WO2021154108A1 - Обратный клапан газовой среды для устройства пульсирующего горения - Google Patents

Обратный клапан газовой среды для устройства пульсирующего горения Download PDF

Info

Publication number
WO2021154108A1
WO2021154108A1 PCT/RU2020/000031 RU2020000031W WO2021154108A1 WO 2021154108 A1 WO2021154108 A1 WO 2021154108A1 RU 2020000031 W RU2020000031 W RU 2020000031W WO 2021154108 A1 WO2021154108 A1 WO 2021154108A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shock wave
valve according
valve
check valve
pulsating combustion
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/000031
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/RU2020/000031 priority Critical patent/WO2021154108A1/ru
Publication of WO2021154108A1 publication Critical patent/WO2021154108A1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K15/00—Check valves
    • 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

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.
  • High energy pulse mufflers are known.
  • a pulse is considered as high-energy vibrations of at least 20 frequencies, to suppress which, in addition to the standard silencer, an additional silencer is installed at special points.
  • cavities and pipes are installed at the locations of the points of maximum and minimum pressure amplitudes, respectively.
  • this damping method does not take into account some of the properties of exhaust noise.
  • a muffler is installed in the air supply channel in the form of a cavity, on one side connected to the fan and, on the other hand, to the cavity enclosing the air valve.
  • the closest to the proposed one is a pulsating combustion device according to JPH 032255101 A, containing a combustion chamber and acoustic noise absorbers from combustion energy located at the entrance to the combustion chamber.
  • the presented mufflers do not take into account some properties of the noise generated by the operation of the check valves of the gas media of the pulsating combustion devices.
  • the technical problem solved by the present invention is to reduce the noise level in pulsating combustion devices by reducing the noise level generated by the gas medium check valve.
  • the technical problem is solved by using, in pulsating combustion devices, at least one check valve of the gaseous medium for the pulsating combustion device, which contains at least one shock wave damper at the inlet and / or at least one shock wave damper at the outlet.
  • the check valve is preferably a mechanical gas medium check valve and comprises a first housing in which at least one stationary a plate with holes, movable diaphragms for closing the holes and travel stops of these diaphragms.
  • the plate is connected to the first housing using a vibration isolator.
  • a variant of the valve execution is possible, in which at least one shock wave damper is located in the first housing.
  • At least one shock wave absorber is located in at least one second housing connected to the first housing.
  • At least one second housing is connected to the first housing by means of at least one vibration isolator.
  • the check valve can also be a dynamic gas medium check valve.
  • the dynamic check valve of the gaseous medium in the form of a screw channel.
  • At least one shock wave absorber is a screen with an opening or a slot, located in the first or at least one second housing.
  • At least one shock wave absorber is a solid sheet, or a perforated sheet, or a sheet of metal felt, located in the first or at least one second housing.
  • At least one shock wave absorber is a section of a gas medium channel in the form of a bent pipe that forms a channel turn.
  • at least one shock absorber can be a spiral channel.
  • the check valve should be installed in a pulsating combustion device using at least one vibration isolator.
  • the actual problem of pulsating combustion devices is significant vibrations and noise during operation.
  • the dampers used to suppress the acoustic noise from the combustion energy in the combustion chamber, mufflers in the flue gas discharge and air supply ducts, as well as vibration isolation of the pulsating combustion device from the installation site and from the hydraulic system, give a low result.
  • the used mufflers and vibration isolators there remains a high level of noise generated by a significant level of vibration of the structural elements of the pulsating combustion device.
  • 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 impact is similar to the impact of a hard object and creates high intensity vibrations of the valve walls. Also, the shock wave affects all structural elements of the pulsating combustion device along the path of its propagation. This impact creates high intensity vibrations and noise.
  • dynamic check valves and mechanical check valves can be used for pulsating combustion devices.
  • the formation of a shock wave in a dynamic check valve occurs with a reverse flow of flue gases during braking and collision of opposite gas flows.
  • 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 gas flow rate.
  • the reduction of vibration and acoustic noise is achieved by installing shock absorbers in the path of its propagation. This decision is not obvious to specialists of pulsating combustion, since only explosive combustion in the combustion chamber is considered a source of vibration and acoustic noise.
  • 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 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 jump in pressure increase occurs on one side of the mechanical check valve, and a jump in pressure decrease occurs on the other side of the valve.
  • the valve experiences an impact similar to that of a hard object, and in a gas environment, a shock wave propagates to both sides of the check valve, which is a source of high-intensity vibration and 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 gas check valve with shock wave dampers at the inlet and outlet in one housing.
  • FIG. 2 vibration isolation of the gas check valve from the body and shock wave dampers.
  • Figure 3 shows the design of a gas check valve with shock absorbers, which is assembled from several bodies.
  • FIG. 4 gas check valve with shock wave dampers in the form of channel rotation, solid screen, perforated screen and metal felt.
  • FIG. 5 gas check valve with shock wave dampers in the form of a screw channel.
  • FIG. 6 aerodynamic check valve with shock wave damper.
  • FIG. 7 aerodynamic check valve in the form of a shock wave damper
  • FIG. 8 graphs of fluctuations in the flow rate and pressure of the gas when it passes through the check valve.
  • FIG. 9 installation of a check valve using a vibration isolator and elastic elements.
  • Shock wave absorbers can be made in the form of screens located in the path of the shock wave propagation.
  • FIG. 1 in the housing 1 there is a mechanical check valve of the gas medium, consisting of a plate 2 with holes, membranes 3 and stops 4 of the diaphragm stroke 3.
  • shock wave dampers are placed in the form of screens 5 with holes 6
  • shock wave absorbers are placed in the form of screens 7 with holes 8. Holes 6 and 8 are located so that the flow vector of the gas medium is not coaxial with the propagation vector shock wave.
  • the walls of the screens 5 and 7 and the walls of the housing 1 are covered with sound-absorbing material.
  • the shock wave has the greatest effect on the check valve, which leads to high intensity vibrations of the plate and walls of the check valve.
  • FIG. 2 the check valve 10 is installed in the housing 11 with the use of vibration isolation 12.
  • FIG. 1 and FIG. 2 shows a variant of check valves with shock wave dampers, made in one housing. Shock wave dampers with their own housing can be installed on the non-return valve.
  • FIG. 3 a check valve 14 is located in the body 13, containing plates 15 and 16. At the inlet of the check valve 14, shock absorbers 17 are connected to the body 13, to which shock absorbers 18 are connected, and at the outlet of the check valve 14, shock absorbers 19 are connected to the body 13 oxen to which are attached shock absorbers 20.
  • the dampers 17 and 18 are installed with a rigid connection 21 and 22, and the dampers 19 and 20 are installed using vibration isolators 23 and 24.
  • FIG. 4 shows different versions of shock absorbers.
  • shock wave dampers are installed in the form of a turn of the channel 27 and a solid screen 28, and inside the body 25 at the inlet to the check valve are shock wave dampers in the form of a metal felt 29 and a perforated screen 30.
  • shock wave dampers are installed in the form of a solid screen 31, installed with a gap relative to the housing 22, and a solid screen 32, installed without a gap, but having a through hole.
  • FIG. 5 a shock wave damper 35 in the form of a screw channel is installed inside the body 33 of the check valve 34 of the gas medium at the inlet of the check valve 34.
  • FIG. 6 aerodynamic valve 36 is installed on the combustion chamber 37, at the inlet of the aerodynamic valve 36 is a shock wave damper 38 in the form of a screw channel.
  • the aerodynamic valve 39 can be made in the form of a screw channel, combining the functions of a check valve and a shock wave damper.
  • the valve 39 is rigidly connected to the combustion chamber 40.
  • FIG. 1 when air, combustible gas or combustible mixture moves into the combustion chamber, membranes 3 are pressed against stoppers 4 and the passage holes of plate 2 are open. At the beginning of combustion and an increase in pressure in the combustion chamber, the check valve closes, while the membranes 3 are moved by the reverse flow of gas from the stoppers 4 to plate 2 and close the passage holes in the plate 2.
  • FIG. 8 shows a conventional example of operating fluctuations in the gas flow rate through the check valve.
  • Line 41 shows the forward flow rate of the gas.
  • Line 42 shows the gas flow in the opposite direction.
  • Line 43 shows the jump in speed when the valve is closed.
  • Line 44 shows the pressure at the gas inlet side check valve.
  • Line 45 shows the rarefaction jump creating a shock wave on the gas inflow side.
  • Line 46 shows the pressure at the combustion chamber side valve.
  • Line 47 shows the pressure surge creating a shock wave on the side of the combustion chamber.
  • a shock wave occurs at all check valves of gaseous media.
  • the intensity of the shock wave depends on the flow characteristics of the check valves.
  • the shock wave acts on the plate 2 (Fig. 2) of the check valve, to which the membranes 3 adjoin, like a blow with a solid object. Since plate 2 has its own resonant frequency, plate 2 begins to vibrate at this natural frequency. When the shock wave of the next stroke acts on the plate 2 of the check valve, the plate 2 still continues to vibrate from the action of the previous shock wave, therefore the next shock wave increases the vibration amplitude of the plate 2. An increase in the vibration amplitude of the plate 2 occurs until the energy added by the shock waves evens out with losses of vibration energy of plate 2 during the time between the impacts of the shock wave.
  • Losses of vibrational energy of plate 2 occur in plastic deformations of plate 2, when energy is transferred to vibrations of the gas surrounding the valve, and when vibrations are transmitted to the body of the device.
  • the valve plate 2 is made of elastic material, so the loss of plastic deformation is small, and almost all the energy of the impact of the shock wave on the valve plate 2 is converted into noise and vibration.
  • a shock wave manifests itself as acoustic noise in intensity significantly exceeding the intensity of acoustic noise generated by flow rate pulsations.
  • the shock wave acts on the walls, the shock wave is partially reflected and partially transfers energy to the wall, which leads to vibrations of the walls at their own resonant frequencies.
  • the following impacts of the shock wave swing the amplitude of wall vibrations to large values. Therefore, the walls of the valve and the walls of shock wave dampers installed on the check valve vibrate with high amplitudes and high vibration accelerations.
  • a vibration isolator 48 is installed between the check valve 49 with shock absorbers 50 and 51 and the combustion chamber 52 indirectly through a flame arrester 53.
  • the design of the check valve with installed shock absorbers may require additional measures to fix it in the required position in space, such as, for example, the installation of additional elastic elements 54 and 55 between the body of the check valve 49 and the walls of the enclosure chamber 56.
  • the shock wave is repeatedly reflected, giving almost all the energy to the vibrations of the walls of the enclosure chamber 56 and, accordingly, to the acoustic noise of the outer surface of the walls and vibrations.
  • the walls of the enclosure chamber 56 in addition to the propagating shock wave, are also affected by the noise generated by the vibrations of the walls of the shock absorbers 50 and 51. Noise is repeatedly reflected from the inner surface of the walls of the chamber 56 of the fence, as a result of which the noise gives almost all energy to the vibrations of the walls, these vibrations propagate in the form of vibrations and acoustic noise of the outer surface of the walls of the chamber 56 of the fence.
  • the walls of the shock absorbers can be covered with sound-absorbing material 9 in FIG. one.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (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, а также в системах утилизации, работающих на сжигании попутного газа и в системах выработки электроэнергии. Обратный клапан газовой среды для устройства пульсирующего горения содержит гаситель (17-20) ударной волны на входе и/или гаситель ударной волны на выходе. В предпочтительном варианте клапан представляет собой механический обратный клапан газовой среды и содержит первый корпус, в котором установлена неподвижная пластина (15, 16) с отверстиями, подвижные мембраны для перекрытия отверстий и ограничители хода указанных мембран. Гаситель (17-20) ударной волны может быть расположен как в первом корпусе (13), так и во втором корпусе, соединенным с первым корпусом (13). Изобретение позволяет снизить уровень шума в устройствах пульсирующего горения путем снижения уровня шума, создаваемого обратным клапаном газовой среды.

Description

Обратный клапан газовой среды для устройства пульсирующего горения
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
Известны глушители импульсов высокой энергии. Например, в патенте US 3807527 импульс рассматривается как высокоэнергетические колебания по меньшей мере 20 частот, для подавления которых, кроме стандартного глушителя, устанавливают дополнительный глушитель в специальных точках. В устройстве для гашения импульса в выхлопной системе по патенту US 3807527 в местах расположения точек максимальных и минимальных амплитуд давления устанавливают соответственно полости и трубы. Однако данный метод глушения не учитывает некоторые свойства шума, создаваемого выхлопными газами.
Известно глушение энергии акустической ударной волны, образованной взрывом, например, заряда аммотола, при попадании на отражающие поверхности, при прохождении расширительных камер (Ю.Н.Рябинин и В.Н.Родионов «О затухании ударных волн, распространяющихся в каналах», Физика взрыва. Сб. N°3, 1955). Однако представленные методы глушения ударной волны не учитывают необходимости обеспечения большого расхода газа при малом перепаде давления через гасители ударной волны.
Известны устройства пульсирующего горения с глушителями. В устройстве по патенту US 4919085 в канале подачи воздуха установлен глушитель в виде полости, с одной стороны подключенной к вентилятору и с другой стороны - к полости, ограждающей воздушный клапан.
Известно устройство пульсирующего горения по патенту US 4259928, содержащее канал подачи воздуха, канал подачи горючего газа, в котором в канале подачи воздуха установлен глушитель, сопряженный с воздушным обратным клапаном, и кроме того этот глушитель сам находится внутри ограждающей полости, которая расположена в сосуде с водой.
Наиболее близким к предложенному является устройство пульсирующего горения по патенту JPH 032255101 А, содержащее камеру сгорания и гасители акустического шума от энергии горения, расположенные на входе в камеру сгорания.
Однако представленные глушители не учитывают некоторые свойства шума, создаваемого работой обратных клапанов газовых сред устройств пульсирующего горения.
Сущность изобретения
Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, является снижение уровня шума в устройствах пульсирующего горения путем снижения уровня шума, создаваемого обратным клапаном газовой среды.
Техническая проблема решается использованием в устройствах пульсирующего горения, по меньшей мере, одного обратного клапана газовой среды для устройства пульсирующего горения, содержащего по меньшей мере один гаситель ударной волны на входе и/или по меньшей мере один гаситель ударной волны на выходе.
Обратный клапан предпочтительно представляет собой механический обратный клапан газовой среды и содержит первый корпус, в котором установлена по меньшей мере одна неподвижная пластина с отверстиями, подвижные мембраны для перекрытия отверстий и ограничители хода указанных мембран.
При этом желательно, чтобы пластина была соединена с первым корпусом с помощью виброизолятора.
Возможен вариант исполнения клапана, при котором по меныпей мере один гаситель ударной волны расположен в первом корпусе.
Также возможен вариант, при котором по меньшей мере один гаситель ударной волны расположен по меньшей мере в одном втором корпусе, соединенном с первым корпусом.
Кроме того, целесообразно, чтобы по меньшей мере один второй корпус был соединен с первым корпусом посредством по меньшей мере одного виброизолятора.
Обратный клапан также может представлять собой динамический обратный клапан газовой среды.
При этом предпочтительно выполнение динамического обратного клапана газовой среды в виде винтового канала.
Возможен вариант исполнения клапана, при котором по меньшей мере один гаситель ударной волны представляет собой экран с отверстием или щелью, размещенный в первом или по меньшей мере в одном втором корпусе.
В других вариантах исполнения клапана по меньшей мере один гаситель ударной волны представляет собой сплошной лист, или перфорированный лист, или лист металловойлока, размещенный в первом или по меньшей мере в одном втором корпусе.
Кроме того, возможен вариант, при котором по меньшей мере один гаситель ударной волны представляет собой участок канала газовой среды в виде изогнутой трубы, образующей поворот канала. Кроме того, по меныпей мере один гаситель ударной волны может представлять собой спиральный канал.
Целесообразно разместить на стенках по меньшей мере одного гасителя ударной волны звукопоглощающий материал.
В предпочтительном варианте обратный клапан следует установить в устройстве пульсирующего горения с применением по меньшей мере одного виброизолятора.
Целесообразно также зафиксировать обратный клапан в необходимом положении в устройстве пульсирующего горения с помощью по меньшей мере одного упругого элемента.
Кроме того, целесообразно расположить обратный клапан в камере ограждения, на стенках которой размещен звукопоглощающий материал.
В технике изучены и описаны различные виды акустического шума. Например, акустический шум, создаваемый пульсациями давления и пульсациями расхода при работе компрессоров, вентиляторов, или акустический шум, создаваемый ударной волной при мощном искровом разряде, или акустический шум, создаваемый ударной волной при взрыве.
Актуальной проблемой устройств пульсирующего горения являются значительные вибрации и шум при работе. Применяемые гасители для подавления акустического шума от энергии горения в камере сгорания, глушители в каналах отвода дымовых газов и поставки воздуха, а также виброизоляция устройства пульсирующего горения от места установки и от гидравлической системы, дают невысокий результат. При этом, несмотря на применяемые глушители и виброизоляторы, остается высокий уровень шума, создаваемый значительным уровнем вибрации элементов конструкции устройства пульсирующего горения.
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 и патента JPH 032255101 А, происходит взрывное горение.
В результате проведенных исследований было обнаружено, что в процессе работы устройств пульсирующего горения камерой сгорания создаются незначительные вибрации многократно ниже разрешенного уровня и, соответственно, создаваемый этими вибрациями акустический шум также значительно ниже разрешенного уровня. В устройствах пульсирующего горения единственным источником значительных вибраций и акустического шума являются обратные клапаны газовых сред.
При работе устройств пульсирующего горения обратными клапанами газовых сред образуется крутой фронт изменения скорости и давления газового потока, который по своим свойствам похож на ударную волну. Далее для этого явления используется формулировка ударная волна. Ударная волна является источником вибраций и шума высокой интенсивности. Таким образом, при работе устройства пульсирующего горения, создается дополнительные вибрация и шум высокой интенсивности от ударной волны.
В устройствах пульсирующего горения ударная волна формируется обратными клапанами. Наибольшее воздействие ударная волна оказывает на стенки обратного клапана, в котором она образуется. Это воздействие подобно удару твердым предметом и создает вибрации стенок клапана высокой интенсивности. Кроме того, ударная волна воздействует на все элементы конструкции устройства пульсирующего горения по пути своего распространения. Это воздействие создает вибрации и шум высокой интенсивности.
В устройствах пульсирующего горения могут применяться динамические 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. Образование ударной волны в механическом обратном клапане по своей природе похоже на образование ударной волны в динамическом обратном клапане. Ударная волна в механическом обратном клапане создается при мгновенном торможении обратного потока газа.
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 устройствах пульсирующего горения вибрации создаются внезапным изменением скорости газового потока.
Для специалистов по устройствам пульсирующего горения единственным очевидным источником вибрации и акустического шума является взрывное горение в камере сгорания.
Согласно настоящему изобретению снижение вибрации и акустического шума, достигается установкой гасителей ударной волны на пути ее распространения. Такое решение не является очевидным для специалистов пульсирующего горения, поскольку источником вибраций и акустического шума 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 скачек повышения давления, а на другой стороне клапана происходит скачек понижения давления. Клапан испытывает воздействие, подобное удару твердым предметом, а 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 - в одном корпусе обратный клапан газа с гасителями ударной волны на входе и выходе. На Фиг. 2 - виброизоляция обратного клапана газа от корпуса и гасителей ударной волны.
На Фиг 3 - конструкция обратного клапана газа с гасителями ударной волны, которая собирается из нескольких корпусов.
На Фиг. 4 - обратный клапан газа с гасителями ударной волны в виде поворота канала, сплошного экрана, перфорированного экрана и металловойлока.
На Фиг. 5 - обратный клапан газа с гасителями ударной волны в виде винтового канала.
На Фиг. 6 - аэродинамический обратный клапан с гасителем ударной волны.
На Фиг. 7 - аэродинамический обратный клапан в форме гасителя ударной волны
На Фиг. 8 - графики колебаний расхода и давления газа при его прохождении через обратный клапан.
На Фиг. 9 - установка обратного клапана с применением виброизолятора и упругих элементов.
Примеры предпочтительного выполнения изобретения
Гасители ударной волны могут быть выполнены в виде экранов, расположенных на пути распространения ударной волны. На Фиг. 1 в корпусе 1 размещен механический обратный клапан газовой среды, состоящий из пластины 2 с отверстиями, мембран 3 и ограничителей 4 хода мембран 3. В корпусе 3 на входе в обратный клапан размещаются гасители ударной волны в виде экранов 5 с отверстиями 6, а на выходе обратного клапана размещаются гасители ударной волны в виде экранов 7 с отверстиями 8. Отверстия 6 и 8 расположены так, чтобы вектор потока газовой среды не был соосным с вектором распространения ударной волны. Стенки экранов 5 и 7 и стенки корпуса 1 покрыты звукопоглощающим материалом.
Наибольшее воздействие ударная волна оказывает на обратный клапан, что приводит к вибрациям высокой интенсивности пластины и стенок обратного клапана. На Фиг. 2 обратный клапан 10 установлен в корпусе 11 с применением виброизоляции 12.
На Фиг. 1 и Фиг. 2 показан вариант обратных клапанов с гасителями ударной волны, выполненный в одном корпусе. На обратный клапан могут устанавливаться гасители ударной волны, имеющие свой корпус. На Фиг. 3 в корпусе 13 расположен обратный клапан 14, содержащий пластины 15 и 16. На входе обратного клапана 14 к корпусу 13 присоединены гасители 17 ударной волны, к которым присоединены гасители 18 ударной волны, а на выходе обратного клапана 14 к корпусу 13 присоединены гасители 19 ударной волы, к которым присоединены гасители 20 ударной волны. Гасители 17 и 18 установлены жестким соединением 21 и 22, а гасители 19 и 20 установлены с применением виброизоляторов 23 и 24.
На Фиг. 4 показаны различные исполнения гасителей ударной волны. На корпусе 25 обратного клапана 26 газовой среды установленные гасители ударной волны виде поворота канала 27 и сплошного экрана 28, а внутри корпуса 25 на входе в обратный клапан расположены гасители ударной волны в виде металловойлока 29 и перфорированного экрана 30. В корпусе 22 на выходе обратного клапана установлены гасители ударной волны в виде сплошного экрана 31, установленного с зазором относительно корпуса 22, и сплошного экрана 32, установленного без зазора, но имеющего проходное отверстие. На Фиг. 5 внутри корпуса 33 обратного клапана 34 газовой среды на входе обратного клапана 34 установлен гаситель ударной волны 35 в виде винтового канала.
Кроме механических обратных клапанов газовой среды, показанных на Фиг. 1 - Фиг. 5, могут использоваться аэродинамические клапаны газовой среды. На Фиг. 6 аэродинамический клапан 36 установлен на камеру сгорания 37, на входе аэродинамического клапана 36 установлен гаситель ударной волны 38 в виде винтового канала.
На Фиг. 7 аэродинамический клапан 39 может быть выполнен в виде винтового канала, совмещая функции обратного клапана и гасителя ударной волны. Клапан 39 жестко связан с камерой 40 сгорания.
Механические обратные клапаны газовой среды при работе в устройствах пульсирующего горения на каждом такте горения создают ударную волну. На Фиг. 1 при движении воздуха, горючего газа или горючей смеси в камеру сгорания мембраны 3 прижаты к ограничителям 4 и проходные отверстия пластины 2 открыты. При начале горения и росте давления в камере сгорания происходит закрытие обратного клапана, при этом мембраны 3 перемещаются обратным потоком газа от ограничителей 4 к пластине 2 и закрывают проходные отверстия в пластине 2.
В момент достижения мембранами 3 пластины 2 и перекрытия проходных отверстий в пластине 2 поток газа быстро и практически мгновенно останавливается, что создает ударную волну. При этом на одной стороне пластины 2 происходит скачок повышения давления, а на другой стороне пластины 2 происходит скачок понижения давления. Пластина 2 испытывает воздействие, подобное удару твердым предметом, а в газовой среде распространяется ударная волна, которая создает шум высокой интенсивности. На Фиг. 8 приведен условный пример рабочих колебаний расхода газа через обратный клапан. Линия 41 показывает расход газа в прямом направлении. Линия 42 показывает расход газа в обратном направлении. Линия 43 показывает скачок скорости при закрытии клапана. Линия 44 показывает давление на обратном клапане на стороне притока газа. Линия 45 показывает скачок разрежения, создающий ударную волну на стороне притока газа. Линия 46 показывает давление на клапане на стороне камеры сгорания. Линия 47 показывает скачок давления, создающий ударную волну на стороне камеры сгорания.
В устройствах пульсирующего горения ударная волна возникает на всех обратных клапанах газовых сред. Интенсивность ударной волны зависит от расходных характеристик обратных клапанов.
В устройствах пульсирующего горения ударная волна воздействует на пластину 2 (Фиг. 2) обратного клапана, к которой прилегают мембраны 3, подобно удару твердым предметом. Поскольку пластина 2 имеет собственную резонансную частоту, то пластина 2 начинает вибрировать на этой собственной частоте. Когда на пластину 2 обратного клапана воздействует ударная волна следующего такта, пластина 2 еще продолжает вибрировать от воздействия предыдущей ударной волны, поэтому очередная ударная волна увеличивает амплитуду колебаний пластины 2. Увеличение амплитуды колебаний пластины 2 происходит до тех пор, пока добавляемая ударными волнами энергия не выровняется с потерями энергии колебаний пластины 2 за время между воздействиями ударной волны. Потери энергии колебаний пластины 2 происходят в пластических деформациях пластины 2, при передаче энергии в колебания окружающего клапан газа и при передаче вибраций на корпус устройства. Обычно пластина 2 клапана выполнена из упругого материала, поэтому потери пластических деформаций малы, а почти вся энергия воздействия ударной волны на пластину 2 клапана преобразуется в шум и вибрацию.
В атмосфере ударная волна проявляется акустическим шумом по интенсивности значительно превышающим интенсивность акустического шума, создаваемого пульсациями расхода. При воздействии ударной волны на стенки, ударная волна частично отражается и частично передает энергию стенке, что приводит к колебаниям стенок на собственных резонансных частотах. Периодически следующие воздействия ударной волны раскачивают амплитуду колебаний стенок до больших величин. Поэтому стенки клапана и стенки установленных на обратном клапане гасителей ударной волны вибрируют с большими амплитудами и большими виброускорениями. На Фиг. 9 для предотвращения распространения этих вибраций установлен виброизолятор 48 между обратным клапаном 49 с гасителями 50 и 51 ударной волны и камерой 52 сгорания опосредованно через пламегаситель 53. При высоком коэффициенте виброизоляции конструкция обратного клапана с установленными гасителями ударной волны может потребовать дополнительных мер для фиксации в необходимом положении в пространстве, таких как, например, установка дополнительных упругих элементов 54 и 55 между корпусом обратного клапана 49 и стенками камеры 56 ограждения.
В замкнутом объеме, например, в камере 56 ограждения обратного клапана 46 горючей смеси, ударная волна многократно отражается, отдавая почти всю энергию колебаниям стенок камеры 56 ограждения и, соответственно, акустическому шуму наружной поверхности стенок и вибрациям. На стенки камеры 56 ограждения, кроме распространяющейся ударной волны, воздействует и шум, созданный колебаниями стенок гасителей 50 и 51 ударной волны. Шум многократно отражается от внутренней поверхности стенок камеры 56 ограждения, в результате чего шум отдает почти всю энергию колебаниям стенок, эти колебания распространяются в виде вибраций и акустического шума наружной поверхности стенок камеры 56 ограждения. Для эффективного погашения реверберации можно применить покрытие звукопоглощающими материалами 57 внутренних поверхностей стенок камеры 56 ограждения. Также стенки гасителей ударной волны могут покрываться звукопоглощающим материалом 9 на Фиг. 1.
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.

Claims

Формула изобретения
1. Обратный клапан газовой среды для устройства пульсирующего горения, содержащий по меньшей мере один гаситель ударной волны на входе и/или по меньшей мере один гаситель ударной волны на выходе.
2. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что представляет собой механический обратный клапан газовой среды и содержит первый корпус, в котором установлена по меньшей мере одна неподвижная пластина с отверстиями, подвижные мембраны для перекрытия отверстий и ограничители хода указанных мембран.
3. Клапан по п. 1, отличающийся тем, пластина соединена с первым корпусом с помощью виброизолятора.
4. Клапан по п. 2, отличающийся тем, что по меньшей мере один гаситель ударной волны расположен в первом корпусе.
5. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один гаситель ударной волны расположен по меньшей мере в одном втором корпусе, соединенном с первым корпусом.
6. Клапан по п. 5, отличающийся тем, что по меньшей мере один второй корпус соединен с первым корпусом посредством по меньшей мере одного виброизолятора.
7. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что представляет собой динамический обратный клапан газовой среды.
8. Клапан по п. 7, отличающийся тем, что динамический обратный клапан газовой среды выполнен в виде винтового канала.
9. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один гаситель ударной волны представляет собой экран с отверстием или щелью, размещенный в первом или по меньшей мере в одном втором корпусе.
10. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что по меныпей мере один гаситель ударной волны представляет собой сплошной лист, или перфорированный лист, или лист металловойлока, размещенный в первом или по меньшей мере в одном втором корпусе.
11. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один гаситель ударной волны представляет собой участок канала газовой среды в виде изогнутой трубы, образующей поворот канала.
12. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что по меньшей мере один гаситель ударной волны представляет собой спиральный канал.
13. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что на стенках по меньшей мере одного гасителя ударной волны размещен звукопоглощающий материал.
14. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что установлен в устройстве пульсирующего горения с применением по меньшей мере одного виброизолятора.
15. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что зафиксирован в необходимом положении в устройстве пульсирующего горения с помощью по меньшей мере одного упругого элемента.
16. Клапан по п. 1, отличающийся тем, что расположен в камере ограждения, на стенках которой размещен звукопоглощающий материал.
PCT/RU2020/000031 2020-01-27 2020-01-27 Обратный клапан газовой среды для устройства пульсирующего горения WO2021154108A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2020/000031 WO2021154108A1 (ru) 2020-01-27 2020-01-27 Обратный клапан газовой среды для устройства пульсирующего горения

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2020/000031 WO2021154108A1 (ru) 2020-01-27 2020-01-27 Обратный клапан газовой среды для устройства пульсирующего горения

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2021154108A1 true WO2021154108A1 (ru) 2021-08-05

Family

ID=77079260

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/000031 WO2021154108A1 (ru) 2020-01-27 2020-01-27 Обратный клапан газовой среды для устройства пульсирующего горения

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2021154108A1 (ru)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0157372A2 (en) * 1984-03-30 1985-10-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Pulse combustor
US4832598A (en) * 1988-04-22 1989-05-23 John A. Kitchen Ltd. Pulse combustion apparatus
US4955805A (en) * 1988-06-04 1990-09-11 Paloma Kogyo Kabushiki Kaisha Check-valve mechanisms for a pulse combustion apparatus
JPH03225101A (ja) * 1990-01-30 1991-10-04 Toho Gas Co Ltd 火炎伝播燃焼器の消火音低減装置
JPH11294714A (ja) * 1998-04-13 1999-10-29 Naotaka Ogawa パルス可変容積燃焼方法及びその装置
CN202867967U (zh) * 2012-11-19 2013-04-10 张玮 脉动燃烧气体流量控制阀

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0157372A2 (en) * 1984-03-30 1985-10-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Pulse combustor
US4832598A (en) * 1988-04-22 1989-05-23 John A. Kitchen Ltd. Pulse combustion apparatus
US4955805A (en) * 1988-06-04 1990-09-11 Paloma Kogyo Kabushiki Kaisha Check-valve mechanisms for a pulse combustion apparatus
JPH03225101A (ja) * 1990-01-30 1991-10-04 Toho Gas Co Ltd 火炎伝播燃焼器の消火音低減装置
JPH11294714A (ja) * 1998-04-13 1999-10-29 Naotaka Ogawa パルス可変容積燃焼方法及びその装置
CN202867967U (zh) * 2012-11-19 2013-04-10 张玮 脉动燃烧气体流量控制阀

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021154108A1 (ru) Обратный клапан газовой среды для устройства пульсирующего горения
WO2021235966A1 (ru) Обратный клапан газовой среды для аппарата пульсирующего горения
RU2766502C1 (ru) Устройство пульсирующего горения с повышенным КПД и с пониженным уровнем шума
RU2805244C1 (ru) Аппарат пульсирующего горения с гашением вибраций
WO2020117088A1 (ru) Устройство пульсирующего горения с гашением ударной волны
WO2020130867A1 (ru) Устройство пульсирующего горения с гашением ударной волны
RU200098U1 (ru) Глушитель шума выбросов пара
WO2021154107A1 (ru) Аппарат пульсирующего горения с гашением вибраций
WO2020117086A1 (ru) Устройство пульсирующего горения с гашением вибраций
RU19555U1 (ru) Глушитель шума
JPH11223328A (ja) 音波式スートブロワ
RU2101605C1 (ru) Глушитель шума
RU2062940C1 (ru) Гаситель пульсаций давления
RU211847U1 (ru) Комбинированное устройство гашения низкочастотного шума и колебаний давления
RU2781900C1 (ru) Комбинированное устройство гашения колебаний давления в трубопроводах энергетических установок и снижения шума энергетических установок
RU2795564C1 (ru) Аппарат пульсирующего горения с повышенным КПД и с пониженным уровнем шума
KR101215479B1 (ko) 선박 기관용 소음기
RU2051278C1 (ru) Глушитель шума
RU2310761C2 (ru) Глушитель шума с переменным сечением
RU2241126C1 (ru) Глушитель шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания
CN113628603B (zh) 一种组合式消音器
UA151376U (uk) Резонаторна плита
SU1661464A1 (ru) Глушитель шума выпуска двигател внутреннего сгорани
SU1346829A1 (ru) Комбинированный глушитель шума
RU2328650C1 (ru) Глушитель шума

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: 20916647

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: 20916647

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1