Акустическое устройство

 

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в устройствах для осуществления акустического воздействия на процесс сгорания топлива. Акустическое устройство содержит корпус с сопловым блоком, выполненным в виде комбинированного конуса с резонирующей камерой, скрепленного с корпусом резьбовым соединением. В теле соплового блока установлены четыре гайки с внутренней сферической поверхностью, симметрично или асимметрично расположенные относительно его продольной оси, внутри каждой гайки установлен жиклер с внешней сферической поверхностью, переходящей в противоположно расположенные наружные и внутренние цилиндрические выступы, и с внутренней поверхностью, выполненной в виде сопла Лаваля. Поверх соплового блока неподвижно установлена пружинящая втулка с продольными пазами под наружные цилиндрические выступы жиклеров. В резонирующей камере посредством резьбы установлена втулка с поперечными пазами под внутренние цилиндрические выступы жиклеров. В дне резонирующей камеры выполнено резьбовое углубление, в котором установлен резонатор с возможностью перемещения вдоль продольной оси соплового блока. При этом рабочая поверхность резонатора может быть выполнена в нескольких вариантах с различной геометрией форм. Использование заявляемого акустического устройства позволяет создавать мощное акустическое воздействие на процесс сгорания топлива. 3 ил.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для осуществления акустического воздействия на процесс сгорания топлива.

Известна акустическая форсунка, содержащая корпус с выходным соплом, подключенным к источнику распылителя посредством конусного кольцевого канала, расположенного в плоскости, перпендикулярной оси форсунки и снабженного на входе кольцевой обечайкой с отверстиями, и распылитель топлива с внешним отражателем, образующим кольцевой резонатор, обращенный к выходному соплу. Отверстия кольцевой обечайки выполнены в виде тангенциальных каналов с противоположной ориентацией (см. описание изобретения к авт. св-ву 1451459, кл. F 23 D 11/34 на "Акустическую форсунку").

Недостатком известной конструкции является невысокая мощность акустического воздействия на процесс сгорания топлива ввиду отсутствия диффузорного участка, не позволяющего получить сверхзвуковую скорость входящего в резонирующую камеру распылителя. Кроме того, использование данной конструкции приводит к значительному расходу распылителя ввиду большой площади сечения выходного отверстия пережима при минимальных размерах кольцевой щели, что ограничивает применение пара.

Далее, ввиду практической невозможности выполнить сопрягаемые детали кольцевых каналов с достаточной точностью, не обеспечивается равномерное истечение газа через кольцевые каналы пережима, что снижает эффективность работы устройства.

Известна также акустическая форсунка, содержащая корпус с выходным соплом, по оси которого расположен топливный распылитель с отражателем, образующим кольцевую резонирующую полость, обращенную к перпендикулярному относительно оси форсунки кольцевому соплу для подачи распылителя, которое выполнено в виде входного конфузорного и выходного диффузорного участков, сопряженных кольцевой щелью, образующей пережим. Диффузорный участок на выходе снабжен выступами, образующими кольцевой канал, причем внутренний диаметр пережима превышает диаметр отражателя на величину, равную 8,6-11,3 ширины пережима, а отношение площади сечения кольцевого канала к площади сечения пережима составляет 1,2-1,8 (см. описание изобретения к авт. св-ву 1502902, кл. F 23 D 11/34 на "Акустическую форсунку"). Это решение принято в качестве прототипа.

Использование данной конструкции позволяет несколько повысить мощность акустического воздействия на процесс сгорания факела топлива за счет создания сверхзвуковой скорости потока распылителя.

Однако мощность акустического воздействия на процесс сгорания факела топлива остается невысокой, а другие недостатки известного решения-аналога присутствуют и в прототипе.

Задачей заявляемого технического решения является создание устройства с эффективным акустическим воздействием на процесс сгорания топлива, позволяющим улучшить тепло, физико-химические характеристики факела сгораемого топлива.

Поставленная задача достигается тем, что в акустическом устройстве, содержащем корпус с сопловым блоком, сопловый блок выполнен в виде комбинированного конуса с резонирующей камерой, скрепленного с корпусом резьбовым соединением, в теле соплового блока установлены четыре гайки с внутренней сферической поверхностью со скосами, симметрично или асимметрично расположенные относительно его продольной оси, внутри каждой гайки установлен жиклер с внешней сферической поверхностью, переходящей в противоположно расположенные наружные и внутренние цилиндрические выступы, и с внутренней поверхностью, выполненной в виде сопел Лаваля, поверх соплового блока неподвижно установлена пружинящая втулка с продольными пазами под наружные цилиндрические выступы жиклеров, в резонирующей камере посредством резьбы установлена втулка с поперечными пазами под внутренние цилиндрические выступы жиклеров, а в дне резонирующей камеры выполнено резьбовое углубление, в котором установлен резонатор с возможностью перемещения вдоль оси соплового блока.

Выполнение соплового блока в виде комбинированного конуса, скрепленного с корпусом резьбовым соединением, обеспечивает надежное соединение корпуса и соплового блока.

Установка в теле соплового блока четырех гаек с внутренней сферической поверхностью со скосами обеспечивает надежное соединение каждой гайки с сопловым блоком и позволяет установить в каждой гайке жиклер с внешней сферической поверхностью, переходящей в противоположно расположенные цилиндрические выступы.

Установка поверх соплового блока неподвижно пружинящей втулки с продольными пазами под наружные цилиндрические выступы жиклеров позволяет обеспечить постоянное прижатие жиклеров в гайках и исключить перемещение жиклеров в тангенциальном направлении.

Установка в резонирующей камере посредством резьбы втулки с поперечными пазами под внутренние цилиндрические выступы жиклеров обеспечивает возможность изменения угла наклона жиклеров по отношению к продольной оси соплового блока.

В совокупности указанная установка жиклеров с наружными и внутренними цилиндрическими выступами в продольные и поперечные пазы втулок позволяет уменьшить степень свободы перемещения жиклеров до одной, а именно по отношению только к продольной оси соплового блока, и обеспечить тем самым получение заданного, необходимого угла наклона жиклеров в резонирующей камере.

Выполнение внутренней поверхности каждого жиклера в виде сопла Лаваля и их симметричное или асимметричное расположение относительно продольной оси соплового блока позволяет получить сверхзвуковую заданную скорость истечения потока струи газа и приводить в зависимости от состава текущей среды к различным физико-химическим процессам.

Выполнение в дне резонирующей камеры резьбового углубления, в котором установлен резонатор с возможностью перемещения вдоль оси соплового блока, позволяет установить резонаторы различной конфигурации и на определенном расстоянии по оси резонирующей камеры для воздействия на конкретную среду.

Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показано устройство в разрезе, на фиг.2 - вид I на фиг.1, на фиг.3 - вид Б-Б на фиг.1.

Акустическое устройство содержит корпус 1, сопловый блок 2 с резонирующей камерой 3, гайки 4 в сопловом блоке 2, жиклеры 5, выполненные с внутренней поверхностью в виде сопел Лаваля, с наружными 6 и внутренними 7 цилиндрическими выступами, втулку 8 поверх соплового блока 2 с продольными пазами 9, втулку 10 в резонирующей камере 3 с поперечными пазами 11, резьбовое углубление 12 с резонатором 13.

Акустическое устройство работает следующим образом.

Поток распылителя (пар, воздух) подается в корпус 1 и далее поступает через жиклеры 5, выполненные в виде сопел Лаваля, в резонирующую камеру 3. Жиклеры 5 установлены в гайках 4, закрепленных в теле соплового блока 2, а их наружные цилиндрические выступы 6 установлены в продольных пазах 9 втулки 8 с фиксаторами - винтами (на чертеже не показаны) относительно соплового блока 2. Такое конструктивное выполнение исключает не санкционированное перемещение жиклеров 5 в тангенциальном направлении.

Внутренние цилиндрические выступы 7 жиклеров 5 установлены в поперечных пазах 11 резьбовой втулки 10, выполненной в резонирующей камере 3. Такое конструктивное выполнение позволяет путем перемещения резьбовой втулки 10 устанавливать угол наклона жиклеров 5 по отношению к продольной оси резонирующей камеры 3 на заданный, исключая остальные степени свободы перемещения жиклеров 5.

Потоки струй газа, истекая из сопел Лаваля и поступая в резонирующую камеру 3 в направлении друг к другу со сверхзвуковой скоростью, соударяются, вызывая при этом мощные акустические колебания. Затем суммарный газовый поток со сверхзвуковой скоростью взаимодействует с резонатором 13 и, отражаясь, пронизывая межсопловое пространство жиклеров 5, потоки соударяются с перекрестными сверхзвуковыми потоками газа, исходящего из сопел Лаваля, вызывают при этом мощное высокочастотное пульсирующее акустическое воздействие на процесс сгорания топлива.

Кроме того, установка жиклеров с соплами Лаваля асимметрично в радиальном направлении позволяет получить тангенциальную составляющую движения потока относительно оси акустического устройства, что создает дополнительную пульсацию соудрений газовых потоков и соответствующее акустическое воздействие При этом установка резонатора 13 в вариантах с различной геометрией форм рабочей поверхности (плоская - см. фиг.1, вогнутая, выпуклая конусоидальная и т.д.) и на определенном расстоянии по отношению к соплам Лаваля позволяет получить гамму частот с требуемыми технологическими параметрами.

Использование заявляемого акустического устройства позволяет создавать мощное акустическое воздействие на процесс сгорания топлива и повышает эффективность его работы.

Формула изобретения

Акустическое устройство, содержащее корпус с сопловым блоком, отличающееся тем, что сопловый блок выполнен в виде комбинированного конуса с резонирующей камерой, скрепленного с корпусом резьбовым соединением, в теле соплового блока установлены четыре гайки с внутренней сферической поверхностью, симметрично или асимметрично расположенные относительно его продольной оси, внутри каждой гайки установлен жиклер с внешней сферической поверхностью, переходящей в противоположно расположенные наружные и внутренние цилиндрические выступы, и с внутренней поверхностью, выполненной в виде сопла Лаваля, поверх соплового блока неподвижно установлена пружинящая втулка с продольными пазами под наружные цилиндрические выступы жиклеров, в резонирующей камере посредством резьбы установлена втулка с поперечными пазами под внутренние выступы жиклеров, а в дне резонирующей камеры выполнено резьбовое углубление, в котором установлен резонатор с возможностью перемещения вдоль продольной оси соплового блока.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3