная схема клапанно-смесительного устройства теплогенератора пульсирующего горения с имитатором камеры сгорания (цилиндрическая емкость, эквивалентная камере сгорания), с подсоединением к ней труб-резонаторов теплогенератора), на которой реализуется способ.FIG. 1 shows a structural diagram of a valve-mixing device for a pulsating combustion heat generator with an imitation of a combustion chamber (cylindrical container equivalent to a combustion chamber), on which the method is implemented; in fig. 2 is a structural diagram of a valve-mixing device of a pulsating combustion heat generator with a simulator of a combustion chamber (cylindrical container, equivalent to a combustion chamber), with the connection of heat generator resonator pipes to it), on which the method is implemented.

Клапанно-смесительное устройство 1 (фиг. 1) содержит, заключенные в оболочку 2 огнепреградитель 3, воздушные обратные клапана 4, топливный обратный клапан 5. Зона 6 между оболочкой 2 и оболочкой 7 теплогенератора сообщена с подводом 8 воздуха из атмосферы и со входом 9 в огнепреградитель 3 и воздушные обратные клапана 4. Выход 10 из клапанно-смесительного устройства 1 сообщен с цилиндрической емкостью 11, снабженной инжекционной горелкой 12 и свечой зажигания 13. Зона 6 снабжена второй инжекционной горелкой 14. Цилиндрическая емкость 11 имеет объем эквивалентный объему камеры сгорания. При присоединении труб-резонаторов 15 теплогенератора (фиг. 2) к цилиндрической емкости 11 часть энергии взрыва будет поглощена этими трубами-резонаторами.The valve-mixing device 1 (Fig. 1) contains, enclosed in a shell 2, a flame arrester 3, air check valves 4, a fuel check valve 5. Zone 6 between the shell 2 and the shell 7 of the heat generator is communicated with the air supply 8 from the atmosphere and with the inlet 9 into flame arrester 3 and air check valves 4. Outlet 10 from the valve-mixing device 1 communicates with a cylindrical container 11 equipped with an injection burner 12 and a spark plug 13. Zone 6 is equipped with a second injection burner 14. The cylindrical container 11 has a volume equivalent to the volume of the combustion chamber. When connecting pipes-resonators 15 of the heat generator (Fig. 2) to the cylindrical container 11, part of the explosion energy will be absorbed by these pipes-resonators.

Способ реализуется следующим образом. В цилиндрическую емкость 11, эквивалентную по объему с камерой сгорания теплогенератора пульсирующего горения, через инжекционную горелку 12 подают газовоздушную смесь, формируя взрывоопасную среду. Поджигают свечой зажигания 10 эту смесь. Взрывная волна через выход 10, воздушные обратные клапана 4, огнепреградитель 3 и вход 9 достигает зоны 6. Одновременно с зажиганием взрывоопасной газовоздушной смеси в цилиндрической емкости 11 в зоне 6 через вторую инжекционную горелку 14 формируют взрывоопасную газовоздушную смесь, которая воспламеняется в случае, если огнепреградитель 3 не гасит энергию взрыва в цилиндрической емкости 11 и не уменьшает температуру потока газа до безопасного значения, или не воспламеняется в случае, если огнепреградитель 3 гасит энергию взрыва в цилиндрической емкости 11 и уменьшает температуру газа до безопасного значения.The method is implemented as follows. A gas-air mixture is fed into a cylindrical container 11, which is equivalent in volume to the combustion chamber of a pulsating combustion heat generator, through an injection burner 12, forming an explosive atmosphere. Ignite this mixture with a spark plug 10. The blast wave through outlet 10, air check valves 4, flame arrester 3 and inlet 9 reaches zone 6. Simultaneously with the ignition of an explosive gas-air mixture in cylindrical container 11 in zone 6 through the second injection burner 14, an explosive gas-air mixture is formed, which ignites if the flame arrester 3 does not extinguish the energy of the explosion in the cylindrical container 11 and does not reduce the temperature of the gas flow to a safe value, or does not ignite if the flame arrester 3 extinguishes the energy of the explosion in the cylindrical container 11 and reduces the gas temperature to a safe value.

При реализации способа с присоединением труб-резонаторов 15 к цилиндрической емкости 11 (фиг. 2) производят те же операции по организации взрыва взрывоопасной газовоздушной смеси в цилиндрической емкости 11 и фиксации загорания или незагорания взрывоопасной газовоздушной смеси в зоне 6. Поскольку в этом случае часть энергии взрыва будет поглощена трубами-резонаторами 15, то для гашения уменьшенной части энергии взрыва, попадающей на клапанно-смесительные устройство, можно оптимизировать конструкцию огнепреградителем в части уменьшения его размеров и затрат на изготовление.When implementing the method with the connection of resonator pipes 15 to a cylindrical container 11 (Fig. 2), the same operations are performed to organize an explosion of an explosive gas-air mixture in a cylindrical container 11 and fix the ignition or non-ignition of an explosive gas-air mixture in zone 6. Since in this case, part of the energy explosion will be absorbed by resonator tubes 15, then to extinguish the reduced part of the explosion energy falling on the valve-mixing device, it is possible to optimize the design of the flame arrester in terms of reducing its size and manufacturing costs.

По полученным результатам для случая, если огнепреградитель 3 не гасит энергию взрыва, рассматривают вопрос его доработки или замены. Следует отметить, что проверке взрывонепроницаемости оболочки клапанно-смесительного устройства с огнепреградителем можно изначально предпослать проверку без огнепреградителя, чтобы убедиться в его необходимости.According to the results obtained, for the case if the flame arrester 3 does not extinguish the energy of the explosion, the issue of its revision or replacement is considered. It should be noted that the check of the explosion-proofness of the shell of the valve-mixing device with a flame arrester can be initially preceded by a check without a flame arrester to make sure that it is necessary.

Замена реальной камеры сгорания ее цилиндрическим эквивалентом уменьшает затраты на эксперименты на взрывонепроницаемость и позволяет легко имитировать камеры сгорания различной тепловой мощности.Replacing a real combustion chamber with its cylindrical equivalent reduces the cost of explosion proof experiments and makes it easy to simulate combustion chambers of different thermal capacities.

Claims

1. A method for testing the explosion-proofness of the shell of a valve-mixing device equipped with a flame arrester, a heat generator of pulsating combustion, which consists in organizing an explosion of a gas-air mixture and directing a blast wave to a valve-mixing device, characterized in that in a cylindrical container equivalent in volume to the combustion chamber of a pulsating heat generator combustion, form an explosive gas-air mixture by means of an injection burner, ignite it for explosion with a spark plug and direct the blast wave to the valve-mixing device, at the same time, in the zone of air supply from the atmosphere between the shell of the heat generator and the shell of the valve-mixing device, an explosive gas-air mixture is formed by means of the second injection burner , by the ignition or non-combustion of this mixture, the effectiveness of the flame arrester is determined.

2. The method according to claim 1, characterized in that pipes-resonators of the heat generator are connected to the cylindrical container, which absorb part of the energy of the explosion of an explosive mixture produced in the cylindrical container.