RU2746376C1

RU2746376C1 - Valve-mixing device of a pulsating combustion heat generator

Info

Publication number: RU2746376C1
Application number: RU2020117062A
Authority: RU
Inventors: Искандер Мидхатович Хабибуллин; Геннадий Александрович Глебов; Михаил Юрьевич Коротков; Мансур Закариевич Садыков; Мидхат Губайдуллович Хабибуллин
Original assignee: Общество с Ограниченной Ответственностью "Научно-Производственное Предприятие "Авиагаз-Союз+"
Priority date: 2020-05-12
Filing date: 2020-05-12
Publication date: 2021-04-12

Abstract

FIELD: energy.

SUBSTANCE: valve-mixing device of the intermittent combustion heat generator (ICHG) contains a block of air check valves, a mixing pipe with a flame stabilizer rod, and in the mixing pipe there is a surrounding row of metering holes for supplying fuel gas from the gas receiver through the gas check valve and the installation of a spark plug. The swirler of the flame stabilizer rod is located at the outlet of the mixing pipe and the inlet to the combustion chamber, while the valve-mixing device is equipped with an air blower for starting the ICHG. Between the block of air check valves and the end of the mixing pipe, there is a flame arrester consisting of a housing with a cassette placed in it, made of a wound strip of wire mesh or corrugated sheet, while the block of air check valves and a flame arrester are placed in a single housing-shell, with a block of air check valves, a flame arrester and a casing, connected to the air supply from the air blower for starting the ICHG.

EFFECT: provision of explosion proofness of the shell.

1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к энергетике и, в первую очередь, касается теплогенераторов пульсирующего горения (ТПГ).The invention relates to power engineering and, first of all, concerns pulsating combustion heat generators (TPG).

Известно клапанно-смесительное устройство ТПГ, содержащее блок воздушных обратных клапанов, смесительную трубу со штоком стабилизатора пламени, причем в смесительной трубе выполнены опоясывающий ряд дозирующих отверстий для подачи топливного газа из газового ресивера через обратный газовый клапан и установка свечи зажигания, а завихритель штока стабилизатора пламени расположен на выходе из смесительной трубы на входе в камеру сгорания, при этом клапанно-смесительное устройство снабжено также нагнетателем воздуха для запуска ТПГ (патент RU №2707784, 09.04.2019 г.), данный наиболее близкий аналог взят за прототип.Known valve-mixing device TPG, containing a block of air check valves, a mixing pipe with a flame stabilizer rod, and in the mixing tube there is a girdling series of metering holes for supplying fuel gas from the gas receiver through the gas receiver through the gas check valve and the installation of a spark plug, and a swirler of the flame stabilizer rod located at the outlet of the mixing pipe at the entrance to the combustion chamber, while the valve-mixing device is also equipped with an air blower for starting the TPG (patent RU No. 2707784, 09.04.2019), this closest analogue is taken as a prototype.

Недостатком известного устройства является неполное соответствие требованиям к оборудованию с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемые оболочки «d», предназначенных для применения во взрывоопасных газовых средах.The disadvantage of the known device is incomplete compliance with the requirements for equipment with the type of explosion protection "flameproof enclosures" d "intended for use in explosive gas atmospheres.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении полного соответствия ТПГ требованиям взрывозащиты «взрывонепроницаемые оболочки «d».The technical result to be achieved by the present invention is to ensure full compliance of the TPG with the requirements of explosion protection "explosion-proof enclosures" d ".

Технический результат достигается тем, что в клапанно-смесительном устройстве ТПГ, содержащем блок обратных воздушных клапанов, смесительную трубу со штоком стабилизатора пламени, причем в смесительной трубе выполнены опоясывающий ряд дозирующих отверстий для подачи топливного газа из газового ресивера через обратный газовый клапан и установка свечи зажигания, а завихритель штока стабилизатора пламени расположен на выходе из смесительной трубы и входе камеру сгорания, при этом клапанно-смесительные устройство снабжено нагнетателем воздуха для запуска ТПГ, новым является то, что между блоком обратных воздушных клапанов и торцом смесительной трубы размещен огнепреградитель, состоящий из корпуса с размещенной в нем кассетой, выполненной из навитой полосы проволочной сетки или гофрированного листа, при этом блок обратных воздушных клапанов и огнепреградитель помещены в единый корпус-оболочку, а полость, образованная блоком обратных воздушных клапанов, огнепреградителей и корпусом-оболочкой, соединена с подводом воздуха из нагнетателя воздуха для запуска ТПГ.The technical result is achieved by the fact that in the valve-mixing device TPG, containing a block of air check valves, a mixing pipe with a flame stabilizer rod, and in the mixing pipe there is a surrounding series of metering holes for supplying fuel gas from the gas receiver through the gas check valve and the installation of a spark plug , and the swirler of the flame stabilizer rod is located at the outlet of the mixing pipe and the inlet of the combustion chamber, while the valve-mixing device is equipped with an air blower for starting the TPG, the novelty is that a flame arrester is placed between the block of air check valves and the end of the mixing pipe, consisting of a body with a cassette placed in it, made of a wound strip of wire mesh or corrugated sheet, while the block of air check valves and a flame arrester are placed in a single shell-shell, and the cavity formed by a block of air check valves, flame arresters and a shell-shell , connected to the air supply from the air blower for starting the TPG.

На фиг. 1 представлена блок-схема ТПГ, на фиг. 2 - конструктивная схема клапанно-смесительного устройства ТПГ.FIG. 1 shows a block diagram of the TPG, FIG. 2 - structural diagram of the TPG valve-mixing device.

Клапанно-смесительное устройство 1 ТПГ 2 (фиг. 1) содержит блок обратных воздушных клапанов 3 (фиг. 2), смесительную трубу 4 со штоком стабилизатора пламени 5. В смесительной трубе 4 выполнены опоясывающий ряд 6 дозирующих отверстий 7 для подвода топливного газа из газового ресивера 8 с обратным газовым клапаном 9 и установка свечи зажигания 10. Завихритель 11 штока стабилизатора пламени 5 расположен на выходе 12 из смесительной трубы 4 и соответственно на входе в камеру сгорания 13. Между блоком обратных воздушных клапанов 3 и торцом 14 смесительной трубы 4 размещен огнепреградитель 15, состоящий из корпуса 16 с размещенной в нем кассетой 17, выполненной из навитой полосы проволочной сетки 18 или гофрированного листа. При этом блок обратных воздушных клапанов 3 и огнепреградитель 15 помещены в единый корпус-оболочку 19, а полость 20, образованная блоком обратных воздушных клапанов 3, огнепреградителем 15 и корпусом-оболочкой 19, соединена с подводом 21 воздуха из нагнетателя воздуха 22 для запуска ТПГ.The valve-mixing device 1 TPG 2 (Fig. 1) contains a block of air check valves 3 (Fig. 2), a mixing pipe 4 with a flame stabilizer rod 5. In the mixing pipe 4, a girdling row 6 of metering holes 7 is made for supplying fuel gas from a gas receiver 8 with a gas check valve 9 and the installation of a spark plug 10. Swirler 11 of the flame stabilizer rod 5 is located at the outlet 12 of the mixing pipe 4 and, respectively, at the inlet to the combustion chamber 13. Between the block of air check valves 3 and the end 14 of the mixing pipe 4 there is a flame arrester 15, consisting of a housing 16 with a cassette 17 placed in it, made of a wound strip of wire mesh 18 or a corrugated sheet. In this case, the block of check air valves 3 and a flame arrester 15 are placed in a single shell-shell 19, and the cavity 20 formed by a block of check air valves 3, a flame arrester 15 and a shell-shell 19 is connected to the air supply 21 from the air blower 22 for starting the TPG.

Клапанно-смесительное устройство 1 расположено в зоне 23 подвода воздуха из окружающей среды через воздухозаборную трубу 24 (фиг. 1) ТПГ. Эта зона 23 является взрывоопасной в случае попадания в нее газа извне через воздухозаборную трубу 24 по причине загазованности окружающей среды. На случай потери герметичности блока обратных воздушных клапанов 3 служит огнепреградитель 15, препятствующий проникновению пламени на обратный воздушный клапан 3 и далее в зону 23 при взрыве в камере сгорания 13. Кроме того, реализация подвода 21 воздуха от нагнетателя воздуха 22 в полость 20 исключает возможность проникновения пламени в зону 23 через нагнетатель воздуха 22.The valve-mixing device 1 is located in the zone 23 for supplying air from the environment through the air intake pipe 24 (Fig. 1) of the TPG. This zone 23 is explosive if gas enters it from the outside through the air intake pipe 24 due to the gas pollution of the environment. In case of loss of tightness of the block of check air valves 3, a fire arrester 15 serves, preventing the penetration of flame into the check air valve 3 and further into zone 23 during an explosion in the combustion chamber 13. In addition, the implementation of the supply 21 of air from the air blower 22 into the cavity 20 excludes the possibility of penetration flame into zone 23 through air blower 22.

Перечисленные мероприятия обеспечивают выполнение требования взрывонепроницаемости оболочки согласно ГОСТ IEC60079-1-2013. Следует отметить, что при отсутствии огнепреградителя 15 в рассматриваемом устройстве, для взрыва газа вокруг ТПГ необходимо три события: загазованность окружающей среды и попадание из этой среды взрывоопасной смеси через воздухозаборную трубу 24 в зону 23, неисправность блока обратных воздушных клапанов 3 или нагнетателя воздуха 22 и, собственно, взрыв в камере сгорания 13.The listed measures ensure the fulfillment of the requirements for the explosion-proofness of the enclosure in accordance with GOST IEC60079-1-2013. It should be noted that in the absence of a flame arrester 15 in the device under consideration, for a gas explosion around the TPG, three events are necessary: gas contamination of the environment and the ingress of an explosive mixture from this environment through the air intake pipe 24 into zone 23, a malfunction of the air check valve block 3 or the air blower 22, and , in fact, an explosion in the combustion chamber 13.

Клапанно-смесительное устройство ТПГ работает следующим образом. Для запуска теплогенератора подают напряжение на свечу зажигания 10, включают нагнетатель воздуха 22 и подачу топливного газа через обратный газовый клапан 9 и газовый ресивер 8 на дозирующие отверстия 7. Топливный газ, смешиваясь с потоком воздуха, образует в смесительной трубе 4 топливо-воздушную смесь, которая через вход 12 попадает на завихритель 11 камеры сгорания 13. Одновременно свеча зажигания 10 поджигает предварительно перемешанную топливо-воздушную смесь, образуя очаг горения, который сносится на завихритель 11 стабилизатора пламени 5, где организуется горение.Valve-mixing device TPG operates as follows. To start the heat generator, voltage is applied to the spark plug 10, the air blower 22 is turned on and the fuel gas is supplied through the gas check valve 9 and the gas receiver 8 to the metering holes 7. The fuel gas, mixing with the air flow, forms a fuel-air mixture in the mixing pipe 4, which through the inlet 12 enters the swirler 11 of the combustion chamber 13. At the same time, the spark plug 10 ignites the premixed fuel-air mixture, forming a combustion center, which is carried to the swirler 11 of the flame stabilizer 5, where combustion is organized.

Далее выключают нагнетатель воздуха 22 и свечу зажигания 10, и ТПГ переходит на режим пульсирующего горения с заданной системой резонаторов частотой горения, когда чередуются циклы впуска через обратные клапана 3 и 9 воздуха и газа, возгорания топливо-воздушной смеси в камере сгорания 13 с закрытием клапанов и выхлопа продуктов сгорания из камеры сгорания 13 с последующим разрежением в ней и открытием клапанов 3 и 9 для очередного впуска воздуха и топливного газа.Next, the air blower 22 and the spark plug 10 are turned off, and the TPG switches to a pulsating combustion mode with a given system of resonators with a combustion frequency, when the intake cycles through the check valves 3 and 9 of air and gas alternate, the ignition of the fuel-air mixture in the combustion chamber 13 with the valves closing and the exhaust of combustion products from the combustion chamber 13, followed by a vacuum in it and the opening of valves 3 and 9 for the next intake of air and fuel gas.

В случае взрыва в камере сгорания 13 пламя, попадая через смесительную трубу 4 на огнепреградитель 15, где в узких каналах между слоями проволочной сетки 18 происходит интенсивный теплообмен между потоком газа и стенками этих каналов, в результате чего температура потока газа уменьшается до безопасного значения. Попадание этого газа в зону 23 не вызывает возгорания и взрыва, если в этой зоне окажется взрывоопасная смесь.In the event of an explosion in the combustion chamber 13, the flame entering through the mixing pipe 4 onto the flame arrester 15, where in the narrow channels between the layers of the wire mesh 18 intense heat exchange occurs between the gas flow and the walls of these channels, as a result of which the gas flow temperature decreases to a safe value. If this gas enters zone 23, it will not cause a fire or explosion if an explosive mixture is found in this zone.

Claims

A valve-mixing device of a pulsating combustion heat generator (TPG), containing a block of air check valves, a mixing pipe with a flame stabilizer rod, and a surrounding row of metering holes is made in the mixing pipe for supplying fuel gas from a gas receiver through a gas check valve and installing a spark plug, and the swirler of the flame stabilizer rod is located at the outlet of the mixing pipe and the inlet to the combustion chamber, while the valve-mixing device is equipped with an air blower for starting the TPG, characterized in that a flame arrester is placed between the block of air check valves and the end of the mixing pipe, consisting of a housing with a in it, a cassette made of a wound strip of wire mesh or corrugated sheet, while the block of air check valves and a flame arrester are placed in a single shell-shell, and the cavity formed by a block of air check valves, a flame arrester and a shell-shell, with united with the air supply from the air blower for starting the TPG.