WO2021154107A1 - Аппарат пульсирующего горения с гашением вибраций - Google Patents

Аппарат пульсирующего горения с гашением вибраций Download PDF

Info

Publication number
WO2021154107A1
WO2021154107A1 PCT/RU2020/000030 RU2020000030W WO2021154107A1 WO 2021154107 A1 WO2021154107 A1 WO 2021154107A1 RU 2020000030 W RU2020000030 W RU 2020000030W WO 2021154107 A1 WO2021154107 A1 WO 2021154107A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
check valve
chamber
vibration isolator
enclosure
air
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000030
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ильгиз Амирович Ямилев
Андрей Алексеевич ВАКУТИН
Original Assignee
Ильгиз Амирович Ямилев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ильгиз Амирович Ямилев filed Critical Ильгиз Амирович Ямилев
Priority to PCT/RU2020/000030 priority Critical patent/WO2021154107A1/ru
Priority to US17/795,528 priority patent/US20230358398A1/en
Publication of WO2021154107A1 publication Critical patent/WO2021154107A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN  A CARRIER GAS OR AIR 
    • F23C15/00—Apparatus in which combustion takes place in pulses influenced by acoustic resonance in a gas mass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M20/00—Details of combustion chambers, not otherwise provided for, e.g. means for storing heat from flames
    • F23M20/005—Noise absorbing means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00—Casings; Linings; Walls
    • F23M5/08—Cooling thereof; Tube walls
    • F23M5/085—Cooling thereof; Tube walls using air or other gas as the cooling medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2210/00—Noise abatement
    • F23D2210/101—Noise abatement using noise dampening material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D2214/00—Cooling

Definitions

  • the invention relates to the field of energy and can be used in heating systems, in particular in water heaters or boilers; in utilization systems operating on associated gas flaring; in power generation systems.
  • Pulsating combustion devices are known for their high efficiency and small dimensions and weight per unit of power. However, during operation, they create a high level of vibrations at the installation site, in the hydraulic system of the coolant, in the smoke exhaust system, in the air supply system. Vibrations lead to reduced equipment life, high noise levels and other undesirable consequences. Vibrations can spread to rooms that are far from the pulsating combustion apparatus. Vibrations significantly degrade the human environment.
  • the closest to the proposed one is a pulsating combustion apparatus according to US Pat.
  • the exhaust cylinder is connected to the exhaust pipe by means of a vibration isolator, and the entire boiler is mounted on supporting vibration isolators.
  • the technical problem solved by the present invention is to reduce the level of vibrations in pulsating combustion apparatuses by reducing the level of vibrations created by the check valve of the gaseous medium.
  • a pulsating combustion apparatus comprising a combustion chamber connected to the combustion chamber, at least one resonance channel, a heat extraction device connected to the combustion chamber and to the resonance channel and comprising at least one chamber and / or, along at least one pipe for a heat carrier, a device for supplying air and combustible gas connected to the combustion chamber, representing at least one chamber and / or at least one pipe for a heat carrier, a device for supplying air and combustible gas connected to the combustion chamber, comprising , at least one gas medium check valve and at least one enclosure chamber of at least one gas medium check valve, wherein at least one gas medium check valve is connected directly or indirectly to the heat removal device by means of a vibration isolator.
  • the resonant channel is at least one resonant tube.
  • the combustion chamber is located in the pipe, and the resonance channel is a gap between the pipe and the combustion chamber.
  • the walls of at least one enclosure chamber are covered with a material that has sound absorption properties.
  • the apparatus contains at least two check valves of the gaseous medium, at least one of which is an air check valve and at least one of which is a combustible gas check valve, and at least two enclosure chambers, respectively, at least one air check valve and at least one combustible gas check valve.
  • At least one check valve of the gaseous medium is a check valve of the combustible mixture.
  • the at least one gas medium check valve is a mechanical check valve.
  • At least one check valve of the gaseous medium is indirectly connected to the heat extraction device by means of a vibration isolator through the combustion chamber, while at least one check valve of the gaseous medium is connected by its own the outlet with the combustion chamber by two nozzles, which are connected to each other by means of a vibration isolator.
  • At least one check valve of the gaseous medium is indirectly connected to the heat extraction device by means of a vibration isolator through its enclosure chamber, while at least one check valve of the gaseous medium is connected with its outlet to the enclosure chamber by two branch pipes that are connected to each other. with a friend by means of a vibration isolator.
  • a variant is also possible in which at least one air check valve is connected to the heat extraction device by means of a vibration isolator indirectly through the enclosure chamber of at least one combustible gas check valve, while at least one air check valve is connected with the enclosure chamber of at least one check valve of combustible gas by means of two nozzles, which are connected to each other by means of a vibration isolator and one of which is connected to the outlet of the corresponding check valve of air.
  • At least one air check valve is indirectly connected to the heat removal device by means of a vibration isolator through the enclosure chamber of the air check valve and through the enclosure chamber of the combustible gas check valve, whereby at least one air check valve It is connected by its inlet to the enclosure chamber of the air check valve by means of two branch pipes, which are connected to each other by means of a vibration isolator and one of which is connected to the inlet of the corresponding air check valve.
  • At least one air check valve is connected to the heat extraction device by means of a vibration isolator indirectly through the air check valve guard chamber and through the combustible gas check valve guard chamber, while the air check valve is connected by its inlet to the air check valve guard chamber, which is connected to the combustible gas check valve guard chamber by two nozzles, which are connected to each other by means of a vibration isolator ...
  • At least one air check valve is indirectly connected to the heat carrier chamber by means of the first vibration isolator through the combustion chamber, while at least one air check valve is connected directly or through the enclosure chamber of the combustible gas check valve to the combustion chamber, which is connected to chamber for the coolant by means of the first vibration isolator.
  • At least one air check valve is additionally connected to the heat carrier chamber by means of at least one second vibration isolator indirectly through at least one resonance tube, while the end of at least one resonance tube is connected to the heat carrier chamber by means of at least one corresponding second vibration isolator.
  • At least one air check valve is indirectly connected to the heat removal device by means of two sequentially arranged vibration isolators, while at least one air check valve is connected by its inlet by means of the first vibration isolator to the inlet of the enclosure chamber of at least one air check valve , while the enclosure chamber of the air check valve is connected with its outlet by means of the second vibration isolator to the enclosure chamber at least one check valve for combustible gas, which is connected to the heat extraction device.
  • the vibration isolator can be a cylindrical element with at least one transverse corrugation.
  • the vibration isolator can be a cylindrical element made of elastic material.
  • the vibration isolator can be a flat annular membrane or with one or more annular corrugations.
  • a variant is possible in which, along the flow of the gaseous medium at the inlet and / or outlet of at least one check valve of the gaseous medium, at least one shock wave damper is installed, rigidly connected to the corresponding check valve.
  • the check valve of the gaseous medium and at least one damper have a single housing.
  • At least one check valve of the gaseous medium with a shock wave damper rigidly connected to it is fixed in the required position in space by means of elastic elements.
  • At least one check valve of the gaseous medium is connected to the heat extraction device using a vibration isolator indirectly through the combustion chamber, while at least one check valve of the gaseous medium is communicated 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 said pipe.
  • the combustion chamber creates insignificant vibrations many times lower than the permitted level and, accordingly, the acoustic noise created by these vibrations is also significantly lower than the permitted level.
  • the only source of significant vibrations and the acoustic noise generated by these vibrations is the check valves of the gas media.
  • shock wave is a source of high intensity vibration and noise.
  • the shock wave is formed by check valves.
  • the shock wave has the greatest effect on the walls of the check valve, in which it is formed. This is the impact is similar to that of a hard object and creates high-intensity vibrations in the valve walls.
  • aerodynamic check valves and mechanical check valves can be used.
  • the formation of a shock wave in a dynamic check valve occurs with a reverse flow of flue gases during deceleration and collision of counter gas flows, which are enhanced 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 speed increases, which creates a shock wave.
  • Shock wave generation in a mechanical check valve is similar in nature to shock wave generation in a dynamic check valve.
  • a shock wave in a mechanical check valve is created when the reverse gas flow is momentarily decelerated.
  • valve movable element is capable of generating vibrations from the impact of the movable element against the stationary check valve body.
  • vibrations are created by a sudden change in the speed of the gas flow.
  • the reduction of vibration and the acoustic noise generated by these vibrations is achieved installation of a vibration isolator between the gas medium check valve and the heat extraction device.
  • a vibration isolator between the gas medium check valve and the heat extraction device.
  • the shock wave is generated by a non-return valve.
  • a shock wave is formed as follows.
  • the mechanical check valve is closed, the diaphragms are moved from the open position of the valve to the closed position of the valve by reverse gas flow.
  • the membranes reach the closed position of the valve, the gas flow quickly, almost instantly stops, which creates a shock wave in the gas, similar to the formation of a water hammer when closing a hydraulic check valve.
  • a pressure increase occurs on one side of the mechanical check valve, and a pressure drop occurs on the other side of the valve.
  • the valve experiences an impact similar to that of a hard object, the walls of the valve vibrate at their own resonant frequencies.
  • a shock wave propagates to both sides of the check valve, which is a source of vibrations and high-intensity noise.
  • the shock wave is very energetic, has a short duration, and has a short front.
  • a shock wave is generated at each operating period of gas flow rate pulsations.
  • the time of the formation of the shock wave and its transient processes is many times less than the operating period of the gas flow rate pulsations. Therefore, each individual shock wave behaves like a single impact.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a mechanical gas check valve.
  • FIG. 2 graphs of fluctuations in the flow rate and pressure of the gas when it passes through the check valve.
  • FIG. 3 - a pulsating combustion apparatus with vibration isolation of the check valves of air and combustible gas, a variant with the placement of a vibration isolator between each of the check valves and the combustion chamber.
  • FIG. 4 - a pulsating combustion apparatus with vibration isolation of a check valve of a combustible mixture, a variant with a direct connection of a check valve and a chamber with a coolant through a support vibration isolator.
  • FIG. 5 - pulsating combustion apparatus with two check valves of the combustible mixture with vibration isolation of each check valve of the combustible mixture.
  • FIG. 6 pulsating combustion apparatus with vibration isolation of four air check valves and four combustible gas check valves.
  • FIG. 7 is a section along AA in FIG. 6 when placing four flammable gas check valves in one enclosure chamber.
  • FIG. 8 is a section along AA in FIG. 6 when placing four flammable gas check valves in different enclosure chambers.
  • FIG. 10 section along B-B in Fig. 6 when placing four air check valves in different chambers of the fence.
  • FIG. 12 - a pulsating combustion device with vibration isolation of air and combustible gas check valves, a variant with a vibration isolator located between the air check valve inlet and the air check valve enclosure chamber.
  • FIG. 13 - a pulsating combustion apparatus with vibration isolation of air and combustible gas check valves, a variant with a vibration isolator placed between the enclosure chambers of the air check valve and the combustible mixture check valve.
  • FIG. 14 - a pulsating combustion apparatus with vibration isolation of an aerodynamic air check valve, a variant with the placement of one vibration isolator between the combustion chamber and the chamber for the coolant and another vibration isolator between the resonance tube and the chamber for the coolant.
  • FIG. 15 - pulsating combustion apparatus with vibration isolation of air and combustible gas check valves, a variant with sequential placement of two vibration isolators, between the air check valve and the air valve enclosure chamber and between the air valve enclosure chamber and the combustible gas check valve enclosure.
  • FIG. 16 - pulsating combustion apparatus with vibration isolation of check valves for air and combustible gas, a variant with a labyrinth between the vibration isolator and the pipe for supplying air to the combustion chamber.
  • FIG. 17 vibration isolator made in the form of a cylindrical element with corrugations.
  • FIG. 18 vibration isolator made in the form of a flat annular membrane.
  • FIG. 19 vibration isolator made in the form of a cylindrical element made of elastic material.
  • FIG. 20 check valve for gas medium with spring pressure of the diaphragms.
  • Fig. 21 shows a pulsating combustion apparatus with check valves connected to shock wave dampers of various designs.
  • FIG. 22 shock wave absorber in the form of a helical gas flow channel and covering the walls of the shock wave absorber with sound-absorbing material.
  • FIG. 23 - a pulsating combustion apparatus with a resonant channel in the form of a passage and a heat extraction device in the form of a pipe, with vibration isolation of air and combustible gas check valves.
  • FIG. 24 is a pulsating combustion apparatus of the preferred embodiment.
  • the occurrence of a shock wave in the check valves of gaseous media is the same and will be further described using the example of the mechanical check valve for gaseous media shown in FIG. 1.
  • the mechanical check valve includes plate 1 with bores 2, travel stops 3 and diaphragms 4.
  • FIG. 2 shows the time variation of the pressure and flow rate in the check valve in the pulsating combustion apparatus.
  • Line 7 shows the gas flow in the forward direction
  • line 8 shows the gas flow in the opposite direction
  • line 9 shows the speed jump when the valve is closed
  • line 10 shows the pressure at the inlet check valve
  • line 11 shows the vacuum jump creating a shock wave on the gas supply side
  • line 12 shows the pressure at the outlet of the check valve
  • line 13 shows the pressure surge creating a shock wave at the outlet of the check valve.
  • the shock wave has the greatest effect on the plate 1 of the check valve, similar to a blow with a solid object. Since plate 1 has its own resonant frequency, plate 1 begins to vibrate at this natural frequency. When the shock wave of the next stroke acts on the plate 1 of the check valve, the plate 1 still continues to vibrate from the action of the previous shock wave, therefore the next shock wave increases the vibration amplitude of the plate 1. An increase in the vibration amplitude of the plate 1 occurs until the energy added by the shock waves evens out with losses of vibration energy of plate 1 during the time between the impacts of the shock wave.
  • Losses of vibration energy of plate 1 occur due to plastic deformation of plate 1, energy transfer to acoustic vibrations of the gas surrounding the valve and vibration transfer to all elements of the pulsating combustion apparatus.
  • the valve plate 1 is made of an elastic material, therefore the losses due to plastic deformation are small, and almost all the energy of the impact of the shock wave on the valve plate 1 is converted into acoustic noise and vibration.
  • Vibrations of the check valve of the gaseous medium are of high intensity and, spreading throughout the pulsating combustion apparatus, create a high level of acoustic noise and vibration at the installation site of the pulsating combustion apparatus and in the connected systems of the coolant, exhaust and air and fuel supply.
  • the use of fencing and vibration isolation of the check valves of gaseous media can significantly reduce the acoustic noise and vibration generated by pulsating combustion devices. With vibration isolation of the check valves from all parts of the pulsating combustion apparatus, the maximum result is achieved. In some cases, it is sufficient to vibration-isolate the check valves of gaseous media from the heat extraction device, since it has a large radiation area, many attached parts and direct contact with the coolant.
  • Pulsating combustion apparatuses can have various implementation options, differing in the method of forming the combustible mixture, the types of check valves used.
  • FIG. 3 shows the vibration isolation of the check valves of combustible gas and air from the heat extraction device indirectly through the combustion chamber 14.
  • the combustion chamber 14 is placed in a heat removal device in the form of a chamber 15 with a liquid heat carrier 16, an air check valve 17 is located in the enclosure chamber 18 and is connected to the combustion chamber 14 by means of nozzles 20 and 21 connected to each other using a vibration isolator 19, and a check valve 22 combustible gas is placed in the enclosure chamber 23 and connected to the combustion chamber 14 by means of nozzles 25 and 26, connected to each other by means of vibration isolator 24.
  • Vibration isolators 19 and 24 are non-supporting connection in the form of corrugated cylinders.
  • the combustion chamber 27 and the resonance channel in the form of resonance tubes 28 are placed in a body sampling device in the form of a chamber 29 with a gaseous heat carrier 30.
  • the check valve 31 of the combustible mixture is placed in the enclosure chamber 32 and is connected to the chamber 29 of the heat selection device directly by means of a vibration isolator 33, representing a support link made in the form of a support made of an elastic material, preferably porous rubber.
  • the combustible mixture is formed in the enclosure chamber 32 from the air flowing through the pipe 34 and the combustible gas flowing through the pipe 35.
  • the combustible mixture enters the combustion chamber 27 through the flame arrester 36.
  • the screen 37 protects the vibration isolator 33 from the high temperature of the reverse flow of the gas flow from the chamber 27 combustion.
  • the fan 38 provides the flow of the coolant.
  • the combustion chamber 14 is placed in a heat extraction device in the form of a chamber 15 with a liquid heat carrier 16, check valves 39 of the combustible mixture are connected by means of pipes 40 and vibration isolators 41 with a pipe 42 connected to the enclosure chamber 43, which is rigidly connected to the chamber 15.
  • Check valves 39 the combustible mixture can be from one to four.
  • the combustible mixture is formed in the enclosure chamber 43 from the air entering through the pipe 44 and the combustible gas entering through the pipe 45.
  • the combustible mixture enters the combustion chamber 14 through the flame arrester 47.
  • FIG. 6 Several check valves can be installed in parallel for one gas medium, as shown in FIG. 6.
  • the combustion chamber 14 is placed in a heat extraction device in the form of a chamber 15 with a liquid heat carrier 16, the combustible gas flows through a pipe 48 into the chamber 49 fencing 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 combustion chamber 14 through the annular slot 52.
  • Combustible gas check valves 50 are connected to the annular chamber 51 through pipes 53 and 54 connected by vibration isolators 55.
  • the check valves 58 of the air are connected to the pipe 59 by means of pipes 60 and vibration isolators 61.
  • the combustion chamber 14 is rigidly connected to the heat removal device in the form of a chamber 15 for the coolant 16.
  • FIG. 7 shows a view a-a in fig. 6 for check valves 50 placed in one enclosure chamber 49.
  • FIG. 8 shows a view a-a in fig. 6 for check valves 50, each placed in its own enclosure chamber 49.
  • FIG. 9 shows a view b-b for fig. 6 for check valves 58 placed in one chamber 57 of the enclosure.
  • FIG. 10 shows a view b-b for fig. 6 for check valves 58, each placed in its own enclosure chamber 57.
  • the combustion chamber 14 is placed in a heat extraction device in the form of a chamber 15 with a liquid heat carrier 16.
  • the combustible gas enters through a pipe 62 into the enclosure chamber 63 of the combustible gas check valve 64, and through the check valve 64 the combustible gas enters the annular chamber 65, from which, through the annular slot 66 enters the combustion chamber 14.
  • the check valve 64 of the combustible gas is connected to the annular chamber 65 by means of pipes 67 and 68 connected to using vibration isolator 69. Air enters through the pipe 70 into the chamber
  • the enclosure chamber 71 air is connected to the outlet of the enclosure chamber 71 by means of pipes 74 and 75, connected by means of a vibration isolator 76, the enclosure chamber 71 is rigidly connected to the enclosure chamber 63 of the combustible gas check valve 64, and the enclosure chamber 63 is rigidly connected to the heat extraction device in the form of a chamber 15 for coolant 16.
  • the combustion chamber 14 is placed in a heat extraction device in the form of a chamber 15 with a liquid heat carrier 16.
  • the combustible gas enters through a pipe 77 into the enclosure chamber 78 of the combustible gas check valve 79, and through the check valve 79 the combustible gas enters the annular chamber 80, from which, through the annular slot 81 enters the combustion chamber 14.
  • the check valve 79 of the combustible gas is connected to the annular chamber 80 by means of pipes 82 and 83, connected by a vibration isolator 84.
  • the air from the pressure stabilization chamber 85 through the check valve 86 enters the enclosure chamber 87, then enters the combustion chamber 14 through the pipe 88.
  • the inlet of the air check valve 86 is connected to the inlet of the enclosure chamber 85 by means of nozzles 89 and 90 connected by a vibration isolator 91, the enclosure chamber 87 is rigidly connected to the enclosure chamber 78 of the combustible gas check valve 79, and the enclosure chamber 78 is rigidly connected to the heat extraction device in the form chambers 15 for coolant 16.
  • the combustion chamber 14 is placed in a heat removal device in the form of a chamber 15 with a liquid heat carrier 16.
  • the combustible gas enters through a pipe 90 into the enclosure chamber 91 of the combustible gas check valve 92, through the check valve 92 the combustible gas enters the annular chamber 93, from which, through the annular the slot 94 enters the combustion chamber 14.
  • Combustible gas check 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 air check valve 99 enters the enclosure chamber 100, then through the pipe 101 enters the combustion chamber 14.
  • the inlet of the air check valve 99 is rigidly connected to the inlet of the enclosure chamber 100 by means of a branch pipe 102, the enclosure chamber 100 is connected to the enclosure chamber 91 of the combustible gas check valve 92 by means of pipes 103 and 104 connected by means of a vibration isolator 105, and the enclosure chamber 91 is rigidly connected to the selection device heat in the form of a chamber 15 for the coolant 16.
  • FIG. 14 the combustion chamber 14 and the resonance pipe 106 are placed in a heat extraction device in the form of a chamber 15 with a liquid heat carrier 16.
  • the combustible gas flows through the pipe 107 into the enclosure chamber 108 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 slot 111 enters the combustion chamber 14.
  • the check valve 109 of the combustible gas is connected to the annular chamber 110 through a branch pipe 112.
  • the air enters through the pipe 113 into the enclosure chamber 114 of the aerodynamic check valve 115 of the air, through the check valve 115 the air enters the combustion chamber 14.
  • the outlet of the aerodynamic air check valve 115 is rigidly connected to the combustion chamber 14, the enclosure chamber 114 is rigidly connected to the heat removal device in the form of a heat carrier chamber 15. in this case, the wall of the combustion chamber 14 and the wall of the chamber 15 are a heat extraction device.
  • the output of the resonant channel, made in the form of a tube 106, is connected with a heat removal device in the form of a chamber 15 with a heat carrier 16 by means of a pipe 117 and a vibration isolator 118 connecting the resonance pipe 106 with the pipe 117.
  • the reverse gas flows of the aerodynamic valve are diverted through the pipe 119.
  • FIG. 15 shows the use of two sequentially installed vibration isolators in connection with the air check valve with a heat extraction device made in the form of a heat carrier chamber.
  • the combustion chamber 14 is placed in a heat extraction device in the form of a chamber 15 with a liquid heat carrier 16.
  • the combustible gas enters through the pipe 120 into the enclosure chamber 121 of the combustible gas check valve 122, through the check valve 122 the combustible gas enters the annular chamber 123, from which through the annular slot 124 enters the combustion chamber 14.
  • the check valve 122 is connected to the annular chamber 123 through the nozzles 125 and 126 and the vibration isolator 127.
  • the air from the pressure stabilization chamber 128 through the check valve 129 enters the enclosure chamber 130, then enters the combustion chamber 14 through the pipe 131.
  • the inlet of the air check valve 129 is connected to the inlet of the enclosure chamber 130 by means of nozzles 132 and 133 connected by a vibration isolator 134
  • the enclosure chamber 130 is connected to the enclosure chamber 121 of the combustible gas check valve 122 by means of pipes 135 and 136 connected by a vibration isolator 137
  • the chamber the enclosure 121 is rigidly connected to a heat extraction device in the form of a chamber 15 for the heat carrier 16.
  • Vibration isolators have requirements for tightness, strength, heat resistance.
  • the labyrinth consists of several concentric cylindrical screens located with gaps and forming a long and narrow channel for gas environment between the vibration isolator and the main working flow of the gas environment.
  • the air check valve 138 is connected to the enclosure chamber 139 by means of pipes 140 and 141 connected by a vibration isolator 142.
  • a labyrinth is located, formed by coaxial pipes 143 and 144, which protect the vibration isolator 142 from the flow of hot gases in pipe 146.
  • vibration isolator 147 is made in the form of a cylindrical corrugated element - a bellows made of any material that meets the above requirements.
  • the vibration isolator 147 is attached to the branch pipe 148 of the check valve 149 with a clamp 150 and the branch pipe 151 of the enclosure chamber 152 with a clamp 153.
  • the vibration isolator can be made in the form of a cylindrical element with one transverse corrugation, as shown in FIG. 3-16.
  • 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 chamber 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. 4.
  • vibration isolator 159 is made in the form of a cylindrical element of elastic material, providing the required tightness, strength, heat resistance.
  • the vibration isolator 159 is attached to the branch pipe 160 of the check valve 161 with a clamp 162 and the branch pipe 163 of the enclosure chamber 164 with a clamp 165.
  • the vibration isolator is made in the form of a cylindrical corrugated element - rubber bellows with wall thickness from 2 mm to 5 mm.
  • shock wave occurs at all check mechanical valves of gaseous media.
  • the intensity of the shock wave depends on the flow characteristics of the check valves.
  • FIG. 20 shows the design of the check valve, where the diaphragms 168 are pressed against the plate 166 with through holes 167 by the springs 169, which are located in the travel stops of the diaphragms 170.
  • the acoustic noise generated by the operating pulsations of the gas flow rate, the shock wave and vibrations of the walls of the check valve of the gas medium, in a closed volume are repeatedly reflected from the inner surface of the walls of the enclosing chamber, as a result of which the noise gives off almost all 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.
  • FIG. 21, the walls 171 of the enclosure chamber 172 of the air check valve 173 are covered with a sound-absorbing material 174 with thermal insulation properties.
  • Acoustic low pass filters can be used to reduce the effect of the shock wave according to the present invention.
  • the properties of acoustic low-pass filters are similar to those of low-pass filters in electrical engineering, which are known and studied.
  • the acoustic low-pass filter has a frequency-dependent effect on the fluctuations in the gas flow rate.
  • Acoustic low-pass filters have a cutoff frequency. The filter has no effect on vibrations with a frequency below the cutoff frequency and reduces the amplitude of fluctuations in the gas flow rate with frequencies above the cutoff frequency.
  • shock absorbers can be installed in series at the inlet and outlet of the mechanical check valve of the gaseous medium.
  • 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 inlets and outlets and connected by holes and / or slots, and acoustic low-pass filters 180, which are small chambers, and connected short pipes.
  • the acoustic low-pass filters are selected with a cutoff frequency higher than the pulsation frequency of the combustion of the pulsating combustion apparatus.
  • shock absorbers can be in the form of a metal felt 181, or a bent pipe 182 with a channel rotation, solid baffles 183 or perforated baffles 184, 185, 186 installed in the path of the shock wave propagation.
  • the solid screen 183 is installed with a gap relative to the walls of the channel.
  • Shock wave dampers can be coupled with a check valve using a vibration isolator 187.
  • the walls of the shock wave absorbers and the walls of the enclosure chamber of the gas medium check valve can partially reflect the shock wave and partially convert the shock wave energy into vibration, for example, if these walls are made of metal.
  • these walls can partially reflect the shock wave and partially absorb with conversion into heat, for example, if these walls are made of concrete. If these walls are made of metal and covered with a sound-absorbing material with thermal insulation properties, then these walls partially reflect the shock wave, partially convert the shock wave into vibrations and partially absorb the shock wave.
  • the shock wave acts on the walls of the shock wave absorbers
  • the shock wave is partially reflected and partially transfers energy to the wall, which leads to vibrations of the walls of the shock absorbers at their own resonant frequencies.
  • the following impacts of the shock wave swing the amplitude of oscillations of the walls of the shock wave absorbers to large values. Therefore, the walls of the check valve and the walls of shock wave dampers installed on the check valve vibrate with high amplitudes and high vibration accelerations.
  • the air check valve 173 with shock wave dampers installed on it is connected to the chamber 188 for the coolant 189 using a vibration isolator 190, and the combustible gas check valve 191 placed in the enclosure chamber 192 is connected to a sampling device heat in the form of a chamber 188 for the coolant 189 with the use of a vibration isolator 193.
  • the design of the check valve 173 with installed shock absorbers may require additional measures to fix it in the required position in space, for example, the installation of additional elastic elements 194 and 195, connecting the body of the check valve 173 with the walls of the chamber 171 of the enclosure (Fig. 21). Placing the blowdown fan 196 within the enclosure chamber 172 of the air check valve 173 reduces the level of the shock wave entering the air supply duct.
  • the shock wave damper can be made in the form of a screw channel for a gas flow.
  • FIG. 22 a damper 197 in the form of a screw channel at the inlet of the check valve 198.
  • dampers 199 are installed in the form of a low-pass filter, the walls of which are covered with a sound-absorbing material 200.
  • the resonance channel is made in the form of a gap 201 between the cylinder 202 and the combustion chamber 203 located therein, which is formed by a pipe 204 coiled into a spiral with a coolant 205.
  • the pipe 204 and the jacket of the cylinder 202 form a heat extraction device.
  • Air through the pipe 206 enters the enclosure chamber 207 of the air check valve 208 installed using the vibration isolator 209, and through the check valve 208 air enters the combustion chamber 203.
  • the combustible gas through the pipe 210 enters the enclosure chamber 211 of the combustible gas check valve 212 installed using the vibration isolator 213, and through the combustible gas check valve 212 enters the combustion chamber 203.
  • FIG. 24 shows a preferred embodiment of a pulsed combustion apparatus.
  • the combustion chamber 214 and the resonance channel 215 in the form of several pipes are located in the heat extraction device in the form of a chamber 216 with a coolant 217.
  • a Helmholtz resonator 218 is sequentially installed, consisting of a chamber 219 and an inductive channel in the form of a pipe 220, a Helmholtz resonator 221 consisting of from chamber 222 and inductive a channel in the form of a tube 223, a Helmholtz resonator 224, consisting of a chamber 225 and an inductive channel in the form of a tube 226.
  • the Helmholtz resonators 218, 221, 224 have their own resonant frequency below the frequency of combustion pulsations.
  • the chamber 219 is located inside the chamber 225.
  • the walls of the chambers 219 and 225 are covered with sound-absorbing material 227 and 228 with thermal insulation properties.
  • Shock wave dampers 230 are installed at the inlet of the air check valve 229, and shock wave dampers 231 are installed at the outlet of the air check valve 229. Fixed in space by elastic elements 234 and 235.
  • the enclosure chamber 236 and the tube 237 form a Helmholtz resonator 238.
  • a Helmholtz resonator 239 consisting of a chamber 240 and a pipe 241
  • a Helmholtz resonator 242 consisting of a chamber 243 and a pipe 244 are installed.
  • the walls of chambers 236 and 243 are covered with sound-absorbing material 246 and 247 with thermal insulation properties.
  • the resonators 236, 239, 242 of Helmholtz have their own resonant frequency below the frequency of the combustion pulsations.
  • Shock wave dampers 249 are installed at the inlet of the combustible gas check valve 248, and shock wave dampers 250 are installed at the outlet of the combustible gas check valve 248.
  • the check valve 248 of the combustible gas with the shock absorbers 249 and 250 installed on it is located in the enclosure chamber 251, which with the pipe 252 forms a Helmholtz resonator 253.
  • the Helmholtz resonator 253 is installed using vibration isolator 254.
  • the Helmholtz resonator 255 is installed, consisting of a chamber 256 and a tube 257.
  • the Helmholtz resonator 253 is located inside the chamber 256 of the Helmholtz resonator 255.
  • the resonators 253 and 255 of Helmholtz have their own resonant frequency below the frequency of the combustion pulsations.
  • a combustible gas supply regulator 258 is installed on pipe 257.
  • the pipe 252 may not be installed, the chamber 219 may be located inside the chamber of the Helmholtz resonator of the air channel, the chamber 236 may be located inside the chamber of the Helmholtz resonator of the exhaust, there may be several check valves 248 in parallel with installed shock absorbers at the inlet and outlet and placed in one chamber fencing or each valve is placed in its own enclosure chamber.
  • the walls of chambers 222 and 240 can be covered with a sound-absorbing material with thermal insulation properties.
  • the tubes of the Helmholtz resonators of the air can be located inside the tubes of the Helmholtz resonators of the exhaust and / or the tubes of the Helmholtz resonators of the exhaust can be located inside the tubes of the Helmholtz resonators of the air.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluidized-Bed Combustion And Resonant Combustion (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в системах отопления, в частности в водонагревателях или бойлерах; в системах утилизации, работающих на сжигании попутного газа; в системах выработки электрической энергии. Аппарат пульсирующего горения содержит камеру (14) сгорания, соединенный с камерой (14) сгорания по меньшей мере один резонансный канал (28), устройство (15) отбора тепла, связанное с камерой сгорания и с резонансным каналом и представляющее собой по меньшей мере одну камеру и/или по меньшей мере одну трубу для теплоносителя (16). Устройство подачи воздуха и горючего газа, соединенное с камерой (14) сгорания, включает, по меньшей мере, один обратный клапан (17) газовой среды и по меньшей мере одну камеру (18) ограждения указанного клапана (17). По меньшей мере один обратный клапан (17) газовой среды связан непосредственно или опосредованно с устройством 15 отбора тепла посредством виброизолятора (19), (24).

Description

Figure imgf000003_0002
пульсирующего горения с
Figure imgf000003_0001
Область техники
Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в системах отопления, в частности в водонагревателях или бойлерах; в системах утилизации, работающих на сжигании попутного газа; в системах выработки электрической энергии.
Предыдущий уровень техники
Аппараты пульсирующего горения известны высоким коэффициентом полезного действия и малыми габаритами и массой на 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 помещения, которые расположены далеко от аппарата пульсирующего горения. Вибрации значительно ухудшают среду обитания человека.
Предпринимаются меры по снижению вибраций, создаваемых аппаратами пульсирующего горения. В патенте US 4919085 для понижения вибраций аппарата 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 указывает на необходимость устанавливать виброизоляторы при монтаже аппарата пульсирующего горения
(http://www.manualsdir.com/manuals/345492/fulton-pulse-hw-phw-fullv- condensing-hvdronic-boiler.html?page=l 1
Наиболее близким к предложенному является аппарат пульсирующего горения по патенту US 4259928, в котором в канале подачи воздуха воздушный цилиндр, содержащий воздушный обратный клапан, соединен с крышкой аппарата 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.
Хотя не все производители указывают на необходимость подключения аппаратов пульсирующего горения к гидравлической системе теплоносителя с применением виброизоляторов, специалистам в данной области такая необходимость очевидна.
Используемые меры не дают желаемого результата и могут быть значительно улучшены.
Сущность изобретения
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является снижение уровня вибраций в аппаратах пульсирующего горения путем снижения уровня вибраций, создаваемых обратным клапаном газовой среды.
Техническая проблема решается аппаратом пульсирующего горения, содержащим камеру сгорания, соединенный с камерой сгорания, по меньшей мере, один резонансный канал, устройство отбора тепла, связанное с камерой сгорания и с резонансным каналом и включающее, по меньшей мере, одну камеру и/или, по меньшей мере, одну трубу для теплоносителя, устройство подачи воздуха и горючего газа, соединенное с камерой сгорания представляющее собой по меньшей мере одну камеру и/или по меньшей мере одну трубу для теплоносителя, устройство подачи воздуха и горючего газа, соединенное с камерой сгорания, включающее, по меньшей мере, один обратный клапан газовой среды и по меньшей мере одну камеру ограждения по меньшей мере одного обратного клапана газовой среды, при этом по меньшей мере один обратный клапан газовой среды связан непосредственно или опосредованно с устройством отбора тепла посредством виброизолятора. Возможен вариант исполнения, в котором резонансный канал представляет собой, по меньшей мере, одну резонансную трубу.
Кроме того, возможен вариант, когда камера сгорания расположена в трубе, а резонансный канал представляет собой зазор между трубой и камерой сгорания.
Предпочтительно, чтобы стенки по меньшей мере одной камеры ограждения покрыты материалом, который обладает свойствами звукопоглощения.
Возможен вариант, в котором, аппарат содержит по меньшей мере два обратных клапана газовой среды, по меньшей мере один их 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, по меньшей мере одного обратного клапана воздуха и по меньшей мере одного обратного клапана горючего газа.
Также возможен вариант, по которому по меньшей мере один обратный клапан газовой среды представляет собой обратный клапан горючей смеси.
В предпочтительном варианте по меньшей мере один обратный клапан газовой среды представляет собой механический обратный клапан.
Возможно исполнение аппарата, когда по меньшей мере один обратный клапан газовой среды связан с устройством отбора тепла посредством виброизолятора непосредственно.
В другом варианте, по меньшей мере, один обратный клапан газовой среды связан с устройством отбора тепла с помощью виброизолятора опосредованно через камеру сгорания, при этом, по меньшей мере, один обратный клапан газовой среды соединен своим выходом с камерой сгорания двумя патрубками, которые соединены друг с другом посредством виброизолятора.
Кроме того, по меньшей мере, один обратный клапан газовой среды связан с устройством отбора тепла 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 посредством виброизолятора.
Так же возможен вариант при котором, по меньшей мере, один обратный клапан воздуха связан с устройством отбора тепла с помощью виброизолятора опосредованно через камеру ограждения, по меньшей мере, одного обратного клапана горючего газа, при этом, по меньшей мере, один обратный клапан воздуха связан с камерой ограждения по меньшей мере одного обратного клапана горючего газа посредством двух патрубков, которые соединены друг с другом посредством виброизолятора и один из которых соединен с выходом соответствующего обратного клапана воздуха.
Кроме того, по меньшей мере, один обратный клапан воздуха связан с устройством отбора тепла с помощью виброизолятора опосредованно через соединенные друг с другом камеру ограждения обратного клапана воздуха и через камеру ограждения обратного клапана горючего газа, при этом при этом по меньшей мере один обратный клапан воздуха соединен своим входом с камерой ограждения обратного клапана воздуха посредством двух патрубков, которые соединены друг с другом посредством виброизолятора и один из которых соединен с входом соответствующего обратного клапана воздуха.
Кроме того, по меньшей мере, один обратный клапан воздуха связан с устройством отбора тепла 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 посредством виброизолятора.
Кроме того, 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 посредством первого виброизолятора.
И при этом, 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 посредством по меньшей мере одного соответствующего второго виброизолятора.
Кроме того, по меньшей мере, один обратный клапан воздуха опосредованно связан с устройством отбора тепла с помощью двух последовательно расположенных виброизоляторов, при этом по меньшей мере один обратный клапан воздуха соединен своим входом посредством первого виброизолятора с входом камеры ограждения по меньшей мере одного обратного клапана воздуха, при этом камера ограждения обратного клапана воздуха своим выходом посредством второго виброизолятора связана с камерой ограждения по меньшей мере одного обратного клапана горючего газа, которая соединена с устройством отбора тепла.
Виброизолятор может представлять собой цилиндрический элемент с, по меныпей мере, одним поперечным гофром.
Кроме того, виброизолятор может представлять собой цилиндрический элемент из эластичного материала.
Кроме того, виброизолятор может представлять собой кольцевую мембрану плоскую или с одним или более кольцевым гофром.
Возможен вариант, при котором, по потоку газовой среды на входе и/или выходе, по меньшей мере, одного обратного клапана газовой среды установлен, по меньшей мере, один гаситель ударной волны, жестко соединенный с соответствующим обратным клапаном.
При этом, обратный клапан газовой среды и, по меньшей мере, один гаситель имеют единый корпус.
Кроме того, 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.
Кроме того, аппарат по любому из вариантов размещения виброизоляторов, по меньшей мере один обратный клапан газовой среды связан с устройством отбора тепла с помощью виброизолятора опосредованно через камеру сгорания, при этом 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.
Актуальной проблемой аппаратов пульсирующего горения являются значительные вибрации и шум при работе. Применяемые глушители в каналах отвода дымовых газов и поставки воздуха, а также виброизоляция аппаратов 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 аппарата пульсирующего горения.
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.
В результате проведенных исследований было обнаружено, что в процессе работы аппаратов пульсирующего горения камерой сгорания создаются незначительные вибрации многократно ниже разрешенного уровня и, соответственно, создаваемый этими вибрациями акустический шум также значительно ниже разрешенного уровня. В аппаратах пульсирующего горения единственным источником значительных вибраций и создаваемого этими вибрациями акустического шума являются обратные клапаны газовых сред.
При работе аппаратов 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 аппаратов пульсирующего горения создаются дополнительные вибрация и шум высокой интенсивности от ударной волны.
В аппаратах 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.
В аппаратах 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.
Образование ударной волны в механическом обратном клапане по своей природе похожа на образование ударной волны в динамическом обратном клапане. Ударная волна в механическом обратном клапане создается при мгновенном торможении обратного потока газа.
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.
Специалистам очевидно, что подвижный элемент клапана способен создать вибрации от удара подвижного элемента по неподвижному корпусу обратного клапана. Однако в аппаратах пульсирующего горения вибрации создаются внезапным изменением скорости газового потока.
Для специалистов по аппаратам пульсирующего горения единственным очевидным источником вибрации и акустического шума является взрывное горение в камере сгорания.
Согласно настоящему изобретению снижение вибрации и создаваемого этими вибрациями акустического шума, достигается установкой вибролизолятора между обратным клапаном газовой среды и устройством отбора тепла. 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
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 в 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, 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 периоде 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. Перечень чертежей
На фиг. 1 показан механический обратный клапан газовой среды в разрезе.
На фиг. 2 - графики колебаний расхода и давления газа при его прохождении через обратный клапан.
На фиг. 3 - аппарат 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 - аппарат пульсирующего горения с виброизоляцией обратного клапана горючей смеси, вариант с непосредственной связью обратного клапана и камеры с теплоносителем через опорный виброизолятор.
На фиг. 5 - аппарат пульсирующего горения с двумя обратными клапанами горючей смеси с виброизоляцией каждого обратного клапана горючей смеси.
На фиг. 6 - аппарат пульсирующего горения с виброизоляцией четырех обратных клапанов воздуха и четырех обратных клапанов горючего газа.
На фиг. 7 - разрез по А-А на фиг. 6 при размещении четырех обратных клапанов горючего газа в одной камере ограждения.
На фиг. 8 - разрез по А-А на фиг. 6 при размещении четырех обратных клапанов горючего газа в разных камерах ограждения.
На фиг. 9 - разрез по Б-Б на фиг. 6 при размещении четырех обратных клапанов воздуха в одной камере ограждения.
На фиг. 10 - разрез по Б-Б на фиг. 6 при размещении четырех обратных клапанов воздуха в разных камерах ограждения.
На фиг. И - то же, что на фиг. 6, с одним обратным клапаном воздуха и с одним обратным клапаном горючего газа. На фиг. 12 - аппарат 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.
На фиг. 13 - аппарат 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.
На фиг. 14 - аппарат 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.
На фиг. 15 - аппарат 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.
На фиг. 16 - аппарат пульсирующего горения с виброизоляцией обратных клапанов воздуха и горючего газа, вариант с размещением лабиринта между виброизолятором и трубой подачи воздуха в камеру сгорания.
На фиг. 17 - виброизолятор, выполненный в виде цилиндрического элемента с гофрами.
На фиг. 18 - виброизолятор, выполненный в виде плоской кольцевой мембраны.
На фиг. 19 - виброизолятор, выполненный в виде цилиндрического элемента из эластичного материала. На фиг. 20 - обратный клапан газовой среды с поджатием мембран пружинами.
На фиг 21- аппарат пульсирующего горения с обратными клапанами, соединенными с гасителями ударной волны различного выполнения.
На фиг. 22 - гаситель ударной волны в виде винтового канала потока газа и покрытие звукопоглощающим материалом стенок гасителя ударной волны.
На фиг. 23 - аппарат пульсирующего горения с резонансным каналом в виде прохода и устройством отбора тепла в виде трубы, с виброизоляцией обратных клапанов воздуха и горючего газа.
На фиг. 24 - аппарат пульсирующего горения предпочтительного варианта исполнения.
Предпочтительные варианты осуществления изобретения
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.
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.
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.
На фиг. 2 показано изменение во времени давления и расхода в обратном клапане в аппарате 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 входе, 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.
В аппаратах 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 аппарата 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.
Вибрации обратного клапана газовой среды имеют высокую интенсивность и, распространяясь по всему аппарату пульсирующего горения, создают высокий уровень акустического шума и вибрации в месте установки аппарата пульсирующего горения и в подключаемых системах теплоносителя, выхлопа и подачи воздуха и горючего. Применение ограждения и виброизоляции обратных клапанов газовых сред позволяет значительно снизить акустический шум и вибрации, создаваемые аппаратами пульсирующего горения. При виброизолировании обратных клапанов от всех деталей аппарата пульсирующего горения достигается максимальный результат. В некоторых случаях достаточно виброизолировать обратные клапаны газовых сред от устройства отбора тепла, поскольку у него большая площадь излучения, много присоединенных деталей и прямой контакт с теплоносителем.
Аппараты пульсирующего горения могут иметь различные варианты реализации, отличающиеся способом формирования горючей смеси, типов используемых обратных клапанов.
На фиг. 3 показана виброизоляция обратных клапанов горючего газа и воздуха от устройства отбора тепла опосредованно через камеру 14 сгорания. Камера 14 сгорания помещена в устройство отбора тепла в виде камеры 15 с жидким теплоносителем 16, обратный клапан 17 воздуха размещен в камере 18 ограждения и соединен с камерой 14 сгорания посредством патрубков 20 и 21, соединенных друг с другом с помощью виброизолятора 19, и обратный клапан 22 горючего газа размещен в камере 23 ограждения и соединен с камерой 14 сгорания посредством патрубков 25 и 26, соединенных друг с другом с помощью виброизолятора 24. Виброизоляторы 19 и 24 представляют собой неопорную связь в виде гофрированных цилиндров.
На фиг. 4 камера 27 сгорания и резонансный канал в виде резонансных труб 28 помещены в устройство отбора тела в виде камеры 29 с газообразным теплоносителем 30. Обратный клапан 31 горючей смеси помещен в камеру 32 ограждения и соединен с камерой 29 устройства отбора тепла непосредственно с помощью виброизолятора 33, 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 34, 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.
На фиг. 5 камера 14 сгорания помещена в устройство отбора тепла в виде камеры 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 39 горючей смеси может быть от одного до четырех. Горючая смесь формируется в камере 43 ограждения из воздуха, поступающего по трубе 44, и горючего газа, поступающего по трубе 45. В камеру 14 сгорания горючая смесь поступает через пламегаситель 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 устройство отбора тепла в виде камеры 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 горючего газа соединены с кольцевой камерой 51 посредством патрубков 53 и 54, соединенных с помощью виброизоляторов 55. Воздух поступает по трубе 56 в камеру 57 ограждения обратных клапанов 58 воздуха, и через обратные клапаны 58 воздуха поступает в камеру 14 сгорания по трубе 59 переменного сечения, проходящей внутри камеры 49 ограждения обратных клапанов 50. Обратные клапаны 58 воздуха соединены с трубой 59 посредством патрубков 60 и виброизоляторов 61. Камера 14 сгорания жестко связана с устройством отбора тепла в виде камеры 15 для теплоносителя 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 на фиг. 6 для обратных клапанов 50, помещенных в одну камеру 49 ограждения. На фиг. 8 приведен вид А-А на 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.
На фиг. 11 камера 14 сгорания помещена в устройство отбора тепла в виде камеры 15 с жидким теплоносителем 16. Горючий газ поступает по трубе 62 в камеру 63 ограждения обратного клапана 64 горючего газа, и 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 горючего газа 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 по трубе 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, а камера 63 ограждения жестко связана с устройством отбора тепла в виде камеры 15 для теплоносителя 16.
На фиг. 12 камера 14 сгорания помещена в устройство отбора тепла в виде камеры 15 с жидким теплоносителем 16. Горючий газ поступает по трубе 77 в камеру 78 ограждения обратного клапана 79 горючего газа, и 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 горючего газа 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 86 воздуха связан с входом камеры 85 ограждения посредством патрубков 89 и 90, соединенных с помощью виброизолятора 91, камера 87 ограждения жестко связана с камерой 78 ограждения обратного клапана 79 горючего газа, а камера 78 ограждения жестко связана с устройством отбора тепла в виде камеры 15 для теплоносителя 16.
На фиг. 13 камера 14 сгорания помещена в устройство отбора тепла в виде камеры 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 горючего газа 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 воздуха поступает в камеру 100 ограждения, далее через трубу 101 поступает в камеру 14 сгорания. Вход обратного клапана 99 воздуха жестко 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, а камера ограждения 91 жестко связана с устройством отбора тепла в виде камеры 15 для теплоносителя 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 устройство отбора тепла в виде камеры 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 14 сгорания. Обратный клапан 109 горючего газа соединен с кольцевой камерой 110 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 устройство отбора тепла в виде камеры 15 для теплоносителя 16. Камера 14 сгорания связана с устройством отбора тепла в виде камеры 15 для теплоносителя 16 посредством виброизолятора 116, соединяющего в данном случае стенку камеры 14 сгорания и стенку камеры 15 устройство отбора тепла. Выход резонансного канала, выполненного в виде трубы 106, связан с устройством отбора тепла в виде камеры 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.
На фиг. 15 показано применение двух последовательно установленных виброизоляторов в связи обратного клапана воздуха с устройством отбора тепла, выполненного в виде камеры для теплоносителя. Камера 14 сгорания помещена в устройство отбора тепла в виде камеры 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, а камера ограждения 121 жестко связана устройство отбора тепла в виде с камеры 15 для теплоносителя 16.
К виброизоляторам предъявляются требования по герметичности, прочности, термостойкости. Для повышения термостойкости виброизолятора и защиты от обратных пробросов горячих продуктов горения, 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 145 для подачи воздуха расположен лабиринт, образованный коаксиальными патрубками 143 и 144, 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.
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. 4.
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.
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.
В аппаратах 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.
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 со свойствами теплоизоляции.
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 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.
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.
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 аппарата пульсирующего горения. Кроме того, гасители ударной волны могут быть в виде металловойлока 181, или изогнутой трубы 182 с поворотом канала, сплошных экранов 183 или перфорированных экранов 184, 185, 186, 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. 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 со свойствами теплоизоляции, то указанные стенки частично отражают ударную волну, частично преобразуют ударную волну в вибрации и частично поглощают ударную волну.
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 горючего газа, помещенный в камеру 192 ограждения, связан с устройством отбора тепла в виде камеры 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). Размещение вентилятора 196 продувки внутри камеры ограждения 172 обратного клапана 173 воздуха снижает уровень ударной волны, проникающей в канал поставки воздуха.
Гаситель ударной волны может быть выполнен в виде винтового канала для потока газа. На Фиг. 22 гаситель 197 в виде винтового канала на входе обратного клапана 198. На выходе обратного клапана 198 установлены гасители 199 в виде фильтра нижних частот, стенки которого покрыты звукопоглощающим материалом 200.
На Фиг. 23 резонансный канал выполнен в виде зазора 201 между цилиндром 202 и размещенной в нем камерой 203 сгорания, которая образована завитой в спираль трубой 204 с теплоносителем 205. Труба 204 и рубашка цилиндра 202 образуют устройство отбора тепла. Воздух по трубе 206 поступает в камеру 207 ограждения обратного клапана 208 воздуха, установленного с применением виброизолятора 209, и через обратный клапан 208 воздуха поступает в камеру 203 сгорания. Горючий газ по трубе 210 поступает в камеру 211 ограждения обратного клапана 212 горючего газа, установленного с применением виброизолятора 213, и через обратный клапан 212 горючего газа поступает в камеру 203 сгорания.
На Фиг. 24 показан предпочтительный вариант исполнения аппарата пульсирующего горения. Камера 214 сгорания и резонансный канал 215 в виде нескольких труб расположен в устройстве отбора тепла в виде камеры 216 с теплоносителем 217. После резонансного канала 215 последовательно установлены резонатор 218 Гельмгольца, состоящий из камеры 219 и индуктивного канала виде трубы 220, резонатор 221 Гельмгольца, состоящий из камеры 222 и индуктивного канала виде трубы 223, резонатор Гельмгольца 224, состоящий из камеры 225 и индуктивного канала виде трубы 226. Резонаторы 218, 221, 224 Гельмгольца имеют собственную резонансную частоту ниже частоты пульсаций горения. Камера 219 расположена внутри камеры 225. Стенки камер 219 и 225 покрыты звукопоглощающим материалом 227 и 228 со свойствами теплоизоляции.
На входе обратного клапана 229 воздуха установлены гасители ударной волны 230, а на выходе обратного клапана 229 воздуха установлены гасители ударной волны 231. Обратный клапан 229 воздуха с установленными на нем гасителями 230 и 231 с помощью виброизолятора 232 соединен с трубой 233, омываемой теплоносителем 217 и зафиксирован в пространстве упругими элементами 234 и 235. Камера 236 ограждения и труба 237 образуют резонатор 238 Гельмгольца. Последовательно с резонатором 238 Гельмгольца установлены резонатор 239 Гельмгольца, состоящий из камеры 240 и трубы 241, и резонатор 242 Гельмгольца, состоящий из камеры 243 и трубы 244. Внутри камеры 243 расположена камера 236 и вентилятор 245 продувки. Стенки камер 236 и 243 покрыты звукопоглощающим материалом 246 и 247 со свойствами теплоизоляции. Резонаторы 236, 239, 242 Гельмгольца имеют собственную резонансную частоту ниже частоты пульсаций горения.
На входе обратного клапана 248 горючего газа установлены гасители 249 ударной волны, а на выходе обратного клапана 248 горючего газа установлены гасители 250 ударной волны. Обратный клапан 248 горючего газа с установленными на нем гасителями 249 и 250 ударной волны размещен в камере 251 ограждения, которая с трубой 252 образует резонатор 253 Гельмгольца. Резонатор 253 Гельмгольца установлен с применением виброизолятора 254. Последовательно с резонатором Гельмгольца 253 установлен резонатор 255 Гельмгольца, состоящий из камеры 256 и трубы 257. Резонатор 253 Гельмгольца расположен внутри камеры 256 резонатора 255 Гельмгольца. Резонаторы 253 и 255 Гельмгольца имеют собственную резонансную частоту ниже частоты пульсаций горения. На трубе 257 установлен регулятор 258 подачи горючего газа.
В предпочтительном варианте аппарата пульсирующего горения, показанном на Фиг. 25, может не устанавливаться труба 252, камера 219 может располагаться внутри камеры резонатора Гельмгольца канала воздуха, камера 236 может располагаться внутри камеры резонатора Гельмгольца выхлопа, может быть параллельно несколько обратных клапанов 248 с установленными гасителями ударной волны на входе и выходе и размещенных в одной камере ограждения или каждый клапан размещен в своей камере ограждения. Стенки камер 222 и 240 могут быть покрыты звукопоглощающим материалом со свойствами теплоизоляции. Трубы резонаторов Гельмгольца воздуха могут располагаться внутри труб резонаторов Гельмгольца выхлопа и/или трубы резонаторов Гельмгольца выхлопа могут располагаться внутри труб резонаторов Гельмгольца воздуха.

Claims

Формула изобретения
1. Аппарат пульсирующего горения, содержащий камеру сгорания, соединенный с камерой сгорания по меньшей мере один резонансный канал, устройство отбора тепла, связанное с камерой сгорания и с резонансным каналом и представляющее собой по меньшей мере одну камеру и/или по меньшей мере одну трубу для теплоносителя, устройство подачи воздуха и горючего газа, соединенное с камерой сгорания, включающее, по меньшей мере, один обратный клапан газовой среды и по меньшей мере одну камеру ограждения по меньшей мере одного обратного клапана газовой среды, отличающийся тем, что по меньшей мере один обратный клапан газовой среды связан непосредственно или опосредованно с устройством отбора тепла посредством виброизолятора.
2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что резонансный канал представляет собой по меньшей мере одну резонансную трубу.
3. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что камера сгорания расположена в трубе, а резонансный канал представляет собой зазор между трубой и камерой сгорания.
4. Аппарат по п. 1 , отличающийся тем, что стенки по меньшей мере одной камеры ограждения покрыты материалом, который обладает свойствами звукопоглощения.
5. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что содержит по меньшей мере два обратных клапана газовой среды, по меньшей мере один их 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, по меньшей мере одного обратного клапана воздуха и по меньшей мере одного обратного клапана горючего газа.
6. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один обратный клапан газовой среды представляет собой обратный клапан горючей смеси.
7. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один обратный клапан газовой среды представляет собой механический обратный клапан.
8. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один обратный клапан газовой среды связан с устройством отбора тепла посредством виброизолятора непосредственно.
9. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один обратный клапан газовой среды связан с устройством отбора тепла с помощью виброизолятора опосредованно через камеру сгорания, при этом по меньшей мере один обратный клапан газовой среды соединен своим выходом с камерой сгорания двумя патрубками, которые соединены друг с другом посредством виброизолятора.
10. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один обратный клапан газовой среды связан с устройством отбора тепла с помощью виброизолятора опосредованно через свою камеру ограждения, при этом по меньшей мере один обратный клапан газовой среды соединен своим выходом с камерой ограждения посредством двух патрубков, которые соединены друг с другом посредством виброизолятора.
11. Аппарат по п. 5 отличающийся тем, что по меньшей мере один обратный клапан воздуха связан с устройством отбора тепла с помощью виброизолятора опосредованно через камеру ограждения по меньшей мере одного обратного клапана горючего газа, при этом, по меньшей мере, один обратный клапан воздуха связан с камерой ограждения по меньшей мере одного обратного клапана горючего газа посредством двух патрубков, которые соединены друг с другом посредством виброизолятора и один из которых соединен с выходом соответствующего обратного клапана воздуха.
12. Аппарат по п. 5, отличающийся тем, что по меньшей мере один обратный клапан воздуха связан с устройством отбора тепла с помощью виброизолятора опосредованно через соединенные друг с другом камеру ограждения обратного клапана воздуха и камеру ограждения обратного клапана горючего газа, при этом по меньшей мере один обратный клапан воздуха соединен своим входом с камерой ограждения обратного клапана воздуха посредством двух патрубков, которые соединены друг с другом посредством виброизолятора и один из которых соединен с входом соответствующего обратного клапана воздуха.
13. Аппарат по п. 5, отличающийся тем, что по меньшей мере один обратный клапан воздуха связан с устройством отбора тепла 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 клапана воздуха, которая соединена с камерой ограждения обратного клапана горючего газа посредством двух патрубков, которые соединены друг с другом посредством виброизолятора.
14. Аппарат по п. 5, отличающийся тем, что 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 посредством первого виброизолятора.
15. Аппарат по п. 14, отличающийся тем, что по меныпей 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 посредством по меньшей мере одного соответствующего второго виброизолятора.
16. Аппарат по п. 5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один обратный клапан воздуха опосредованно связан с устройством отбора тепла с помощью двух последовательно расположенных виброизоляторов, при этом по меньшей мере один обратный клапан воздуха соединен своим входом посредством первого виброизолятора с входом камеры ограждения по меньшей мере одного обратного клапана воздуха, при этом камера ограждения обратного клапана воздуха своим выходом посредством второго виброизолятора связана с камерой ограждения по меньшей мере одного обратного клапана горючего газа, которая соединена с устройством отбора тепла.
17. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что виброизолятор представляет собой цилиндрический элемент по меньшей мере с одним поперечным гофром.
18. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что виброизолятор представляет собой цилиндрический элемент из эластичного материала.
19. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что виброизолятор представляет собой плоскую кольцевую мембрану плоскую или кольцевую мембрану с одним или более кольцевым гофром.
20. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что по потоку газовой среды на входе и/или выходе по меньшей мере одного обратного клапана газовой среды установлен по меньшей мере один гаситель ударной волны, жестко соединенный с соответствующим обратным клапаном.
21. Аппарат по п. 20, отличающийся тем, что обратный клапан газовой среды и по меньшей мере один гаситель имеют единый корпус.
22. Аппарат по п. 20, отличающийся тем, что, 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.
23. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере один обратный клапан газовой среды связан с устройством отбора тепла с помощью виброизолятора опосредованно через камеру сгорания, при этом 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.
PCT/RU2020/000030 2020-01-27 2020-01-27 Аппарат пульсирующего горения с гашением вибраций WO2021154107A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2020/000030 WO2021154107A1 (ru) 2020-01-27 2020-01-27 Аппарат пульсирующего горения с гашением вибраций
US17/795,528 US20230358398A1 (en) 2020-01-27 2020-01-27 Pulse combustion apparatus with vibration damping

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2020/000030 WO2021154107A1 (ru) 2020-01-27 2020-01-27 Аппарат пульсирующего горения с гашением вибраций

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021154107A1 true WO2021154107A1 (ru) 2021-08-05

Family

ID=77079185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000030 WO2021154107A1 (ru) 2020-01-27 2020-01-27 Аппарат пульсирующего горения с гашением вибраций

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20230358398A1 (ru)
WO (1) WO2021154107A1 (ru)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4759312A (en) * 1985-06-12 1988-07-26 Georg Pletzer Furnace system
RU2175422C1 (ru) * 2001-02-02 2001-10-27 Бондаренко Михаил Иванович Система пульсирующего горения
RU2549279C1 (ru) * 2014-03-05 2015-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТЁПЛО" Устройство пульсирующего горения

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4759312A (en) * 1985-06-12 1988-07-26 Georg Pletzer Furnace system
RU2175422C1 (ru) * 2001-02-02 2001-10-27 Бондаренко Михаил Иванович Система пульсирующего горения
RU2549279C1 (ru) * 2014-03-05 2015-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "ТЁПЛО" Устройство пульсирующего горения

Also Published As

Publication number Publication date
US20230358398A1 (en) 2023-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114718696B (zh) 一种重型车辆排气消音系统
EP3098413B1 (en) An acoustic attenuator for damping pressure vibrations in an exhaust system of an engine
EP0958449A1 (en) A device and a method for sound reduction in a transport system for gaseous medium and use of the device in an exhaust system for ships
WO2021154107A1 (ru) Аппарат пульсирующего горения с гашением вибраций
KR101354362B1 (ko) 흡착계 가스 분리 시스템을 위한 소음기
RU2805244C1 (ru) Аппарат пульсирующего горения с гашением вибраций
RU2766502C1 (ru) Устройство пульсирующего горения с повышенным КПД и с пониженным уровнем шума
AU2012204036A1 (en) Exhaust muffler
WO2020117086A1 (ru) Устройство пульсирующего горения с гашением вибраций
EP0723123B1 (en) Sound-damped combustion system, and damper for such a system
US2990907A (en) Acoustic filter
SU1123549A3 (ru) Котельный глушитель шума
WO2021154108A1 (ru) Обратный клапан газовой среды для устройства пульсирующего горения
WO2020117088A1 (ru) Устройство пульсирующего горения с гашением ударной волны
RU200098U1 (ru) Глушитель шума выбросов пара
WO2021235966A1 (ru) Обратный клапан газовой среды для аппарата пульсирующего горения
US5878740A (en) Noise reducing device for combustion driven heating apparatus
RU2795564C1 (ru) Аппарат пульсирующего горения с повышенным КПД и с пониженным уровнем шума
WO2020130867A1 (ru) Устройство пульсирующего горения с гашением ударной волны
RU2107170C1 (ru) Глушитель
WO2023277724A1 (ru) Аппарат пульсирующего горения с повышенным кпд
RU211847U1 (ru) Комбинированное устройство гашения низкочастотного шума и колебаний давления
RU213650U1 (ru) Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания
RU2781900C1 (ru) Комбинированное устройство гашения колебаний давления в трубопроводах энергетических установок и снижения шума энергетических установок
RU2310761C2 (ru) Глушитель шума с переменным сечением

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20916830

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 13.12.2022)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20916830

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1