SU1759727A1 - Теплогенератор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к воздухоплаванию , а именно к оборудованию монгольфьера . Целью изобретени   вл етс  повышение экономичности и эксплуатационной надежности . Теплогенератор содержит коллектор 4 с форсунками 5. клапаны и испаритель 3, закрепленные на основании 6, баллон со сжиженным газом. Дл  достижени  цели теплогенератор снабжен двухступенчатыми S-5 эжекторами 25, установленными соосно с форсунками 5, Двухступенчатые эжекторы 25 выполнены в виде большого стакана 15 и размещенного внутри него малого стакана 14, В стенках большого 13 и малого 14 стаканов у их оснований выполнены соответственно тангенциальные каналы 23 и входные окна 24, а основание имеет вид конической поверхности с отбортовкой 21 по контуру. Дл  увеличени  мощности теплогенератор может быть снабжен дополнительным коллектором 18 форсунками 19. Дополнительный коллектор 18 соединен через клапан с жидкостной полостью баллона и расположен между большими стаканами 13 на равном рассто нии от них в плоскости, параллельной плоскости верхнего среза большого стакана, 1 з.п. ф-лы, 7 ил. С

Description

ю

XS

-.

EjE:

Изобретение относитс  к воздухоплаванию , а именно к оборудованию монгольфьера .

Известен теплогенератор дл  монгольфьера , содержащий коллектор с форсунками , клапаны и испаритель, баллон со сжиженным газом 1.

Наиболее близким техническим решением к предложенному  вл етс  теплогенератор , содержащий коллектор с форсунками, клапаны и испаритель, закрепленные на основании, баллон со сжиженным газом 2.

Известное устройство имеет низкую экономичность из-за отсутстви  разветвленной системы стабилизации пламени. В этом случае горение протекает на основе диффузионного смешени  струй топлива с воздухом в затопленном пространстве, следствием чего  вл етс  большое догорание топлива в факеле на длине 2 - 3,5 м от места подачи. Наличие догорани  свидетельствует о низком уровне полноты сгорани , т. е. низкой экономичности. Кроме того, из-за низкого уровн  полноты сгорани  образуетс  много экологически вредных веществ (включа  выбросы конденсата), что недопустимо, т. к. эти продукты после охлаждени  в оболочке монгольфьера спускаютс  и выход т через входное отверстие оболочки на экипаж и пассажиров. Особенно недопустимо попадание жидкого топлива и конденсата в лицо и на голову пилота. Наличие свободных диффузионных струй делает систему чувствительной к внешним услови м, например к боковому ветру, что приводит к отклонению факела и даже его срыву . Особенно это важно в стартовых услови х , когда ветер больше всего вли ет на плам . Срыв пламени приводит к выбросу топлива и его накоплению с последующим воспламенением и возникновением пожара , что снижает эксплуатационную надежность теплогенератора.

Наличие свободной сверхзвуковой топливо-воздушной струи в открытом пространстве  вл етс  источником высокого уровн  шума в корзине и на местности.

Целью изобретени   вл етс  повышение экономичности и эксплуатационной надежности .

Указанна  цель достигаетс  тем, что теплогенератор, содержащий коллектор с форсунками, клапаны и испаритель, закрепленные на основании, баллон со сжиженным газом, снабжен двухступенчатыми эжекторами, установленными соосно с форсунками и выполненными в виде большого стакана и размещен кого внутри него малого

стакана, при этом в стенках большого и малого стаканов у их оснований выполнены соответственно тангенциальные каналы и входные окна, а основание имеет вид конической поверхности с отбортовкой по контуру.

Кроме того, теплогенератор снабжен дополнительным коллектором с форсунками , соединенным через клапан с жидкостной полостью баллона и расположенным между большими стаканами на равном рассто нии от каждого из них, в плоскости, параллельной плоскости верхнего среза большого стакана.

В результате наличи  совокупности отличительных признаков, функционально св занных со всеми остальными признаками , возникает новое свойство устройства, состо щее в обеспечении более высокой

полноты сгорани , увеличенной площади факела, отделении высокоскоростных струй от непосредственного контакта с окружающей средой, защите пилота от попадани  топлива в лицо.

На фиг. 1 показан монгольфьер с предлагаемым теплогенератором; на фиг. 2 - теплогенератор; на фиг. 3 - вид А на фиг, 2; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг. 5 - сечение В-В на фиг. 4; на фиг. 6 - принципизльн з  схема регулировани  предлагаемого теплогенератора; на фиг. 7 - схема предлагаемого теплогенератора,

Теплогенератор 1 содержит баллон 2 со

сжиженным газом, испаритель 3, коллектор 4 с форсунками 5, основание 6, укрепленное на стойках 7 корзины 8 и св занное тросами 9 с оболочкой 10. На основании б с помощью стоек 11 и винтов 12 закреплен испаритель 3. Кроме того, на основании 6 закреплены коллектор 4, большие стаканы 13, малые стаканы 14, чашки 15, корпус клапанов 16. На корпусе клапанов 16 установлены пилотска  горелка 17 и

дополнительный коллектор 18с форсунками 19. Основание 6 выполнено в виде конической поверхности с высшей точкой 20, отбортовкой 21, низшими точками 22. Большие стаканы 13 имеют тангенциальные каналы 23. Малые стаканы 14 имеют входные окна 24. Форсунки 5, большие стаканы 13 и малые стаканы 14 образуют двухступенчатый эжектор 25 с первой ступенью 26 и второй ступенью 27, В корпусе клапанов 16

размещены клапаны 28, 29, 30, имеющие ручки управлений 31, 32, 33, 34. Баллон 2 имеет газовую полость 35 и жидкостную полость 36. Теплогенератор имеет манометр 37, устройство розжига 38, факел 39, факел 40. На схеме теплогенератора даны следующие

обозначени : Di - диаметр факела теплогенератора; D2 - диаметр факела из двухступенчатого эжектора: Оз - диаметр факела без эжектора; DA - диаметр форсажного Факела; Е -- плоскость выхода эжектора; Hi - рассто ние от плоскости Е до испарител  3; - рассто ние от плоскости Е до дополнительного коллектора 18.

Предлагаемое устройство работает следующим образом.

Ручкой 31 клапана 28 открывают подачу газа из газовой полости 35 баллона 2 в пилотскую горелку 17 и одновременно включают устройство розжига 38 (пьезоэлектрический воспламенитель, зажигалка, спички, элехт- ронное устройство и т. п.). Ручкой 34 регулируют величину и стабильность факела пилотской горелки 17, Затем ручкой 33 клепана 30 открывают подачу жидкости из жидкостной полости 36 баллона 2 в испаритель 3 и далее в коллектор 4 и форсунки 5. Выход щее из форсунок 5 топливо воспламен етс  от факела пилотской горелки 17, температура вокруг испарител  3 увеличиваетс , жидкое топливо превращаетс  в газообразное в ис- парителе 3, и теплогенератор 1 выходит на режим с высокой степенью полноты сгорани . С момента розжига теплогенератора 1 начинает работать и двухступенчатый эжектор 25. В первой ступени 26 эжектора 25 газообразное топливо (активна  среда) истекает из форсунок 5 во внутреннюю полость малых стаканов 14,эжектиру  воздух (пассивную среду) через окна 24.

Обмен энергией между активной и пас- сивной средами происходит внутри малых стаканов 14. Перв-а  ступень 26 эжектора 25 обладает высокой степенью эжекции и обеспечивает разрежение до 0,3 ... 0,4 эти. Поэтому капли топлива, выбрасываемые из форсунок 5 в момент розжига теплогенератора , или капли сконденсировавшейс  влаги , стекающие по конусной поверхности 20 основани  6 и попадающие через окна 22 в чашки 15, моментально отсасываютс  во внутреннюю полость малых стаканов 14 и увлекаютс  активной средой. Отбортовка21 способствует гарантированному стеканию капель в чашки 15. Таким образом, лицо и голова пилота защищены от попадани  топ- лива и влаги при работе теплогенератора. Истекающий из малых стаканов 14 газ  вл етс  активной средой дл  второй ступени 27 эжектора 25. Он эжектирует воздух через тангенциальные каналы 23, закручива  по- ток. Втора  ступень 27 эжектора 25 имеет низкую степень эжекции и обеспечивает формирование факела на выходе из эжектора и высокую полноту сгорани .

Эжектор 25 обеспечивает высокую устойчивость пламени к боковому ветру. И это особенно важно во врем  стартового заполнени  оболочки 10, когда она находитс  s горизонтальном положении и в нее подаетс  гор чий воздух. Поэтому отклонение пламени может привести к прожигу оболочки 10. При необходимости увеличени  мощности теплогенератора, например, в полете в зонзх с повышенной турбулентностью или дл  увеличени  скороподъемности ручкой 32 открывают клапан 29 и подают топливо а дополнительный коллектор 18. В этом случае вместе с основным топливом, выход щим из форсунок 5, сжигаетс  дополнительное топливо , выход щее из форсунок 19. В результате мощность теплогенератора увеличиваетс .

Преимущество предлагаемого технического решени  перед прототипом, прин тым также в качестве базового объекта, состоит в повышении экономичности и эксплуатационной надежности. Повышение экономичности теплогенератора обеспечено за счет подготовки топливо-воздушной смеси в эжекторе, т. е. более высокой полноты сгорани . Повышение эксплуатационной надежности теплогенератора обеспечено за счет высокой устойчивости пламени к боковому ветру. Кроме того, исключено попадание в лицо пилоту топлива и влаги, что повышает надежность системы пилот-машина.

Следует отметить еще одно преимущество изобретени  - снижение шума при горении , которое обеспечено наличием эжектора, т. к. высокоскоростна  стру  газа закрыта корпусом эжектора, а шум непосредственно св зан с уровнем скорости на выходе. Кроме того, закрутка потока во второй ступени эжектора приводит к увеличенной поперечной площади факела (т. е. меньшей скорости потока), что при посто нном теплоподеоде значительно снижает шум,

Снижение шума при горении повышает надежность полета, т. к, уменьшаетс  утомл емость пилота.

Кроме того, предлагаемое устройство по сравнению с прототипом имеет меньшую массу и габариты, т. к. закрутка потока DO второй ступени эжекторе приводит к тому, что факел выходит с диаметром Da, значительно большим диаметра Оз. что позволчет омыть испаритель как с внутренней, так и с внешней стороны (диаметр Di) с одновременным сокращением размера Hi. Это уменьшает массу и габариты устройства.

Следует отметить, что снижение шума при горении благопри тно вли ет на окружающую среду, например полет монгольфьера на малой высоте не беспокоит пасущее- «   стадо коров.

Claims (2)

1. Теплогенератор преимущество дл  монгольфьера, содержащий коллектор с форсунками, клапаны и испаритель, закрепленные на основании, баллон со сжиженным газом, отличающийс  тем, что, с целью повышени  экономичности и эксплуа- i ационной надежности, он снабжен двухступенчатыми эжекторами, установленными соосно с форсунками и выполненными в виде большого стакана и размещенного внутри не10

Фиг.

го малого стакана, при этом в стенках большого и малого стаканов у их оснований выполнены соответственно тангенциальные каналы и входные окна, а основание имеет

вид конической поверхности с отбортовкой по контуру,

2. Теплогенератор по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью увеличени  мощности, он снабжен дополнительным

коллектором с форсунками, соединенным через клапан с жидкостной полостью баллона и расположенным между большими стаканами на равном рассто нии от каждого из них в плоскости параллельной плоскости

верхнего среза большого стакана.

JJ

Фиг. 2

3 3 111 -r 18 19 17

 

Фиг5

вид А

фигЗ

фиг.6

(риг. 7