Устройство контроля процесса горения в камере сгорания

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет повысить точность контроля процесса горения. Устройство содержит антенну с волноводом , к которому подключена система управления. Антенна содержит проводящие поверхности 7 и 8, диэлектрическую подложку 9 нескольких излучателей 10. Последние индуктивно связаны с линией 11 -передачи, на одном конце которой через волноводный пе реход 12 подключен волновод, на другом конце - согласованная нагрузка 13. Антенна принимает собственное излучение плазмы со всех направлений. При нарушении режима возникает аномальная температурная область с более высокой радиояркостной т-рой, о чем свидетельствует изменение напряжения на выходе приемника. Участок волновода, проходящий через стенку камеры сгорания, выполнен расширяющимся в сторону внутренней поверхности и заполнен диэлектриком, что обеспечивает необходимую термическую стойкость системы вывода энергии. Расположение антенны заподлицо с внутренней поверхностью камеры сгорания и покрытие ее пленкой из радиопрозрачного защитного материала позволяет не допустить осаждения сажи на антенну. 3 ил. I (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51) 4 F 23 N 5/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ р: il

Фиг. 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3773276/24-06 (22) 10.07.84 (46) 15.01.87. Бюл. У 2 (71) Казанский авиационный институт им. A.Í.Òóïîëåâà (72) В.В.Болознев, P.À.Гафуров, И.А.Законов и В.В.Григорьев (53) 621. 182 . 3 (088. 8) (56) Кузнецов 3.И. Методы диагностики высокотемпературной плазмы. N.:

Атомиздат, 1980, с. 90.

Голант В.Е. Сверхвысокочастотные методы исследования плазмы. N.: Наука. 1968, с. 62. (54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ГОРЕНИЯ В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к теплоэнергетике и позволяет повысить точность контроля процесса горения. Устройство содержит антенну с волноводом, к которому подключена система управления. Антенна содержит проводящие поверхности 7 и 8, диэлектрическую подложку 9 нескольких излуча.Л,» 1283496 А1 телей 10. Последние индуктивно связан» с линией 11 передачи, на одном конце которой через волноводный переход 12 подключен волновод, на другом конце — согласованная нагрузка

13. Антенна принимает собственное излучение плазмы со всех направлений.

При нарушении режима возникает аномальная температурная область с более высокой радиояркостной т-рой, о чем свидетельствует изменение напряжения на выходе приемника. Участок волновода, проходящий через стенку камеры сгорания, выполнен расширяющимся в сторону внутренней поверхности и заполнен диэлектриком, что обеспечивает необходимую термическую стойкость системы вывода энергии.

Расположение антенны заподлицо с внутренней поверхностью камеры сгорания и покрытие ее пленкой из радиопрозрачного защитного материала позволяет не допустить осаждения сажи на антенну. 3 ил.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано для контроля режима энергетических установок.

Целью изобретения является повыше- 5 ние точности контроля процесса сгорания.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг.2 — конструкция антенны; на фиг.3 — то же, 1О вариант.

Устройство контроля процесса горения в камере I сгорания содержит ан— тенну 2 с волноводом 3. К волноводу подключен делитель 4 мощности и приемники 5 (радиометры). Выходы приемников подключены к входу системы управления. Возможно последовательное подключение одного приемника с помощью блока перестройки частоты. Волно- вод 3 в пределах стенки камеры I сгорания выполнен уменьшающимся в сторону наружной поверхности и заполнен диэлектриком 6.

Антенна устройства содержит проводящие поверхности 7 и 8 (фиг.2), диэлектрическую подложку 9 нескольких излучателей 10, индуктивно связанных с линией 11 передачи, на одном конце которой через волноводный переход 12 подключен волновод 3, на другом кон це — согласованная нагрузка 13. Антенна расположена заподлицо с внутренней поверхностью камеры 1 сгорания и закрыта пленкой 14 из радиопрозрачного защитного материала. Подключение излучателей 10 к линии 11 передачи может быть выполнено как показано на фиг.3.

На фиг.1 одинарной шриховкой показана область N из которой принимается излучение на частоте у, двойной штриховкой показана область внутри камеры 1 сгорания с аномальной радиояркостной температурой, римскими гифрами I II u III показаны областй камеры сгорания, прием сигналов из которых антенной производится на соответствующих частотах и

"н "ш

Устройство контроля процесса горения в камере сгорания работает следующим образом.

Плазма пламени, образующаяся в. результате сгорания компонентов топлив- 55 ной смесй, является достаточно интен- сивным источником электромагнитного излучения. Неоднородность плазменного

96 2 образования по электрофизическим и теплофизическим свойствам, как правило, свидетельствует об аномальном протекании рабочего процесса и может быть связана с местным изменением соотношения топливо-окислитель, а значит, и локальным изменением температурного режима горения, либо о протекании процесса возгорания и эрозии элементов конструкции энергетической установки, которое может быть зарегистрировано как изменение спектральной плотности излучения.

Радиояркостная температура (спектральная плотность) излучения плазмы равномерна в достаточно широкой полосе частот и остается равномерной при изменении режима энергетической установки. Поэтому изменение частоты приема на несколько (и даже на нес— колько десятков) процентов не приводит к изменению характера информации о физическом состоянии плазмы, но дает возможность выявить структуру плаз— менного потока в нескольких областях.

Антенна 2 принимает собственное излучение плазмы со всех направлений, причем в соответствии со свойствами антенны с частотным сканированием прием сигналов различных частот И; (i = I II N) осуществляется с различных направлений и в определенных областях I II N.

Величина области приема определяется главным образом размерами раскрыва антенны и находится с ними в обратной зависимости.

Излучатели 10, индуктивно связанные с линией 11 передачи, возбуждают в ней электромагнитное колебание, которое благодаря согласованной нагрузке 13 носит характер бегущей волны, поступающей через волноводный переход 12 к входам приемников. Подложка 9 антенны выполнена из диэлектрика, например керамики АБН. Толщина подложки вблизи излучателя и вблизи линии передачи различна для обеспечения широкополосности излучателя (необходимой для работы во всем диапазоне частот Я,...,(ax) н малых потерь в линии. Спектральная плотность сигнала равномерна в полосе приема антенны и спадает за пределами этой полосы. Сигнал через волновод 3 и делитель 4 мощности падает на входы всех приемников 5, имеющих частоты (g; приема излучения. Происходит иэме128349 рение рапиояркостных температур всеми приемниками, причем каждый 1-й приемник измеряет ее во всей i-й об— ласти, так как на данной частоте (,1; антенна из других областей сигналы не принимает. Сравнение напряжений на выходах приемников дает информацию для системы управления, свидетельствующую о нормальном режиме.

При нарушении режима возникает 10 аномальная температурная область (на фиг.1 заштрихована) с более высокой радиояркостной температурой.

В силу свойств антенны при этом изменяется только сигнал, поступающий из

III сектора и соответствующий частоте

u . Спектральная плотность радиосигШ нала, сформированного антенной, изменяется. В результате обработки сигнала на выходах приемников появляет- 20 ся совокупность напряжений, свидетельствующих о нарушении номинального режима в секторе III поскольку вы, ходное напряжение на выходе приемника

5, настроенного на частоту оп, боль25 ше, чем на стационарном режиме.

Сечение отверстия в стенке камеры сгорания, необходимое для ввода волновода, в десятки раз меньше по площади, чем эффективная площадь антенны, что определяет .сохранение проч. ности камеры сгорания после установки антенны и волновода.

Участок волновода, проходящий через стенку камеры 1 сгорания, выпол6 4 нен расширяющимся в сторону внутренней поверхности и заполнен диэлектри- . ком (например, керамикой АБН-1), являясь прочно-плотной конструкцией и обеспечивая необходимую термическую стойкость системы вывода энергии электромагнитных колебаний из объема камеры сгорания без дополнительных конструктивных элементов.

Расположение антенны заподлицо с внутренней поверхностью камеры сгора- ния и покрытие ее пленкой из радиопрозрачного защитного материала не допускает осаждение сажи на антенну и, таким образом, повышает точность контроля процесса горения.

Формула изобретения

Устройство контроля процесса горения в камере сгорания, содержащее антенну, соединенную с помощью волно" вода с последовательно включенными приемником излучения и системой управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, антенна выполнена в виде нескольких излучателей с частотным сканированием и расположена зацодлицо с внутренней поверхностью камеры сгорания и покрыта пленкой из радиопрозрачного saaprrного материала, а участок волновода в пределах стенки камеры сгорания выполнен уменьшающимся в сторону наружной поверхности и заполнен диэлектриком.

Составитель В.Аксенов

Редактор Н.Швыдкая Техред М.Ходанич Корректор М.Самборская

Заказ 7414/34 Тираж 495 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

ЛроизвопсJвенно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4