Устройство пульсирующего горения с гашением вибраций Pulsed combustion device with vibration damping
Область техники Technical field
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в системах отопления, в частности в водонагревателях The invention relates to the field of energy and can be used in heating systems, in particular in water heaters
5 или бойлерах; в системах утилизации, работающих на сжигании попутного газа; в системах выработки электрической энергии. 5 or boilers; in utilization systems working on the flaring of associated gas; in electric power generation systems.
Предыдущий уровень техники Prior art
Устройства пульсирующего горения известны высоким коэффициентом полезного действия и малыми габаритами и массой на0 единицу мощности. Однако при работе они создают высокий уровень вибраций в месте установки, в гидравлической системе теплоносителя, в системе дымоудаления, в системе подачи воздуха. Вибрации приводят к снижению ресурса оборудования, высокому уровню шума и другим нежелательным следствиям. Вибрации могут распространятся в 5 помещения, которые расположены далеко от устройства пульсирующего горения. Вибрации значительно ухудшают среду обитания человека. Pulsed combustion devices are known for their high efficiency and small size and mass per 0 unit of power. However, during operation, they create a high level of vibration at the installation site, in the hydraulic fluid system, in the smoke exhaust system, in the air supply system. Vibrations lead to reduced equipment life, high noise levels and other undesirable effects. Vibrations can spread to 5 rooms, which are located far from the pulsating combustion device. Vibrations significantly degrade the human environment.
Предпринимаются меры по снижению вибраций, создаваемых устройствами пульсирующего горения. В патенте US 4919085 для0 понижения вибраций устройства пульсирующего горения в ограждении воздушного клапана применяют песок. Компания FULTON, в руководстве Fulton Pulse HW (PHW) Fully Condensing Hydronic Boiler User Manual, Page 11: How to install elastomer cube isolation mounts Measures are being taken to reduce the vibrations generated by pulsating combustion devices. In US Pat. No. 4,919,085, sand is used to reduce the vibrations of a pulsating combustion device in an air valve enclosure. FULTON, in the Fulton Pulse HW (PHW) Fully Condensing Hydronic Boiler User Manual, Page 11: How to install elastomer cube isolation mounts
указывает на необходимость устанавливать виброизоляторы при монтаже устройств пульсирующего горения indicates the need to install vibration isolators when installing pulsating combustion devices
(http://www.manualsdir.com/manuals/345492/fulton-pulse-hw-phw-fully- condensing-hvdronic-boiler.html?page=T 1
Наиболее близким к предложенному является устройство пульсирующего горения по патенту US 4259928, в котором в канале подачи воздуха воздушный цилиндр, содержащий воздушный обратный клапан, соединен с крышкой устройства пульсирующего горения посредством виброизолятора, кроме того, в канале отвода дымовых газов выхлопной цилиндр соединен с выхлопной трубой посредством виброизолятора, а также весь котел установлен на опорных виброизоляторах. (http://www.manualsdir.com/manuals/345492/fulton-pulse-hw-phw-fully- condensing-hvdronic-boiler.html? page = T 1 Closest to the proposed is the pulsating combustion device according to the patent US 4259928, in which in the air supply channel an air cylinder containing an air check valve is connected to the cover of the pulsating combustion device by means of a vibration isolator, in addition, in the exhaust gas channel, the exhaust cylinder is connected to the exhaust pipe by means of a vibration isolator, as well as the entire boiler is mounted on supporting vibration isolators.
Хотя не все производители указывают на необходимость подключения устройств пульсирующего горения к гидравлической системе теплоносителя с применением виброизоляторов, специалистам в данной области такая необходимость очевидна. Although not all manufacturers indicate the need to connect pulsating combustion devices to the hydraulic fluid system using vibration isolators, such a need is obvious to specialists in this field.
Используемые меры не дают желаемого результата и могут быть значительно улучшены. The measures used do not give the desired result and can be significantly improved.
Сущность изобретения SUMMARY OF THE INVENTION
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является снижение уровня вибраций в устройствах пульсирующего горения путем снижения уровня вибраций, создаваемых обратным клапаном газовой среды. The technical problem solved by the present invention is to reduce the level of vibration in pulsed combustion devices by reducing the level of vibration created by the check valve of the gas environment.
Техническая проблема решается устройством пульсирующего горения, содержащим камеру для теплоносителя, размещенные в камере для теплоносителя камеру сгорания и соединенную с ней по меньшей мере одну резонансную трубу, систему подачи воздуха и горючего газа, соединенную с камерой сгорания, включающую по меньшей мере один обратный клапан газовой среды и по меньшей мере одну камеру ограждения по меньшей мере одного обратного клапана газовой среды, в котором, согласно изобретению, по меньшей мере один обратный клапан газовой среды связан непосредственно или
опосредованно с камерой для теплоносителя с помощью виброизолятора. The technical problem is solved by a pulsating combustion device containing a coolant chamber, a combustion chamber located in the coolant chamber and at least one resonant tube connected to it, an air and combustible gas supply system connected to the combustion chamber, including at least one gas check valve medium and at least one fencing chamber of at least one gas valve, in which, according to the invention, at least one gas valve is connected directly or indirectly with the camera for the coolant using a vibration isolator.
Камера для теплоносителя представляет собой сосуд для жидкого теплоносителя либо камеру для газообразного теплоносителя. The coolant chamber is a vessel for a liquid coolant or a chamber for a gaseous coolant.
Возможен вариант выполнения, в котором устройство содержит по меньшей мере один обратный клапан газовой среды, который представляет собой обратный клапан горючей смеси, и по меньшей мере одну камеру ограждения указанного обратного клапана. An embodiment is possible in which the device comprises at least one check valve of the gaseous medium, which is a check valve of the combustible mixture, and at least one enclosure of said check valve.
В другом варианте выполнения устройство содержит по меньшей мере два обратных клапана газовой среды, по меньшей мере один из которых представляет собой обратный клапан воздуха, и по меньшей мере один из которых представляет собой обратный клапан горючего газа, и по меньшей мере две камеры ограждения соответственно обратного клапана воздуха и обратного клапана горючего газа. In another embodiment, the device comprises at least two check valves of the gaseous medium, at least one of which is a check valve of air, and at least one of which is a check valve of combustible gas, and at least two enclosure chambers, respectively air valve and flammable gas check valve.
В частных случаях выполнения устройства по меньшей мере один обратный клапан газовой среды представляет собой механический обратный клапан либо динамический обратный клапан. In particular cases of the device, at least one check valve of the gaseous medium is a mechanical check valve or a dynamic check valve.
Возможны различные варианты выполнения связи обратных клапанов с камерой для теплоносителя через виброизоляторы. There are various options for the communication of check valves with a chamber for the coolant through vibration isolators.
Возможен вариант, когда по меньшей мере один обратный клапан газовой среды связан с камерой для теплоносителя с помощью виброизолятора непосредственно, при этом стенка по меньшей мере одного обратного клапана газовой среды со стороны выхода соединена с помощью виброизолятора со стенкой камеры для теплоносителя, смежной с входным патрубком камеры сгорания. It is possible that at least one check valve of the gas medium is connected directly to the chamber for the coolant by means of a vibration isolator, while the wall of at least one check valve of the gas medium from the outlet side is connected by means of a vibration isolator to the wall of the coolant chamber adjacent to the inlet pipe combustion chambers.
Также возможен вариант, когда по меньшей мере один обратный клапан газовой среды связан с камерой для теплоносителя с помощью
виброизолятора опосредованно через камеру сгорания, при этом по меныпей мере один обратный клапан газовой среды соединен своим выходом с камерой сгорания двумя патрубками, которые соединены друг с другом с помощью виброизолятора. It is also possible that at least one check valve of the gaseous medium is connected to the coolant chamber with the vibration isolator indirectly through the combustion chamber, while at least one check valve of the gaseous medium is connected by its outlet to the combustion chamber by two nozzles that are connected to each other by means of a vibration isolator.
Еще один вариант выполнения изобретения таков, что по меньшей мере один обратный клапан газовой среды связан с камерой для теплоносителя с помощью виброизолятора опосредованно через свою камеру ограждения, при этом по меньшей мере один обратный клапан газовой среды соединен своим выходом с камерой ограждения двумя патрубками, которые соединены друг с другом с помощью виброизолятора. Another embodiment of the invention is such that at least one non-return valve of the gaseous medium is connected to the chamber for the coolant by means of a vibration isolator indirectly through its enclosure, while at least one non-return valve of the gas medium is connected by its outlet to the enclosure by two nozzles, which connected to each other with a vibration isolator.
При наличии обратных клапанов воздуха и горючего газа возможен вариант, в котором по меньшей мере один обратный клапан воздуха связан с камерой для теплоносителя с помощью виброизолятора опосредованно через камеру ограждения по меньшей мере одного обратного клапана горючего газа, при этом по меньшей мере один обратный клапан воздуха соединен своим выходом с камерой ограждения по меньшей мере одного обратного клапана горючего газа двумя патрубками, которые соединены друг с другом с помощью виброизолятора In the presence of air and combustible gas check valves, a variant is possible in which at least one air check valve is connected to the coolant chamber by means of a vibration isolator indirectly through the enclosure of at least one combustible gas check valve, and at least one air check valve connected by its outlet to the enclosure of the at least one flammable gas check valve with two nozzles that are connected to each other by means of a vibration isolator
Также возможен другой вариант, в котором по меньшей мере один обратный клапан воздуха связан с камерой для теплоносителя с помощью виброизолятора опосредованно через соединенные друг с другом камеру ограждения обратного клапана воздуха и через камеру ограждения обратного клапана горючего газа, при этом обратный клапан воздуха соединен своим входом с камерой ограждения обратного клапана воздуха двумя патрубками, которые соединены друг с другом с помощью виброизолятора.
Возможен еще один вариант, в котором по меньшей мере один обратный клапан воздуха связан с камерой для теплоносителя с помощью виброизолятора опосредованно через камеру ограждения обратного клапана воздуха и через камеру ограждения обратного клапана горючего газа, при этом обратный клапан воздуха соединен своим входом с камерой ограждения обратного клапан воздуха, которая соединена с камерой ограждения обратного клапана горючего газа двумя патрубками, которые соединены друг с другом с помощью виброизолятора. Another option is also possible in which at least one air check valve is connected to the coolant chamber by means of a vibration isolator indirectly through the fencing chamber of the air check valve and through the fencing chamber of the check valve of combustible gas, the air check valve being connected to its inlet with the fencing chamber of the non-return air valve with two nozzles that are connected to each other by means of a vibration isolator. Another option is possible in which at least one air check valve is connected to the coolant chamber using a vibration isolator indirectly through the air check valve enclosure and through the combustible gas check valve enclosure, wherein the air check valve is connected by its inlet to the check chamber an air valve that is connected to the fencing chamber of the check valve of the combustible gas with two nozzles that are connected to each other using a vibration isolator.
Также возможен вариант, в котором по меньшей мере один обратный клапан воздуха связан с камерой для теплоносителя с помощью первого виброизолятора опосредованно через камеру сгорания, при этом по меньшей мере один обратный клапан воздуха связан непосредственно или через камеру ограждения обратного клапана горючего газа с камерой сгорания, которая соединена с камерой для теплоносителя с помощью первого виброизолятора. It is also possible that at least one air check valve is connected to the coolant chamber through the first vibration isolator indirectly through the combustion chamber, wherein at least one air check valve is connected directly or through the enclosure of the combustible gas check valve to the combustion chamber, which is connected to the camera for the coolant using the first vibration isolator.
Еще возможен вариант, в котором по меньшей мере один обратный клапан воздуха дополнительно связан с камерой для теплоносителя с помощью по меньшей мере одного второго виброизолятора опосредованно через по меньшей мере одну резонансную трубу, при этом конец по меньшей мере одной резонансной трубы соединен с камерой для теплоносителя с помощью по меньшей мере одной соответствующего второго виброизолятора. Another option is possible in which at least one air check valve is additionally connected to the coolant chamber by means of at least one second vibration isolator indirectly through at least one resonance tube, wherein the end of the at least one resonance tube is connected to the coolant chamber using at least one corresponding second vibration isolator.
Виброизолятор может иметь различные формы выполнения. Преимущественно виброизолятор представляет собой цилиндрический элемент с по меньшей мере одним гофром или цилиндрический элемент из эластичного материала.
Для усиления эффекта снижения уровня вибраций в устройстве могут использоваться гасители ударной волны. По потоку газовой среды на входе и/или выходе по меньшей мере одного обратного клапана газовой среды может быть установлен по меньшей мере один гаситель ударной волны, жестко соединенный с соответствующим обратным клапаном. The vibration isolator may take various forms. Advantageously, the vibration isolator is a cylindrical element with at least one corrugation or a cylindrical element of elastic material. To enhance the effect of reducing the level of vibration in the device, shock absorbers can be used. At least one shock absorber, rigidly connected to the corresponding non-return valve, can be installed in the gas stream at the inlet and / or outlet of at least one check valve of the gas medium.
В одном варианте выполнения по меньшей мере один гаситель ударной волны представляет собой акустический фильтр нижних частот, имеющий частоту среза выше частоты пульсаций горения устройства пульсирующего горения. In one embodiment, the at least one shock absorber is an acoustic lowpass filter having a cutoff frequency higher than the burning pulsation frequency of the pulsating burning device.
При этом акустический фильтр нижних частот представляет собой камеру с входом в виде отверстия или щели и с выходом в виде отверстия, или щели, или патрубка. In this case, the acoustic low-pass filter is a chamber with an entrance in the form of an opening or a gap and with an exit in the form of an opening, or a gap, or a pipe.
В другом варианте выполнения по меньшей мере один гаситель ударной волны представляет собой участок канала газовой среды в виде изогнутой трубы, образующей поворот канала. In another embodiment, at least one shock absorber is a portion of the channel of the gaseous medium in the form of a curved pipe forming a rotation of the channel.
Еще в одном варианте выполнения по меньшей мере один гаситель ударной волны представляет собой перфорированный лист, или лист металловойлока, или сплошной лист, установленный с зазором относительно стенок канала. In yet another embodiment, the at least one shock absorber is a perforated sheet, or a metal metal sheet, or a solid sheet that is installed with a gap relative to the walls of the channel.
Возможен вариант выполнения, в котором акустический фильтр нижних частот включает размещенный в камере перфорированный лист, или лист металловойлока, или сплошной лист, установленный с зазором относительно стенок канала. An embodiment is possible in which the acoustic low-pass filter includes a perforated sheet placed in the chamber, or a metal lock sheet, or a continuous sheet mounted with a gap relative to the channel walls.
Целесообразно на стенках по меньшей мере одного гасителя ударной волны размещать звукопоглощающий материал. It is advisable to place sound-absorbing material on the walls of at least one shock absorber.
Возможно выполнение устройства, при котором по меньшей мере один обратный клапан газовой среды с жестко соединенным с
ним гасителем ударной волны фиксирован в необходимом положении в пространстве с помощью упругих элементов. It is possible to implement a device in which at least one check valve of the gas medium is rigidly connected to the shock absorber is fixed in the required position in space using elastic elements.
Предпочтительно, чтобы мембраны по меньшей мере одного механического обратного клапана газовой среды были подпружинены в направлении закрытия. Preferably, the membranes of at least one mechanical gas valve are spring-loaded in the closing direction.
Также возможен вариант выполнения устройства, в котором по меньшей мере один обратный клапан газовой среды сообщен с камерой сгорания с помощью трубы, а между трубой и виброизолятором расположены коаксиальные патрубки, соединенные друг с другом с образованием лабиринта с входным отверстием, выполненным в указанной трубе. An embodiment of the device is also possible in which at least one non-return valve of the gaseous medium is in communication with the combustion chamber by means of a pipe, and between the pipe and the vibration isolator there are coaxial pipes connected to each other to form a labyrinth with an inlet made in the pipe.
Актуальной проблемой устройств пульсирующего горения являются значительные вибрации и шум при работе. Применяемые глушители в каналах отвода дымовых газов и поставки воздуха, а также виброизоляция устройства пульсирующего горения от места установки и от гидравлической системы, дают невысокий результат. При этом, несмотря на применяемые глушители и виброизоляторы, остается высокий уровень шума, создаваемый значительным уровнем вибрации элементов конструкции устройства пульсирующего горения. The actual problem of pulsating combustion devices is significant vibration and noise during operation. The silencers used in the flue gas exhaust and air supply channels, as well as the vibration isolation of the pulsating combustion device from the installation site and from the hydraulic system, give a low result. At the same time, despite the silencers and vibration isolators used, there remains a high level of noise created by a significant level of vibration of the structural elements of the pulsating combustion device.
Специалистам в области пульсирующего горения очевидно, что основным источником вибраций и акустического шума в установках пульсирующего горения является камера сгорания, в которой как принято считать, согласно описанию патента US 4919085, происходит взрывное горение. Specialists in the field of pulsating combustion, it is obvious that the main source of vibration and acoustic noise in pulsed combustion installations is a combustion chamber, in which, as is commonly believed, according to the description of patent US 4919085, explosive combustion occurs.
В результате проведенных исследований было обнаружено, что в процессе работы устройств пульсирующего горения камерой сгорания создаются незначительные вибрации многократно ниже разрешенного уровня и, соответственно, создаваемый этими
вибрациями акустический шум также значительно ниже разрешенного уровня. В устройствах пульсирующего горения единственным источником значительных вибраций и создаваемого этими вибрациями акустического шума являются обратные клапаны газовых сред. As a result of the studies, it was found that during the operation of pulsed combustion devices by the combustion chamber, minor vibrations are created many times lower than the allowed level and, accordingly, created by these By vibration, acoustic noise is also well below the permitted level. In pulsating combustion devices, the only source of significant vibrations and the acoustic noise generated by these vibrations are gas check valves.
При работе устройств пульсирующего горения обратными клапанами газовых сред образуется крутой фронт изменения скорости и давления газового потока, который по своим свойствам похож на ударную волну. Далее для этого явления используется термин «ударная волна». Ударная волна является источником вибраций и шума высокой интенсивности. Таким образом, при работе устройства пульсирующего горения создаются дополнительные вибрация и шум высокой интенсивности от ударной волны. During the operation of pulsating combustion devices by non-return valves of gas media, a steep front of change in the velocity and pressure of the gas stream is formed, which in its properties resembles a shock wave. Further, the term "shock wave" is used for this phenomenon. The shock wave is a source of vibration and high intensity noise. Thus, during the operation of the pulsating combustion device, additional vibration and high-intensity noise from the shock wave are created.
В устройствах пульсирующего горения ударная волна формируется обратными клапанами. Наибольшее воздействие ударная волна оказывает на стенки обратного клапана, в котором она образуется. Это воздействие подобно удару твердым предметом и создает вибрации высокой интенсивности стенок клапана. In pulsed combustion devices, a shock wave is generated by check valves. The shock wave has the greatest effect on the walls of the check valve in which it forms. This effect is similar to shock with a solid object and creates high-intensity vibrations of the valve walls.
В устройствах пульсирующего горения могут применяться аэродинамические обратные клапаны и механические обратные клапаны. Образование ударной волны в динамическом обратном клапане происходит при обратном потоке дымовых газов при торможении и столкновении встречных потоков газа, которые усиливаются тем, что скорость задних частиц больше скорости передних частиц, при этом крутизна изменения скорости потока увеличивается, что создает ударную волну. Pulsed combustion devices may use aerodynamic check valves and mechanical check valves. The formation of a shock wave in a dynamic non-return valve occurs during the reverse flow of flue gases during braking and collision of oncoming gas flows, which are amplified by the fact that the speed of the rear particles is greater than the speed of the front particles, while the steepness of the change in the flow velocity increases, which creates a shock wave.
Образование ударной волны в механическом обратном клапане по своей природе похоже на образование ударной волны в динамическом обратном клапане. Ударная волна в механическом
обратном клапане создается при мгновенном торможении обратного потока газа. The formation of a shock wave in a mechanical check valve is similar in nature to the formation of a shock wave in a dynamic check valve. Shock wave in mechanical a non-return valve is created during instantaneous braking of the reverse gas flow.
В различных областях техники известно, что обратные клапаны могут создавать вибрации и акустический шум. Эти вибрации создаются при ударе запирающего подвижного элемента обратного клапана по неподвижному корпусу обратного клапана, при этом создаются вибрация и шум. It is known in various technical fields that check valves can generate vibrations and acoustic noise. These vibrations are created when the locking movable element of the check valve strikes the stationary body of the check valve, and vibration and noise are created.
Специалистам очевидно, что подвижный элемент клапана способен создать вибрации от удара подвижного элемента по неподвижному корпусу обратного клапана. Однако в устройствах пульсирующего горения вибрации создаются внезапным изменением скорости газового потока. It will be apparent to those skilled in the art that the movable element of the valve is capable of creating vibrations from the impact of the movable element on the fixed body of the check valve. However, in pulsed combustion devices, vibrations are generated by a sudden change in gas flow rate.
Для специалистов по устройствам пульсирующего горения единственным очевидным источником вибрации и акустического шума является взрывное горение в камере сгорания. For specialists in pulsating combustion devices, the only obvious source of vibration and acoustic noise is explosive combustion in a combustion chamber.
Согласно настоящему изобретению снижение вибрации и создаваемого этими вибрациями акустического шума, достигается установкой вибролизолятора между обратным клапаном газовой среды и камерой для теплоносителя. Такое решение применения и места установки виброизолятора не является очевидным для специалистов пульсирующего горения, поскольку воздействие изменения скорости газовых потоков в обратном клапане газовой среды не рассматриваются, а очевидным источником вибраций считается только взрывное горение в камере сгорания According to the present invention, the reduction of vibration and acoustic noise generated by these vibrations is achieved by installing a vibration isolator between the check valve of the gas medium and the coolant chamber. Such a solution to the application and installation location of the vibration isolator is not obvious to specialists in pulsating combustion, since the effects of changes in the velocity of gas flows in the gas check valve are not considered, and only explosive combustion in the combustion chamber is considered the obvious source of vibration
Ударная волна создается обратным клапаном. На примере механического обратного клапана газовой среды ударная волна образуется следующим образом. При закрытии механического обратного клапана производится перемещение мембран из положения
открытого состояния клапана в положение закрытого состояния клапана обратным потоком газа. В момент достижения мембранами положения закрытого состояния клапана, поток газа быстро, практически мгновенно останавливается, что создает ударную волну вThe shock wave is generated by a check valve. On the example of a mechanical check valve of a gaseous medium, a shock wave is generated as follows. When closing the mechanical check valve, the membranes are moved from the position open state of the valve to the closed position of the valve by the reverse gas flow. When the membranes reach the closed position of the valve, the gas flow quickly, almost instantly stops, which creates a shock wave in
5 газе, подобно образованию гидроудара при закрытии обратного гидравлического клапана. При этом на одной стороне обратного механического клапана происходит скачок повышения давления, а на другой стороне клапана происходит скачок понижения давления. Клапан испытывает воздействие, подобное удару твердым предметом, 0 стенки клапана вибрируют на собственных резонансных частотах. В газовой среде в обе стороны от обратного клапана распространяется ударная волна, которая является источником вибраций и шума высокой интенсивности. Ударная волна обладает большой энергией, длится короткое время и имеет короткий фронт. На каждом рабочем периоде5 пульсаций расхода газа образуется ударная волна. Время формирования ударной волны и ее переходных процессов многократно меньше рабочего периода пульсаций расхода газа. Поэтому каждая отдельная ударная волна ведет себя как одиночное воздействие. 5 gas, similar to the formation of water hammer when closing the check valve. In this case, a pressure increase jump occurs on one side of the non-return mechanical valve, and a pressure decrease jump occurs on the other side of the valve. The valve experiences a similar impact with a solid object, 0 the valve walls vibrate at their own resonant frequencies. In a gas environment, a shock wave propagates to both sides of the check valve, which is a source of vibration and high intensity noise. The shock wave has great energy, lasts a short time and has a short front. At each working period of 5 pulsations of the gas flow, a shock wave is formed. The formation time of a shock wave and its transients is many times shorter than the working period of gas flow pulsations. Therefore, each individual shock wave behaves as a single impact.
Перечень чертежей List of drawings
0 На фиг. 1 показан механический обратный клапан газовой среды в разрезе. 0 in FIG. 1 shows a sectional view of a mechanical gas check valve.
На фиг. 2 - графики колебаний расхода и давления газа при его прохождении через обратный клапан. In FIG. 2 - graphs of fluctuations in gas flow and pressure as it passes through the check valve.
На фиг. 3 - устройство пульсирующего горения с виброизоляцией обратных клапанов воздуха и горючего газа, вариант с размещением виброизолятора между каждым из обратных клапанов и камерой сгорания.
На фиг. 4 - устройство пульсирующего горения с виброизоляцией обратного клапана горючей смеси, вариант с непосредственной связью обратного клапана и камеры с теплоносителем через опорный виброизолятор. In FIG. 3 - a pulsed combustion device with vibration isolation of air and combustible gas check valves, an embodiment with a vibration isolator between each of the check valves and the combustion chamber. In FIG. 4 - a device of pulsating combustion with vibration isolation of the check valve of the combustible mixture, an option with direct connection of the check valve and the chamber with the coolant through the reference vibration isolator.
На фиг. 5 - устройство пульсирующего горения с двумя обратными клапанами горючей смеси с виброизоляцией каждого обратного клапана горючей смеси. Вариант с размещением виброизолятора между обратным клапаном и камерой ограждения. In FIG. 5 - a pulsed combustion device with two check valves of the combustible mixture with vibration isolation of each check valve of the combustible mixture. Option to place a vibration isolator between the check valve and the enclosure.
На фиг. 6 - устройство пульсирующего горения с виброизоляцией четырех обратных клапанов воздуха и четырех обратных клапанов горючего газа. In FIG. 6 - a pulsed combustion device with vibration isolation of four air check valves and four combustible gas check valves.
На фиг. 7 - разрез по А-А на фиг. 6 при размещении четырех обратных клапанов горючего газа в одной камере ограждения. In FIG. 7 is a section along AA in FIG. 6 when placing four flammable gas check valves in one enclosure.
На фиг. 8 - разрез по А-А на фиг. 6 при размещении четырех обратных клапанов горючего газа в разных камерах ограждения. In FIG. 8 is a section along AA in FIG. 6 when placing four flammable gas check valves in different enclosure chambers.
На фиг. 9 - разрез по Б-Б на фиг. 6 при размещении четырех обратных клапанов воздуха в одной камере ограждения. In FIG. 9 is a section along BB in FIG. 6 when placing four air check valves in one enclosure.
На фиг. 10 - разрез по Б-Б на фиг. 6 при размещении четырех обратных клапанов воздуха в разных камерах ограждения. In FIG. 10 is a section along BB in FIG. 6 when placing four air check valves in different fencing chambers.
На фиг. 11 - то же, что на фиг. 6, с одним обратным клапаном воздуха и с одним обратным клапаном горючего газа. In FIG. 11 is the same as in FIG. 6, with one air check valve and one combustible gas check valve.
На фиг. 12 - устройство пульсирующего горения с виброизоляцией обратных клапанов воздуха и горючего газа, вариант с размещением виброизолятора между входом обратного клапана воздуха и камерой ограждения обратного клапана воздуха. In FIG. 12 is a pulsating combustion device with vibration isolation of air and combustible gas check valves, an option for placing a vibration isolator between the air check valve inlet and the air check valve enclosure.
На фиг. 13 - устройство пульсирующего горения с виброизоляцией обратных клапанов воздуха и горючего газа, вариант с
размещением виброизолятора между камерами ограждения обратного клапана воздуха и обратного клапана горючей смеси. In FIG. 13 - pulsating combustion device with vibration isolation of air and combustible gas check valves, option c placement of a vibration isolator between the fencing chambers of the non-return air valve and the non-return valve of the combustible mixture.
На фиг. 14 - устройство пульсирующего горения с виброизоляцией аэродинамического обратного клапана воздуха, вариант с размещением одного виброизолятора между камерой сгорания и камерой для теплоносителя и другого виброизолятора между резонансной трубой и камерой для теплоносителя. In FIG. 14 - a pulsed combustion device with vibration isolation of an aerodynamic air check valve, an option for placing one vibration isolator between the combustion chamber and the coolant chamber and another vibration isolator between the resonant tube and the coolant chamber.
На фиг. 15 - устройство пульсирующего горения с виброизоляцией обратных клапанов воздуха и горючего газа, вариант с последовательным размещением двух виброизоляторов, между обратным воздушным клапаном и камерой ограждения воздушного клапана и между камерой ограждения воздушного клапана и ограждением обратного клапана горючего газа. In FIG. 15 is a pulsating combustion device with vibration isolation of air and combustible gas check valves, an option with sequentially placing two vibration isolators between the air check valve and the air valve guard chamber and between the air valve guard chamber and the combustible gas check valve guard.
На фиг. 16 - устройство пульсирующего горения с виброизоляцией обратных клапанов воздуха и горючего газа, вариант с размещением лабиринта между виброизолятором и трубой подачи воздуха в камеру сгорания. In FIG. 16 - a pulsed combustion device with vibration isolation of air and combustible gas check valves, an option with a labyrinth between the vibration isolator and the air supply pipe to the combustion chamber.
На фиг. 17 - виброизолятор, выполненный в виде цилиндрического элемента с гофрами. In FIG. 17 - vibration isolator made in the form of a cylindrical element with corrugations.
На фиг. 18 - виброизолятор, выполненный в виде плоской кольцевой мембраны. In FIG. 18 - vibration isolator made in the form of a flat annular membrane.
На фиг. 19 - виброизолятор, выполненный в виде цилиндрического элемента из эластичного материала. In FIG. 19 - vibration isolator made in the form of a cylindrical element of elastic material.
На фиг. 20 - обратный клапан газовой среды с поджатием мембран пружинами. In FIG. 20 - check valve of the gaseous medium with preloading of the membranes by springs.
На фиг. 21- установка пульсирующего горения с обратными клапанами, соединенными с гасителями ударной волны различного выполнения.
На фиг. 22 - графики зависимостей перепада давления на сопротивлении и активного сопротивления для ламинарного потока (слева) и турбулентного потока (справа) в зависимости от расхода потока газа. In FIG. 21 - installation of pulsating combustion with non-return valves connected to shock absorbers of various designs. In FIG. 22 is a graph of the dependences of the differential pressure across the resistance and active resistance for the laminar flow (left) and turbulent flow (right) depending on the gas flow rate.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения Preferred Embodiments
Возникновение ударной волны в обратных клапанах газовых сред одинаково и далее будет описано на примере механического обратного клапана газовой среды, показанного на фиг. 1. Механический обратный клапан включает пластину 1 с проходными отверстиями 2, ограничители 3 хода и мембраны 4. The occurrence of a shock wave in the check valves of gaseous media is the same and will be described further on the example of the mechanical check valve of the gaseous medium shown in FIG. 1. The mechanical non-return valve includes a plate 1 with passage openings 2, limiters 3 of the stroke and membranes 4.
При движении газовой среды в прямом направлении 5 мембраны 4 прижаты к ограничителям 3 и проходные отверстия 2 пластины 1 открыты. При изменении перепада давления на обратном клапане газовая среда движется в обратном направлении 6, обратным потоком газовой среды мембраны 4 перемещаются от ограничителей 3 к пластине 1 и закрывают проходные отверстия 2 в пластине 1. When the gas medium moves in the forward direction 5, the membranes 4 are pressed against the stoppers 3 and the passage openings 2 of the plate 1 are open. When the pressure drop across the check valve changes, the gas medium moves in the opposite direction 6, the membranes 4 move from the restrictors 3 to the plate 1 with the reverse gas medium flow and close the passage openings 2 in the plate 1.
В момент достижения мембранами 4 пластины 1 и перекрытия проходных отверстий 2 в пластине 1 поток газа быстро и практически мгновенно останавливается, что создает ударную волну. При этом на одной стороне пластины 1 происходит скачок повышения давления, а на другой стороне пластины 1 происходит скачок понижения давления. Пластина 1 испытывает воздействие, подобное удару твердым предметом, а в газовой среде распространяется ударная волна, которая создает шум высокой интенсивности. At the moment membranes 4 reach plate 1 and overlap the through-holes 2 in plate 1, the gas flow stops quickly and almost instantly, which creates a shock wave. In this case, a pressure increase jump occurs on one side of the plate 1, and a pressure decrease jump occurs on the other side of the plate 1. Plate 1 experiences an impact similar to a blow by a solid object, and a shock wave propagates in a gaseous medium, which creates high-intensity noise.
На фиг. 2 показано изменение во времени давления и расхода в обратном клапане в устройстве пульсирующего горения. Линия 7 показывает расход газа в прямом направлении, линия 8 показывает расход газа в обратном направлении, линия 9 показывает скачок
скорости при закрытии клапана, линия 10 показывает давление на обратном клапане на стороне притока газа, линия 11 показывает скачок разрежения, создающий ударную волну на стороне притока газа, линия 12 показывает давление на выходе обратного клапана, линия 13 показывает скачок давления, создающий ударную волну на выходе обратного клапана. In FIG. 2 shows the time variation of pressure and flow rate in a non-return valve in a pulsating combustion device. Line 7 shows the gas flow in the forward direction, line 8 shows the gas flow in the reverse direction, line 9 shows the jump the speed when the valve is closed, line 10 shows the pressure on the check valve on the side of the gas supply, line 11 shows the pressure jump creating a shock wave on the side of the gas supply, line 12 shows the pressure at the outlet of the check valve, line 13 shows the pressure jump creating the shock wave on check valve outlet.
В устройствах пульсирующего горения ударная волна наибольшее воздействие оказывает на пластину 1 обратного клапана подобное удару твердым предметом. Поскольку пластина 1 имеет собственную резонансную частоту, то пластина 1 начинает вибрировать на этой собственной частоте. Когда на пластину 1 обратного клапана воздействует ударная волна следующего такта, пластина 1 еще продолжает вибрировать от воздействия предыдущей ударной волны, поэтому очередная ударная волна увеличивает амплитуду колебаний пластины 1. Увеличение амплитуды колебаний пластины 1 происходит до тех пор, пока добавляемая ударными волнами энергия не выровняется с потерями энергии колебаний пластины 1 за время между воздействиями ударной волны. Потери энергии колебаний пластины 1 происходят из-за пластической деформации пластины 1, передачи энергии в акустические колебания окружающего клапан газа и передачи вибраций на все элементы устройства пульсирующего горения. Обычно пластина 1 клапана выполнена из упругого материала, поэтому потери из-за пластической деформации малы, а почти вся энергия воздействия ударной волны на пластину 1 клапана преобразуется в акустический шум и вибрацию. In pulsed combustion devices, the shock wave has the greatest effect on the check valve plate 1, similar to an impact with a solid object. Since the plate 1 has its own resonant frequency, the plate 1 begins to vibrate at this natural frequency. When the shock wave of the next beat acts on the check valve plate 1, the plate 1 still continues to vibrate from the action of the previous shock wave, so the next shock wave increases the amplitude of the plate 1. The amplitude of the plate 1 oscillates until the energy added by the shock waves is equalized with energy losses of oscillations of the plate 1 during the time between the effects of the shock wave. The energy loss of the oscillations of the plate 1 occurs due to plastic deformation of the plate 1, the transfer of energy to the acoustic vibrations of the gas surrounding the valve, and the transmission of vibrations to all elements of the pulsating combustion device. Typically, the valve plate 1 is made of an elastic material, so losses due to plastic deformation are small, and almost all the energy of the shock wave on the valve plate 1 is converted into acoustic noise and vibration.
Вибрации обратного клапана газовой среды имеют высокую интенсивность и, распространяясь по всему устройству пульсирующего горения, создают высокий уровень акустического шума и вибрации в
месте установки устройства пульсирующего горения и в подключаемых системах теплоносителя, подачи воздуха и горючего газа и отвода дымовых газов. Применение ограждения и виброизоляции обратных клапанов газовых сред позволяет значительно снизить акустический шум и вибрации, создаваемые устройствами пульсирующего горения. При виброизолировании обратных клапанов от всех деталей устройства пульсирующего горения достигается максимальный результат. В некоторых случаях достаточно виброизолировать обратные клапаны газовых сред от сосуда для теплоносителя, поскольку у него большая площадь излучения, много присоединенных деталей и прямой контакт с теплоносителем. The vibrations of the check valve of the gas medium are of high intensity and, propagating throughout the pulsating combustion device, create a high level of acoustic noise and vibration in the place of installation of the pulsating combustion device and in the connected systems of the coolant, air and combustible gas and flue gas. The use of fencing and vibration isolation of gas valve check valves can significantly reduce the acoustic noise and vibration generated by pulsating combustion devices. With vibration isolation of check valves from all parts of the pulsating combustion device, the maximum result is achieved. In some cases, it is enough to vibration isolate the check valves of gaseous media from the vessel for the coolant, since it has a large radiation area, many attached parts and direct contact with the coolant.
Устройства пульсирующего горения могут иметь различные варианты реализации, отличающиеся способом формирования горючей смеси, типов используемых обратных клапанов. Pulsed combustion devices can have various implementations, differing in the way the combustible mixture is formed, the types of check valves used.
На фиг. 3 показана виброизоляция обратных клапанов горючего газа и воздуха от камеры для теплоносителя посредством камеры сгорания. Камера 14 сгорания помещена в камеру 15 с жидким теплоносителем 16, обратный клапан 17 воздуха размещен в ограждающей камере 18 и соединен с камерой сгорания 14 посредством патрубков 20 и 21, соединенных с помощью виброизолятора 19 и, обратный клапан горючего газа 22, размещен в ограждающей камере 23 и соединен с камерой 14 сгорания посредством патрубков 25 и 26, соединенных с помощью виброизолятора 24. Виброизоляторы 19 и 24 представляют собой не опорную связь в виде гофрированных цилиндров. In FIG. Figure 3 shows the vibration isolation of the check valves of combustible gas and air from the coolant chamber by means of a combustion chamber. The combustion chamber 14 is placed in the chamber 15 with the liquid coolant 16, the air check valve 17 is placed in the enclosing chamber 18 and connected to the combustion chamber 14 by means of nozzles 20 and 21 connected by means of a vibration isolator 19, and the check valve of the combustible gas 22 is placed in the enclosing chamber 23 and is connected to the combustion chamber 14 by means of nozzles 25 and 26 connected by means of a vibration isolator 24. The vibration isolators 19 and 24 are not a support connection in the form of corrugated cylinders.
На фиг. 4 камера 27 сгорания и резонансные трубы 28 помещены в камеру 29 с газообразным теплоносителем 30. Обратный клапан 31 горючей смеси помещен в камеру 32 ограждения и соединен
с камерой 29 непосредственно с помощью виброизолятора 34, представляющего собой опорную связь, выполненную в виде опоры из упругого материала, предпочтительно пористой резины. Горючая смесь формируется в камере 32 ограждения из воздуха, поступающего по трубе 35, и горючего газа, поступающего по трубе 35. В камеру 27 сгорания горючая смесь поступает через пламегаситель 36. Экран 37 защищает виброизолятор 33 от высокой температуры обратных пробросов потока газа из камеры 27 сгорания. Вентилятор 38 обеспечивает проток теплоносителя. In FIG. 4, the combustion chamber 27 and the resonance tubes 28 are placed in the chamber 29 with the gaseous coolant 30. The check valve 31 of the combustible mixture is placed in the enclosure 32 and connected with the camera 29 directly using a vibration isolator 34, which is a support connection made in the form of a support made of an elastic material, preferably porous rubber. The combustible mixture is formed in the enclosure 32 from the air entering through the pipe 35 and the combustible gas entering through the pipe 35. Into the combustion chamber 27, the combustible mixture enters through the flame arrester 36. The screen 37 protects the vibration isolator 33 from the high temperature of the reverse flow of gas from the chamber 27 combustion. The fan 38 provides a flow of coolant.
На фиг. 5 камера 14 сгорания помещена в камеру 15 с жидким теплоносителем 16, обратные клапаны 39 горючей смеси соединены посредством патрубков 40, и виброизоляторов 41 с трубой 42, соединенной с камерой 43 ограждения, которая жестко соединена с камерой 15. Обратных клапанов может 39 может быть от одного до 4. Горючая смесь формируется в камере 43 из воздуха, поступающего по трубе 44, и горючего газа, поступающего по трубе 45. В камеру 14 сгорания горючая смесь поступает через пламегаситель 47. In FIG. 5, the combustion chamber 14 is placed in the chamber 15 with the liquid coolant 16, the check valves 39 of the combustible mixture are connected by means of nozzles 40, and the vibration isolators 41 with the pipe 42 connected to the enclosure 43, which is rigidly connected to the chamber 15. The check valves may 39 one to 4. The combustible mixture is formed in the chamber 43 from the air entering through the pipe 44 and the combustible gas entering through the pipe 45. In the combustion chamber 14, the combustible mixture enters through the flame arrester 47.
Для одной газовой среды могут быть установлены параллельно несколько обратных клапанов, как показано на фиг. 6. На фиг. 6 камера 14 сгорания помещена в камеру 15 с жидким теплоносителем 16, горючий газ поступает по трубе 48 в камеру 49 ограждения обратных клапанов 50 горючего газа, через обратные клапаны 50 горючий газ поступает в кольцевую камеру 51, из которой через кольцевую щель 52 поступает в камеру 14 сгорания. Обратные клапаны 50 соединены с кольцевой камерой 51 посредством патрубков 53 и 54, соединенных с помощью виброизоляторов 55. Воздух поступает по трубе 56 в камеру For one gaseous medium several check valves can be installed in parallel, as shown in FIG. 6. In FIG. 6, the combustion chamber 14 is placed in the chamber 15 with the liquid coolant 16, the combustible gas enters through the pipe 48 into the fencing chamber 49 of the check valves 50 of the combustible gas, through the check valves 50 the combustible gas enters the annular chamber 51, from which it enters the chamber through the annular gap 52 14 combustion. The non-return valves 50 are connected to the annular chamber 51 by means of nozzles 53 and 54 connected by means of vibration isolators 55. Air enters through the pipe 56 into the chamber
57 ограждения обратных клапанов 58 воздуха, через обратные клапаны57 guards of check valves 58 air through check valves
58 воздуха поступает в камеру 14 сгорания по трубе 59 переменного
сечения, проходящей внутри камеры 49 ограждения обратных клапанов 50. Обратные клапаны 58 соединены с трубой 59 посредством патрубков 60 и виброизоляторов 61. Камера 14 сгорания жестко связана с камерой 15 для теплоносителя 16. 58 air enters the combustion chamber 14 through an alternating pipe 59 cross-section passing inside the chamber 49 of the enclosure of the check valves 50. The check valves 58 are connected to the pipe 59 by means of nozzles 60 and vibration isolators 61. The combustion chamber 14 is rigidly connected to the chamber 15 for the coolant 16.
Параллельно установленные обратные клапаны одной газовой среды могут быть помещены в одну камеру ограждения или каждый обратный клапан может быть помещен в отдельную камеру ограждения. На фиг. 7 приведен вид А-А для фиг. 6 для обратных клапанов 50, помещенных в одну камеру 49 ограждения. На фиг. 8 приведен вид А-А для фиг. 6 для обратных клапанов 50, помещенных каждый в свою камеру 49 ограждения. На фиг. 9 приведен вид Б-Б для фиг. 6 для обратных клапанов 58, помещенных в одну камеру 57 ограждения. На фиг. 10 приведен вид Б-Б для фиг. 6 для обратных клапанов 58, помещенных каждый в свою камеру 57 ограждения. Parallel mounted check valves of the same gaseous medium can be placed in one enclosure or each check valve can be placed in a separate enclosure. In FIG. 7 is a view AA for FIG. 6 for check valves 50 placed in one enclosure 49. In FIG. 8 is a view AA for FIG. 6 for check valves 50, each placed in its enclosure 49. In FIG. 9 is a view BB for FIG. 6 for check valves 58 placed in one enclosure 57 of the guard. In FIG. 10 is a view BB for FIG. 6 for check valves 58, each placed in its enclosure 57.
На фиг. 11 камера 14 сгорания помещена в камеру 15 с жидким теплоносителем 16. Горючий газ поступает по трубе 62 в камеру 63 ограждения обратного клапана 64 горючего газа, через обратный клапан 64 горючий газ поступает в кольцевую камеру 65, из которой через кольцевую щель 66 поступает в камеру 14 сгорания. Обратный клапан 64 соединен с кольцевой камерой 65 посредством патрубков 67 и 68, соединенных с помощью виброизолятора 69. Воздух поступает через трубу 70 в камеру 71 ограждения обратного клапана 72 воздуха, через клапан 72 воздух поступает на выход камеры 71 и далее через трубу 73 в камеру 14 сгорания. Выход обратного клапана 72 воздуха связан с выходом камеры 71 ограждения посредством патрубков 74 и 75, соединенных с помощью виброизолятора 76, камера 71 ограждения жестко связана с камерой 63 ограждения обратного клапана 64
горючего газа, камера 63 ограждения жестко связана с камерой 15 для теплоносителя 16. In FIG. 11, the combustion chamber 14 is placed in the chamber 15 with the liquid coolant 16. Combustible gas enters the chamber 63 of the check valve 64 of the combustible gas through a pipe 62, through the check valve 64 the combustible gas enters the annular chamber 65, from which it enters the chamber through the annular gap 66 14 combustion. The non-return valve 64 is connected to the annular chamber 65 by means of nozzles 67 and 68 connected by means of a vibration isolator 69. Air enters through the pipe 70 into the enclosure 71 of the air return valve 72 barrier, through the valve 72, air enters the outlet of the chamber 71 and then through the pipe 73 to the chamber 14 combustion. The output of the air check valve 72 is connected to the output of the enclosure chamber 71 by means of nozzles 74 and 75 connected by means of a vibration isolator 76, the enclosure chamber 71 is rigidly connected to the check chamber enclosure 63 combustible gas, the enclosure 63 is rigidly connected to the chamber 15 for the coolant 16.
На фиг. 12 камера 14 сгорания помещена в камеру 15 с жидким теплоносителем 16. Горючий газ поступает по трубе 77 в камеру 78 ограждения обратного клапана 79 горючего газа, через обратный клапан 79 горючий газ поступает в кольцевую камеру 80, из которой через кольцевую щель 81 поступает в камеру 14 сгорания. Обратный клапан 79 соединен с кольцевой камерой 80 посредством патрубков 82 и 83, соединенных с помощью виброизолятора 84. Воздух из камеры 85 стабилизации давления через обратный клапан 86 поступает в камеру 87 ограждения, далее через трубу 88 поступает в камеру 14 сгорания. Вход обратного клапана 85 воздуха связан с входом камеры 86 ограждения посредством патрубков 87 и 88, соединенных с помощью виброизолятора 89, камера 86 ограждения жестко связана с камерой 78 ограждения обратного клапана 79 горючего газа, камера ограждения 78 жестко связана с камерой 15 для теплоносителя 16. In FIG. 12, the combustion chamber 14 is placed in the chamber 15 with the liquid coolant 16. Combustible gas enters through the pipe 77 into the enclosure 78 of the check valve 79 of the combustible gas, through the check valve 79 the combustible gas enters the annular chamber 80, from which it enters the chamber through the annular gap 81 14 combustion. The non-return valve 79 is connected to the annular chamber 80 by means of nozzles 82 and 83 connected by means of a vibration isolator 84. Air from the pressure stabilization chamber 85 through the non-return valve 86 enters the enclosure 87, then through the pipe 88 enters the combustion chamber 14. The inlet of the air non-return valve 85 is connected to the inlet of the enclosure 86 by means of nozzles 87 and 88 connected by a vibration isolator 89, the enclosure 86 is rigidly connected to the enclosure 78 of the combustible gas check valve 79, the enclosure 78 is rigidly connected to the coolant chamber 15.
На фиг. 13 камера 14 сгорания помещена в камеру 15 с жидким теплоносителем 16. Горючий газ поступает по трубе 90 в камеру 91 ограждения обратного клапана 92 горючего газа, через обратный клапан 92 горючий газ поступает в кольцевую камеру 93, из которой через кольцевую щель 94 поступает в камеру 14 сгорания. Обратный клапан 92 соединен с кольцевой камерой 93 посредством патрубков 95 и 96, соединенных с помощью виброизолятора 97. Воздух из камеры 98 стабилизации давления через обратный клапан 99 поступает в камеру 100 ограждения, далее через трубу 101 поступает в камеру 14 сгорания. Вход обратного клапана 99 воздуха связан с входом камеры 100 ограждения посредством патрубка 102, камера 100 ограждения связана с камерой 91 ограждения обратного клапана 92 горючего газа
посредством патрубков 103 и 104, соединенных с помощью виброизолятора 105, камера ограждения 91 жестко связана с камерой 15 для теплоносителя 16. In FIG. 13, the combustion chamber 14 is placed in the chamber 15 with the liquid coolant 16. Combustible gas enters through the pipe 90 into the enclosure 91 of the barrier of the non-return valve 92 of the combustible gas, through the non-return valve 92, the combustible gas enters the annular chamber 93, from which through the annular gap 94 enters the chamber 14 combustion. The non-return valve 92 is connected to the annular chamber 93 by means of nozzles 95 and 96 connected by means of a vibration isolator 97. Air from the pressure stabilization chamber 98 through the non-return valve 99 enters the enclosure 100, then through the pipe 101 enters the combustion chamber 14. The inlet of the air non-return valve 99 is connected to the inlet of the fencing chamber 100 by means of a pipe 102, the fencing chamber 100 is connected to the fencing chamber 91 of the combustible gas check valve 92 by means of nozzles 103 and 104 connected by means of a vibration isolator 105, the fencing chamber 91 is rigidly connected to the chamber 15 for the coolant 16.
Кроме механических обратных клапанов газовой среды, могут использоваться аэродинамические обратные клапаны газовой среды. На фиг. 14 камера 14 сгорания и резонансная труба 106 помещены в камеру 15 с жидким теплоносителем 16. Горючий газ поступает по трубе 107 в камеру 108 ограждения обратного клапана 109 горючего газа, через обратный клапан 109 горючий газ поступает в кольцевую камеру 110, из которой через кольцевую щель 111 поступает в камеру In addition to mechanical gas check valves, aerodynamic gas check valves can be used. In FIG. 14, the combustion chamber 14 and the resonance tube 106 are placed in the chamber 15 with the liquid coolant 16. Combustible gas flows through the pipe 107 into the enclosure 108 of the barrier of the combustible gas check valve 109, through the check valve 109, the combustible gas enters the annular chamber 110, from which through the annular gap 111 enters the camera
14 сгорания. Обратный клапан 108 соединен с кольцевой камерой 109 посредством патрубка 112. Воздух поступает через трубу 113 в камеру 114 ограждения аэродинамического обратного клапана 115 воздуха, через обратный клапан 115 воздух поступает в камеру 14 сгорания. Выход аэродинамического обратного клапана 115 воздуха жестко связан с камерой сгорания 14, камера 114 ограждения жестко связана с камерой 15 для теплоносителя 16. Камера 14 сгорания связана с камерой 15 для теплоносителя 16 посредством виброизолятора 116, соединяющего в данном случае общую торцевую стенку камеры 14 сгорания и камеры 15 с жидким теплоносителем с боковой стенкой указанной камеры 15. Выход резонансной трубы 106 связан с камерой14 combustion. The non-return valve 108 is connected to the annular chamber 109 by means of a pipe 112. Air enters through the pipe 113 into the enclosure 114 of the aerodynamic air check valve 115, through the check valve 115 the air enters the combustion chamber 14. The output of the aerodynamic air check valve 115 is rigidly connected to the combustion chamber 14, the fencing chamber 114 is rigidly connected to the coolant chamber 15. The combustion chamber 14 is connected to the coolant chamber 15 by means of a vibration isolator 116, connecting in this case a common end wall of the combustion chamber 14 and chamber 15 with a liquid coolant with a side wall of the specified chamber 15. The output of the resonant tube 106 is connected to the camera
15 с теплоносителем 16 посредством патрубка 117 и виброизолятора 118, соединяющего резонансную трубу 106 с патрубком 117. По трубе 119 отводятся обратные потоки газа аэродинамического клапана. 15 with a coolant 16 by means of a pipe 117 and a vibration isolator 118 connecting the resonant pipe 106 to the pipe 117. The reverse gas flows of the aerodynamic valve are discharged through the pipe 119.
На фиг. 15 показано применение двух последовательно установленных виброизоляторов в связи обратного клапана воздуха с камерой для теплоносителя. Камера 14 сгорания помещена в камеру 15 с жидким теплоносителем 16. Горючий газ поступает по трубе 120 в
камеру 121 ограждения обратного клапана 122 горючего газа, через обратный клапан 122 горючий газ поступает в кольцевую камеру 123, из которой через кольцевую щель 124 поступает в камеру 14 сгорания. Обратный клапан 122 соединен с кольцевой камерой 123 посредством патрубков 125 и 126 и виброизолятора 127. Воздух из камеры 128 стабилизации давления через обратный клапан 129 поступает в камеру 130 ограждения, далее через трубу 131 поступает в камеру 14 сгорания. Вход обратного клапана 129 воздуха связан с входом камеры 130 ограждения посредством патрубков 132 и 133, соединенных с помощью виброизолятора 134, камера 130 ограждения связана с камерой 121 ограждения обратного клапана 122 горючего газа посредством патрубков 135 и 136, соединенных с помощью виброизолятора 137, камера ограждения 121 жестко связана с камерой 15 для теплоносителя 16. In FIG. 15 shows the use of two sequentially installed vibration isolators in connection with an air check valve with a coolant chamber. The combustion chamber 14 is placed in the chamber 15 with a liquid coolant 16. Combustible gas enters through a pipe 120 in fencing chamber 121 of the check valve 122 for combustible gas, through the check valve 122 combustible gas enters the annular chamber 123, from which through the annular gap 124 enters the combustion chamber 14. The non-return valve 122 is connected to the annular chamber 123 by means of nozzles 125 and 126 and a vibration isolator 127. Air from the pressure stabilization chamber 128 through the non-return valve 129 enters the enclosure 130, then through the pipe 131 enters the combustion chamber 14. The inlet of the air check valve 129 is connected to the inlet of the enclosure 130 via nozzles 132 and 133 connected by means of a vibration isolator 134, the enclosure 130 is connected to the enclosure chamber 121 of the barrier of the combustible gas check valve 122 through nozzles 135 and 136 connected by means of the vibroinsulator 137, the enclosure 121 is rigidly connected to the camera 15 for the coolant 16.
К виброизоляторам предъявляются требования по герметичности, прочности, термостойкости. Для повышения термостойкости виброизолятора и защиты от обратных пробросов горячих дымовых газов виброизолятор защищают лабиринтом. Лабиринт представляет собой несколько концентричных цилиндрических экранов, расположенных с зазорами и образующих длинный и узкий канал для газовой среды между виброизолятором и основным рабочим потоком газовой среды. На фиг. 16 обратный клапан 138 воздуха связан с камерой 139 ограждения посредством патрубков 140 и 141, соединенных с помощью виброизолятора 142. Между виброизолятором 142 и трубой 146 для подачи воздуха расположен лабиринт, образованный коаксиальными патрубками 143, 144 и 145, которые защищают виброизолятор 142, от потока горячих газов в трубе 146.
На фиг. 17 виброизолятор 147 выполнен в виде цилиндрического гофрированного элемента - сильфона из любого материала, отвечающего перечисленным выше требованиям. Виброизолятор 147 крепится к патрубку 148 обратного клапана 149 хомутом 150 и патрубку 151 камеры 152 ограждения хомутом 153. Виброизолятор может быть выполнен в виде цилиндрического элемента с одним поперечным гофром, как это показано на фиг. 3-16. Vibration isolators are required for tightness, strength, and heat resistance. To increase the heat resistance of the vibration isolator and to protect it from the reverse flow of hot flue gases, the vibration isolator is protected with a labyrinth. The labyrinth consists of several concentric cylindrical screens located with gaps and forming a long and narrow channel for the gaseous medium between the vibration isolator and the main working stream of the gaseous medium. In FIG. 16, an air check valve 138 is connected to the enclosure 139 by means of nozzles 140 and 141 connected by means of a vibration isolator 142. Between the vibration isolator 142 and the air supply pipe 146 there is a labyrinth formed by coaxial nozzles 143, 144 and 145, which protect the vibration isolator 142 from flow hot gases in the pipe 146. In FIG. 17 vibration isolator 147 is made in the form of a cylindrical corrugated element - a bellows of any material that meets the above requirements. The vibration isolator 147 is attached to the pipe 148 of the non-return valve 149 with a clamp 150 and the pipe 151 of the chamber 152 of the fence 153. The vibration isolator can be made in the form of a cylindrical element with one transverse corrugation, as shown in FIG. 3-16.
На фиг. 18 виброизолятор 154 выполнен в виде плоской кольцевой мембраны из любого материала, отвечающего перечисленным выше требованиям. Виброизолятор 154 крепится к обратному клапану 155 кольцевой шайбой 156 и камере 157 ограждения - кольцевой шайбой 158. Виброизолятор может также быть выполнен в виде кольцевой мембраны с одним или более кольцевым гофром, как показано на фиг. 14. In FIG. 18, the vibration isolator 154 is made in the form of a flat annular membrane of any material that meets the above requirements. The vibration isolator 154 is attached to the check valve 155 with an annular washer 156 and the enclosure 157 with an annular washer 158. The vibration isolator can also be made in the form of an annular membrane with one or more annular corrugations, as shown in FIG. 14.
На фиг. 19 виброизолятор 159 выполнен в виде цилиндрического элемента из эластичного материала, обеспечивающего требуемые герметичность, прочность, термостойкость. Виброизолятор 159 крепится к патрубку 160 обратного клапана 161 хомутом 162 и патрубку 163 камеры 164 ограждения хомутом 165. In FIG. 19, the vibration isolator 159 is made in the form of a cylindrical element made of an elastic material that provides the required tightness, strength, and heat resistance. The vibration isolator 159 is attached to the pipe 160 of the check valve 161 with a clamp 162 and the pipe 163 of the chamber 164 of the fence clamp 165.
В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения, виброизолятор выполнен в виде цилиндрического гофрированного элемента - сильфона из резины с толщиной стенки от 2 мм до 5 мм. In a preferred embodiment of the present invention, the vibration isolator is made in the form of a cylindrical corrugated element - a rubber bellows with a wall thickness of 2 mm to 5 mm.
В устройствах пульсирующего горения ударная волна возникает на всех обратных механических клапанах газовых сред. Интенсивность ударной волны зависит от расходных характеристик обратных клапанов.
Для понижения интенсивности генерируемого удара потока газа, если возможно, вносятся изменения в конструкцию узла, который генерирует удар в газовой среде. Например, интенсивность удара уменьшится, если мембраны механического обратного клапана газовых сред будут подпружинены в направлении закрывания, что приведет к уменьшению скорости обратного потока в момент закрытия обратного клапана. На фиг. 20 показана конструкция обратного клапана, где к пластине 166 с проходными отверстиями 167 мембраны 168 прижимаются пружинами 169, которые расположены в ограничителях хода мембран 170. In pulsed combustion devices, a shock wave occurs on all non-return mechanical valves of gaseous media. The intensity of the shock wave depends on the flow characteristics of the check valves. To reduce the intensity of the generated shock of the gas stream, if possible, changes are made to the design of the assembly that generates the shock in the gas medium. For example, the impact intensity will decrease if the membranes of the mechanical check valve of the gaseous media are spring-loaded in the closing direction, which will lead to a decrease in the rate of return flow at the moment the check valve closes. In FIG. 20 shows the design of the check valve, where the springs 169 are pressed against the plate 166 with passage holes 167 of the membrane 168, which are located in the travel stops of the membranes 170.
Акустический шум, создаваемый рабочими пульсациями расхода газа, ударной волной и вибрациями стенок обратного клапана газовой среды, в замкнутом объеме многократно отражаются от внутренней поверхности стенок ограждающей камеры, в результате чего шум отдает почти всю энергию колебаниям стенок ограждающей камеры. Эти колебания распространяются в виде вибраций и акустического шума наружной поверхности стенок ограждающей камеры. Для эффективного погашения реверберации можно применить покрытие звукопоглощающими материалами внутренних поверхностей стенок ограждающей камеры. На фиг. 21 стенки 171 камеры 172 ограждения обратного клапана 173 воздуха покрыты звукопоглощающим материалом 174. The acoustic noise created by the working pulsations of the gas flow, the shock wave and the vibrations of the walls of the check valve of the gas medium are repeatedly reflected in a closed volume from the inner surface of the walls of the enclosing chamber, as a result of which the noise gives up almost all the energy to the vibrations of the walls of the enclosing chamber. These vibrations propagate in the form of vibrations and acoustic noise on the outer surface of the walls of the enclosing chamber. To effectively suppress reverberation, you can apply a coating of sound-absorbing materials to the internal surfaces of the walls of the enclosing chamber. In FIG. 21 of the wall 171 of the chamber 172 fencing check valve 173 air covered with sound-absorbing material 174.
Применение жестких конструкций полостей и каналов позволяет понизить уровень шума, который создается воздействием ударной волны на стенки полостей и каналов. Например, цилиндрические и сферические стенки, при воздействии ударной волны, создают меньше шума, чем плоские стенки одинаковой The use of rigid structures of cavities and channels allows to reduce the noise level that is created by the impact of a shock wave on the walls of cavities and channels. For example, cylindrical and spherical walls, when exposed to a shock wave, create less noise than flat walls of the same
ТОЛЩИНЫ.
Для снижения влияния ударной волны, согласно настоящему изобретению, могут использоваться акустические фильтры нижних частот. Свойства акустических фильтров нижних частот аналогичны свойствам фильтров нижних частот в электротехнике, которые известны и изучены. THICKNESS. To reduce the effect of the shock wave according to the present invention, acoustic low-pass filters can be used. The properties of acoustic low-pass filters are similar to the properties of low-pass filters in electrical engineering, which are known and studied.
Акустический фильтр нижних частот оказывает зависимое от частоты влияние на колебания расхода газа. Акустический фильтр нижних частот имеют частоту среза. На колебания с частотой ниже частоты среза фильтр не оказывает влияния и уменьшает амплитуду колебаний расхода газа с частотами выше частоты среза. Частота среза фильтра нижних частот равна: An acoustic low-pass filter has a frequency-dependent effect on gas flow fluctuations. The acoustic low pass filter has a cutoff frequency. The filter does not affect vibrations with a frequency below the cutoff frequency and reduces the amplitude of the gas flow fluctuations with frequencies above the cutoff frequency. The cut-off frequency of the low-pass filter is:
1 _ 1 _
/о о / o about
2 jtRC (1) 2 jtRC (1)
где
- частота среза фильтра нижних частот, Г ц, Where - cutoff frequency of the low-pass filter, G C,
R - активное сопротивление выхода камеры фильтра нижних частот,
, R is the active resistance of the output of the low-pass filter chamber, ,
С - акустическая емкость камеры фильтра нижних частот, м3 / Па C is the acoustic capacity of the low-pass filter chamber, m 3 / Pa
Акустическая емкость камеры равна:
The acoustic capacity of the camera is equal to:
где ^ - акустическая емкость, м3 / Па , where ^ is the acoustic capacity, m 3 / Pa,
g - коэффициент адиабаты, g is the adiabatic coefficient,
Р° - среднее давление в камере, Па , P ° is the average pressure in the chamber, Pa ,
v - объем камеры, м3 v - chamber volume, m 3
Активное сопротивление равно:
АР Active resistance is equal to: AR
R R
q (3) q (3)
где R - активное сопротивление, Па сек 1 м?> ,where R is the active resistance, Pa sec 1 m?> ,
R - перепад давления на сопротивлении, Па , R is the pressure drop across the resistance, Pa ,
q - расход потока газа, L 3 1 сек . q is the gas flow rate, L 3 1 sec .
Перепад давления на сопротивлении при ламинарном потоке равен:
The pressure drop across the resistance during laminar flow is equal to:
где R - перепад давления на сопротивлении, Па , where R is the pressure drop across the resistance, Pa ,
c - безразмерный коэффициент формы сопротивления (для отверстия 0,5), c is the dimensionless coefficient of the shape of the resistance (for the hole 0.5),
Р - плотность газа, кг/ м , P is the gas density, kg / m,
q - расход потока газа, 1 сек . q - gas flow rate, 1 sec .
А - площадь поперечного сечения сопротивления, м2. And - the cross-sectional area of the resistance, m 2 .
Перепад давления на сопротивлении при турбулентном потоке равен: The pressure drop across the resistance during turbulent flow is equal to:
2 2
АР _ AR _
ХР XP
2 А (5) 2 A (5)
где R - перепад давления на сопротивлении, Па , where R is the pressure drop across the resistance, Pa ,
% - безразмерный коэффициент формы сопротивления (для отверстия 0,5), % - dimensionless shape resistance coefficient (for aperture 0.5),
Р - плотность газа, кг ! м3 , P - gas density, kg ! m3
q - расход потока газа, ^ 1 сек . q - gas flow rate, ^ 1 sec .
л l
А - площадь поперечного сечения сопротивления, 2 A - cross-sectional area of resistance, 2
м . m
Активное сопротивление при ламинарном потоке рано:
где R - активное сопротивление, Па - сек/м 3 ? Resistance in laminar flow early: where R is the active resistance, Pa - sec / m 3 ?
X - безразмерный коэффициент формы сопротивления (для отверстия 0,5), X is the dimensionless shape coefficient of resistance (for the hole 0.5),
Р - плотность газа,
P is the density of the gas,
2 2
А . площадь поперечного сечения сопротивления, м . AND . resistance cross-sectional area, m
Активное сопротивление при турбулентном потоке рано:
Turbulent flow resistance early:
где R - активное сопротивление, Па · сек 1 м3 , where R is the active resistance, Pa · sec 1 m3 ,
X - безразмерный коэффициент формы сопротивления (для отверстия 0,5), X is the dimensionless shape coefficient of resistance (for the hole 0.5),
Р - плотность газа, кг / м , P is the gas density, kg / m,
А - площадь поперечного сечения сопротивления, м . And - the cross-sectional area of the resistance, m
На фиг. 22 показан перепад давления на сопротивлении и активное сопротивление для ламинарного потока в зоне 175 и турбулентного потока в зоне 176 в зависимости от расхода потока газа. In FIG. 22 shows the pressure drop across the resistance and active resistance for the laminar flow in zone 175 and the turbulent flow in zone 176, depending on the gas flow rate.
Для снижения влияния ударной волны на входе и выходе механического обратного клапана газовой среды последовательно могут быть установлены гасители ударной волны. На фиг. 21 гасители ударной волны представлены в виде акустических фильтров нижних частот 177, 178 и 179, представляющие собой малые камеры, имеющие не соосные входы и выходы и соединенные отверстиями и/или щелями, и акустическими фильтрами нижних частот 180, представляющих собой малые камеры, и соединенные короткими трубами. При этом акустические фильтры нижних частот подбираются с частотой среза выше частоты пульсаций горения устройства пульсирующего горения. Кроме того, гасители ударной волны могут быть в виде металловойлока
181, или изогнутой трубы 182 с поворотом канала, сплошных 183 или перфорированных 184, 185, 186 экранов, установленных на пути распространения ударной волны. Сплошной экран 183 установлен с зазором относительно стенок канала. Гасители ударной волны могут сопрягаться с обратным клапаном с применением виброизолятора 187. To reduce the effect of the shock wave, shock absorbers can be installed in series at the inlet and outlet of the mechanical check valve of the gas medium. In FIG. 21 shock absorbers are presented in the form of acoustic low-pass filters 177, 178 and 179, which are small chambers having non-coaxial inputs and outputs and connected by holes and / or slots, and acoustic low-pass filters 180, which are small chambers, and connected short pipes. In this case, acoustic low-pass filters are selected with a cutoff frequency higher than the frequency of the pulsations of the combustion of the pulsating combustion device. In addition, shock absorbers can be in the form of metal 181, or a bent pipe 182 with the rotation of the channel, continuous 183 or perforated 184, 185, 186 screens installed in the path of propagation of the shock wave. The continuous screen 183 is installed with a gap relative to the walls of the channel. Shock wave absorbers can mate with a check valve using a vibration isolator 187.
Стенки гасителей ударной волны и стенки камеры ограждения обратного клапана газовой среды могут частично отражать ударную волну и частично преобразовывать энергию ударной волны в вибрации, например, если указанные стенки выполнены из металла. Также указанные стенки могут частично отражать ударную волну и частично поглощать с преобразованием в тепло, например, если указанные стенки выполнены из бетона. Если указанные стенки выполнены из металла и покрыты звукопоглощающим материалом или флокированы, то указанные стенки частично отражают ударную волну, частично преобразуют ударную волну в вибрации и частично поглощают ударную волну. The walls of shock wave absorbers and the walls of the enclosure of the check valve of the gas medium can partially reflect the shock wave and partially convert the energy of the shock wave into vibration, for example, if these walls are made of metal. Also, these walls can partially reflect the shock wave and partially absorb with conversion to heat, for example, if these walls are made of concrete. If these walls are made of metal and coated with sound-absorbing material or flocked, then these walls partially reflect the shock wave, partially transform the shock wave into vibration, and partially absorb the shock wave.
При воздействии ударной волны на стенки гасителей ударной волны, ударная волна частично отражается и частично передает энергию стенке, что приводит к колебаниям стенок гасителей ударной волны на собственных резонансных частотах. Периодически следующие воздействия ударной волны раскачивают амплитуду колебаний стенок гасителей ударной волны до больших величин. Поэтому стенки обратного клапана и стенки установленных на обратном клапане гасителей ударной волны вибрируют с большими амплитудами и большими виброускорениями. Для предотвращения распространения этих вибраций, согласно настоящему изобретению, обратный клапан 173 воздуха с установленными на нем гасителями ударной волны связан с камерой 188 для теплоносителя 189 с
применением виброизолятора 190, а обратный клапан 191 горючегогаза помещенный в камеру ограждения 192 связан с камерой 188 для теплоносителя 189 с применением виброизолятора 193. При высоком коэффициенте виброизоляции, конструкция обратного клапана 173 с установленными гасителями ударной волны может потребовать дополнительных мер для фиксации в необходимом положении в пространстве, например, установки дополнительных упругих элементов 194 и 195, связывающих корпус обратного клапана 173 со стенками камеры 171 ограждения (фиг. 21).
When a shock wave acts on the walls of shock wave absorbers, the shock wave partially reflects and partially transfers energy to the wall, which leads to vibrations of the walls of shock wave absorbers at natural resonant frequencies. Periodically, the following impacts of the shock wave swing the amplitude of the oscillation walls of the shock absorber walls to large values. Therefore, the walls of the non-return valve and the walls of shock absorbers installed on the non-return valve vibrate with large amplitudes and large accelerations. To prevent the propagation of these vibrations, according to the present invention, the air check valve 173 with shock absorbers installed on it is connected to the chamber 188 for the coolant 189 s the use of a vibration isolator 190, and a combustible gas check valve 191 placed in the enclosure 192 is connected to the coolant chamber 188 18 using a vibration isolator 193. With a high vibration isolation coefficient, the design of the check valve 173 with installed shock absorbers may require additional measures to fix it in the required position space, for example, installation of additional elastic elements 194 and 195, connecting the body of the check valve 173 with the walls of the enclosure 171 (Fig. 21).