Устройство для сжигания текучих компонентов горючей смеси

 

Использование: для сгорания текучих компонентов горючей смеси. Сущность изобретения: наклонный канал трубы расположен в зоне, привыкающей к пережиму сопла , причем устье хсопл.з расположено на расстоянии от выходного среза корпуса, во входном конце корпуса, дополнительно установлена перекрывающая его сечение перегородка с центральным отверстием, в котором размещена труба для подачи первого компонента смеси, в перегородке корпуса вокруг центрального отверстия выполнены окружающие упомянутую трубу отдельные дополнительные сопла, образующие средства для подачи второго компонента смеси, участок трубы для подачи первого компонента, расположенный в корпусе, и ее сопло снабжены снаружи ребрами. 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУЬЛИК

К ПАТЕНТУ ф

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГоспАтент сссР) (86) РСТI Е Р 88/00953 (25.10.88) (21) 4743784/06

: (22) 29.04.90 (31) Р 3737247.5 (32) 03.11,87 (33) 0Е (46) 23.07,93. Бюл. % 27 (76) Михаель Людвиг Цеттнер (0Е) (56) Патент США М 3733165, кл. F 23 L 7/00, опубл. 1973. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ СГОРАНИЯ ТЕКУЧИХ КОМПОНЕНТОВ ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ (57) Использование: для сгорания текучих компонентов горючей смеси. Сущность изобретения; наклонный канал трубы располоИзобретение относится к сгоранию горючих смесей, в частности к устройству для сгорания состоящей из текучих компонентов горючей смеси.

Цель изобретения — упрощение конструкции без снижения воспламеняемости смеси и КПД сгорания.

Поставленная цель достигается предлагаемым устройством для сгорания состоящей из текучих компонентов горючей смеси, содержащим корпус, снабженный приспособлением зажигания и выпуском газообразных продуктов сгорания, снабженной соплом и трубой для подачи первого компонента смеси, имеющей по меньшей мере один наклонный канал, проходящий в направлении устья сопла, и средством для подачи второго компонента смеси, за счет того, что сопловая часть выполнена с пережимом имеющим меньшее проходное сечение чем остальной участок до устья сопла, причем наклонный канал выполнен в стенке,.;59, 183О126 АЗ (!у F 23 0 11/40, 14/48 жен в зоне, примыкающей к пережиму сопла, причем устье соплэ расположено на расстоянии от выходного среза корпуса, во входном конце корпуса, дополнительно установлена перекрывающая его сечение перегородка с центральным отверстием, в котором размещена труба для подачи первого компонента смеси, в перегородке корпуса вокруг центрального отверстия выполнены окружающие упомянутую трубу отдельные дополнительные сопла, образующие средства для подачи второго компонента смеси, участок трубы для подачи первого компонента, расположенный в корпусе, и ее сопло снабжены снаружи ребрами. 8 з,п. ф-лы, 9 ил. трубы на начальном участке или вблизи него и внутренним концом направлен в сторону сопловой части. Труба для подачи первого компонента горючей смеси может быть установлена в центральном отверстии, выполненном в элементе. перекрывающем противоположный выпуску газообразных продуктов сгорания конец корпуса. В этом случае средство для подачи второго компонента смеси выполнено в качестве окружающих трубу отдельных сопел, выполненных в упомянутом элементе. Возможен и такой вариант, согласно которому труба для подачи первого компонента горючей смеси выполнена с дугообразным или расположенным под углом патрубком, установленным в стенке корпуса. В этом случае в качестве средства для подачи второго компонента горючей смеси служит противоположное выпуску газообразных продуктов сгорания отверстие, выполненное в корпусе. Сопловая часть и находящийся в корпусе

1830126 участок трубы для подачи первого компо- ем")трубы2.Труба2снабженапоменьаей нента горючей смеси могут быть снабжены мере одним каналом 9, простирающимся в наружными ребрами, Сопловая часть может радиальном направлении под углом к оси 10 быть выполнена из каталитического матери- трубы 2 до переднего аксиального отверала или же снабжена внутренним покрыти- 5 стия 8 и выходящем в пережим 6 (в следуюем иэ такого материала. Устье сопловой щем названном "узким местом") или вблизи . части установлено на расстоянии от выпу- него в переднее аксиальное отверстие, приска газообразных продуктов сгорания, рав- чем его внутренний конец направлен в стоном 0,5-до 2-кратной длине сопловой части. рону заднего аксиального отверстия 7. На

Предлагаемое устройство:может быть снаб- 10 фиг. 3 видно, что вершина угла а канала 9 жена элементом для изменения поперечно- направлена в сторону переднего аксиального сечения косого канала, установленным с го отверстия 8. Предлагаемое устройство совоэможностью аксиального перемещения в держит также приспособление зажигания трубе для подачи первого компонента горю- 11, выполненное, напр„в качестве зонда и чей смеси. 15 установленное в корпусе 1. Согласно предНа.фиг, 1 изображен перспективный ставленной на фиг. 1 форме выполнения вид первой формы выполнения предлагае- труба 2 установлена в центральном отвермого устройства с частичным разрезом; на стии 12, выполненном в дискообразной, пефиг. 2 — устройство согласно фиг. 1. но без рекрывающей противоположный выходной сопловой части; на фиг. 3 — труба для подачи срез 5 конец корпуса 1 перегородке 13 (см. первого компонента горючей смеси: на фиг. 20 фиг, 2). Согласно данной форме выполнения

4 — труба для подачи первого компонента средство для подачи второго компонента . горючей смеси,.снабженная элементом для горючей смеси выполнено в качестве сопел регулирования поперечного сечения косых 14, выполненных в перегородке 13 вокруг каналов, установленным с возможностью . трубы 2; Число и положение сопел 14 не аксиального перемещения; на фиг.5-:труба 25 имеют значения для осуществления процессогласно фиг. 4 в демонтированном состоя- са сгорания. Струя газообразных продуктов нии; на фиг. 6 — труба согласно фиг; 4 с .сгорания покидает корпус 1 через выходной открытыми косыми каналами; на фиг. 7 — срез 5, В том случае, если труба 2 выполнена труба согласно фиг. 4 с почти полностью с установленным под.углом входным патперекрытыми косыми каналами; на.фиг, 8 — 30 рубком 15, который установлен в стенке ци- . снабженный наружными ребрами участок линдрического корпуса 1 и по которому трубы для подачи первого компонента горю- подают первый компонент горючей смеси чей смеси; на фиг, 9; перспективный вид (см. фиг, 9), то в качестве средства для подвторой формы выполнения предлагаемого ачи второго компонента горючей смеси слууст ройства. жит противоположное выходному срезу 5

Согласно представленным на чертеже отверстие.16, выполненное в цилиндричеформам выполнения предлагаемое устрой- ском корпусе 1. Согласно альтернативной ство содержит цилиндрический корпус 1, форме выполнения, не представленной на снабженный трубой 2 для подачи первого чертеже, труба 2 может быть выполнена с компонента горючей смеси, выполненной с дугообразным участком, На фиг. 8 видно. соплом 3, устье 4 которого установлено на 40 что труба 2 может быть снабжена ребрами расстоянии от выходного среза 5 газообраз- 17, выполненными на ее наружной поверхных продуктов сгорания, равном 0,5- до 2- ности и служащими интенсивной передаче кратной длине.сопловой части (см. фиг. 1 и . теплоты второму компоненту горючей сме9). В корпусе 1- осуществляется сгорание си, напр„окислителю, проходящему по натекучего топлива текучим окислителем. Под 45 ружной поверхности трубы 2. Число и понятиями "текучее топливо" и "текучий конфигурация ребер 17 зависят от конкретокислитель" подразумеваются все жидко- нойситуации, Предлагаемоеустройстворасти, газы и эмульсии, а также смеси жидко- ботает следующим образом, Через стей или газов с частицами твердых наклонные каналы 9 часть подаваемого в веществ, обладающие, однако, текучестью, 50 корпус " второго компонента поступает в

Сопло 3 снабжено пережимом 6, имеющим пережим 6 или в место, близлежащее к узменьшее проходное сечение чем остальной кому месту 6, там смешивается с поступаюучасток 7 до устья 4 сопла. Участок 7 (в щим через переднее аксиальное отверстие последующем назван "задним аксиальным 8 первым компонентом и сгорает в заднем отверстием") имеет большее проходное се- 5 аксиальном отверстии 7, В силу того, что чение чем расположенный перед началь- наклонные каналы 9 с осью 10 трубы 2 обраным участком 6 участок 8 (в следующем зуют острый угол а, поступающий через назван "передним аксиальным отверсти1830126 каналы 9 в пережим 6 второй компонент оказывает подсасывающее действие на поступащий через переднее аксиальное отверстие 5 первый компонент. Общая площадь поперечного сечения всех наклонных каналов 9 вместе с площадь поперечным сечением переднего аксиальиого отверстия 8 больше площади поперечного сечения пережима 6. Поэтому площадь поперечного сечения всех каналов 9 не считается частью площади пойеречного сечения пережима и тогда, когда каналы 9 полностью или частично входят в пережим 6. Зажигание. горючей смеси осуществляется зондом зажигания 11 в корпусе 1. Для этого .в зоне зажигания устройства оба компонен- 15 та горючей смеси под небольшим давлением, т;е. с малой скоростью потока, подают а . корпус 1. После зажигания пламя проскакивает до пережима 6, расположенного между двумя аксиальными каналами 7, 8, но не за 20 нето. Оба компонента горючей смеси смешиваются в пережиме 6 с образованием ваСпламеняемой смеси. В случае т,н, откры. того устройства для сгорания, что представляет собой и предлагаемое устройство, при 2g дФвлении сгорания а корпусе 1. составляю- щем, нМр., 4 бар, воздух, взятый в качестве второго компонента, подают в корпус 1 червз сопла 14 с деелением 5 — 6 бар, а топливо представляющий собой первый ЗО

; компонент, подают а трубу 2 под давлением . лишь 0,6 бар. Противодавления или прерывистого осуществления сгорания даже при так сильно различающихся давлениях не наблюдается. В заднем аксиальном отверстии

7 содержится особенно богатая смесь, а именно потому, что большая доля второго кОмпанента проходит по наружной поверх. ности трубы 2, и лишь меньшая, поступающая а трубу 2 через каналы 9 доля второго компонента реагирует с первым компонен- 40 том в трубе 2. Подаваемая мимо наружной .. щ)верхнасти трубы 2 доля второго кампо нанта выполняет функции обволакивающе- . го потока и тем самым препятствует потерю отдаваемой трубой 2 теплоты; Данный обво- 46 лакивающий поток снижает теплопередачу

-от горячего центрального потока, выходящего из трубы 2, на корпус 1, т.к. в отноше, нии потерь теплоты имеет значение лишь намного меньший перепад между темпера- 60 турой обволакивающего потока и температурой корпуса 1. Благодаря этому больше энергии сохраняется в подлежащих сгоранию газах, чем обусловливается высокий

КПД сгорания. При сгорании в заднем аксиальном отверстии 7 трубы 2 поступающая в трубу 2 через каналы 9 доля второго компонента реагирует с поступающим через переднее аксиальное отверстие 8 первым компонентом, Однако, при этом несгоревшие по приведенным ниже причинам остатки могут поступать из трубы 2 в корпус 1. В этом случае в переходной зоне между центральным и обволакивающим потоками содержащаяся в обволакивающем потоке доля второго компонента, не поступившая в трубу 2 через каналы 9, реагирует с несгоревшими остатками первого компонента, поступившими через трубу 2 в корпус 1, Причины неполного сгорания первого компонента следующие: 1) Негомогенность одного или обоих компонентов. В этом случае сгорание а заднем аксиальном отверстии 7 изменяется по мере изменения состава одного или обоих компонентов. В случае использования негомогенного топлива выбирают обьемное соотношение компонентов, обеспечивающее наличие легко воспламеняемой смеси в заднем аксиальном отверстии 7 даже е случае минимального энергосодержания компонентов. С другой стороны зто означает, что в случае максимального энергосодержания первого компонента последний в заднем аксиальном отверстии 7 не полностью реагирует со вторым компонентом, поступающем а трубу 2 через каналы 9. 2) Другой причиной не полного сгорания первого компонента может быть изменение давлений или скоростей потока, что также влечет за собой изменение давлений, впоследствии приводящее к изменению плотности энергии первого компонента. И колебания скорости потока и давлений, с которыми подают компоненты, могут обусловливать наличие несгоревших остатков реакции в заднем аксиальном отверстии 7 трубы 2; 3) Несгоревшие остатки могут возникать и тогда, если скорость сгорания в заднем аксиальном отверстии 7 трубы 2 так низка, что период протекания компонентов через заднее аксиальное отверстие 7 не достаточен для обеспечения полной реакции. Такая ситуация может возникать. напр., в случае медленно сгорающих эмульсий. В этом случае конфигурация трубы 2, в частности длина заднего аксиального отверстия 7, оказывает определенное влияние на степень выгорания. При выходе из заднего аксиального отверстия 7 трубы 2 несгоревшие остатки первого компонента имеют так высокую температуру, что они сразу же реагируют со вторым компонентом обволакивающего потока. В этом случае, если один или оба компонента а высокой степени негомогенны, необходимо располагать возможностью выбрать оптимальное соотношение компонентов смеси а трубе 2 и тем самым соответствующим обоа7 - 1830126; .8 зом влиять на процесс сгорания. Для зтого плом, имеющий на входе пережим с проход- . представленнэя йа фиг. 4;5 трубЭ.2 состоит ным сечением, меньшим сечения остальной из основного элемента 18, в котором выпол- части сопла до его устья, причем з боковой мено заднее зксиальное отверстие 7,.и вы- стенке трубы выполнен по крайней мере- полненного с вОзможнОстью коаксиального 5 один наклонный канал для подачи части вто-: перемещения в продольном направлении в .. рого компонента горючей смеси, нзправ- ", основйом элементе 18 дополнйтельного ленный.в, сопло к его устью. а также элемента 19 выполненного.в виде полой иг- средство для . подачи smporo компонента лы, вкоторОм выполненопереднее акмаль.- горючей смеси, о т л и ч з ю щ е е с я тем, ное отверстие 8..:Иутем аксивльного 10 что, с целью-упрощения конструкции-без йеремещекия . дополнительнога:.элемента, снижения воспламеняемость смеси и повы19 в осйовном:элементе.-18 можно изменить: кения КПД сгорания, наклонный какал тру общм-поперечное сечение.каналов 9. Тз- .. бы расположен в зойе, примйкзющей, к ким образом возможно изменить соотноше- .:пережиму сопла, причем устье сопла распо:-:

:йиеобоих компонентов всмеси,Сгоракицей:ложено- на расстоянии от выходного среза в заднем .аксиэльном отверстии 7, согласно ..15 кОрПуса. потребностям конкретнойсйтуации, На фиг; -;:: ..2. Устройство по и. 1;. о т л и ч а ю щ е е-.

Ьпредстзелены основной:18 и дополмитель- .. с я. тем, что во входном монце. корпуса доййй 19-злемейты в демонтированном состо-,:: полнительйо установлена: йерекрывающая я н.ии. Заданное . йеремещенйе: его сечение:перегородка с центральным от- . дополнительного 19:а основном:злементе 20: верстием. в котором. размещена труба для.

18 оо кно.осуществлять,- напр.; с помощью::: подачи первого компонента смеси. выполнейной;мехсду резаным 18идопол-:: - .;.3; Устройство.по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю. нительным 19 элементами резьбы, не.пред- .: щ-е е, с я тем, что s перегородке корйусз ставленной нэ чертеже. Нз фиг.:6,7 труба 2: "-: вокруг, центрального отверстия выполнены представлена с двумя крайными положенц- ::25: окружающце упомянутую трубу. отдельные, .ями дополнительного: элемента 19. :На фигЗ::, дополнительные сопла; . образующие средканзлй-9"полностью открыты, а на"фиг, 7. —, . ство для подачи второго компонента смеси;

-: почти..iз юностью йерекрыты.,В случае сго- : ":: .. - 4; Устройство йо и. 1, о тii и ч а ю щ e e рания разнйх комйоментов,:в:одной трубе 2 с я: тем, что труба для подачи первого комйри.переходе на:другое.топливо необходи- 30 Монента снабжена дугообразным или расмо лишь Соответствующим::образом регули- положенным подуглом входнйм патрубком, - ровать положение:дополнительного: .. выведенным через стенку корпуса.

: . элемента:19. На чертежа. представлены . 5. Устройство по.пп. 1 — 4, о.т л и ч а ю-лийь: по два:канала 9; Однако, само собой щ е е с. я тем, что участок трубы для подачи разумеется. что число каналоа 9 не ограни-. первого компонента, расположенный в кор чивзется зтим,:а в каждом конкретном слу- 5 пусе; и ее сопло снабжены снаружи ребра:.чае может иметься. столько каналов 9, .: ми. . скельконврбходймодля пеступлениядоста- .. 6. Устройство по пп. 1 — 5, о т л и ч à юточно большой доли .второго компонента щ ее ся тем, что сопло трубы выполнено из или-для era равномерного-распрвделенйя в: материала, обладающего каталитическими пространстве. Дзльнейшегоповыаенйя зф- 40 свойстеами. . фективноетисгорэния можнодостичь путем 7, Устройство по пп. 1-5, о т л и ч а юЬ выполнения трубы 2 из каталитического ма- щ-е. е е я тем, что сопло трубы снабжено териала или же снабжением ее внутренним. внутренним покрытием из материала, облвпокрытием из такого материала. дающего каталитическими свойствами.

45 8. Устройство по пп. 1 — 7. о т л и ч а юФ о р м у л а и з о б р е т е н и я щ е е с я тем, что устье сопла расположено

t. Устройство для сжигания текучих ком- от выходного среза корпуса на.расстоянии, понентов горючей смеси. содержащее кор- составляющем 0,5 — 2 длины сопла. пус, снабженный средством воспламенения К УСтройство по пп. 1 — 8; о т л и ч а ю- и приспособлением для выпуска газообраэ- @ щ е е с я тем, что на участке трубы перед ных продуктов сгорания, трубу для подачи пережимом установлен с возможностью акпервого компонента горючей смеси, уста- сизльного перемещения элемент, выполновленную в корпусе и выполненную с со- ненный в виде полой иглы. I830126 с !

1ВЗ0126.а

1&30126

i.6

Составитель О.Староверова

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Л.Ливринц

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2492 Тираж Подписное

8НИР ПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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