Способ проверки взрывонепроницаемости оболочки клапанно-смесительного устройства, снабженного огнепреградителем, теплогенератора пульсирующего горения
METHOD FOR TESTING THE EXPLOSION-PROOFNESS OF THE SHELL OF A VALVE-MIXING DEVICE EQUIPPED WITH A FLAME ARRESTER, A PULSATING COMBUSTION HEAT GENERATOR

Изобретение относится к области обеспечения взрывозащиты теплогенераторов и касается вопросов испытаний на взрывонепроницаемость оболочек теплогенератора пульсирующего горения, снабженного клапанно-смесительным устройством, включающим в себя огнепреградитель.
В известном теплогенераторе пульсирующего горения (ТПГ), снабженном клапанно-смесительным устройством с блоком воздушных обратных клапанов, смесительной трубой со штоком стабилизатора пламени, при этом в смесительной трубе выполнены опоясывающий ряд дозирующих отверстий для подачи топливного газа из газового ресивера через обратный газовый клапан и установлена свеча зажигания, а завихритель штока стабилизатора пламени расположен на выходе из смесительной трубы на входе в камеру сгорания, подвод воздуха из окружающей среды выполнен в зону между оболочкой теплогенератора и оболочкой клапанно-смесительного устройства (патент RU №2707784, 09.04.2019 г.).
В известном устройстве в случае взрыва в камере сгорания пламя может проникнуть через клапанно-смесительное устройство, в случае его не герметичности, в зону между оболочкой теплогенератора и оболочкой клапанно-смесительного устройства, куда подводится воздух из окружающей среды, которая может быть взрывоопасной.
В обеспечение взрывонепроницаемости оболочки клапанно-смесительного устройства, при необходимости, его снабжают огнепреградителем.
Проведение испытаний на взрывонепроницаемость оболочки регламентировано ГОСТом 12.2.021-76, в котором испытание оболочки на невоспламенение окружающей оболочки взрывоопасной среды (в нашем случае это зона между оболочкой теплогенератора и оболочкой клапанно-смесительного устройства, куда подводится воздух из окружающей среды, которая может быть взрывоопасной) производят по программе испытательной организации. Как правило, испытательные организации проводят испытания на взрывонепроницаемость оболочки на реальном теплогенераторе, где для организации взрыва в камере сгорания выполняют нештатные доработки, которые могут привести ее в негодность.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в ускорении проведения испытаний с уменьшением затрат на эти испытания.
Технический результат достигается тем, что в способе проверки взрывонепроницаемости оболочки клапанно-смесительного устройства, снабженного огнепреградителем, теплогенератора пульсирующего горения, заключающийся в организации взрыва газовоздушной смеси и направлении взрывной волны на клапанно-смесительное устройство, новым является то, что в цилиндрической емкости, эквивалентной по объему с камерой сгорания теплогенератора пульсирующего горения, образуют посредством инжекционной горелки взрывоопасную газовоздушную смесь, поджигают ее для взрыва свечой зажигания и направляют взрывную волну на клапанно-смесительное устройство, одновременно в зоне подвода воздуха из атмосферы между оболочкой теплогенератора и оболочкой клапанно-смесительного устройства посредством второй инжекционной горелки формируют взрывоопасную газовоздушную смесь, по возгоранию или невозгоранию этой смеси определяют эффективность огнепрегадителя.
Также к цилиндрической емкости подсоединяют трубы-резонаторы теплогенератора, которые поглощают часть энергии взрыва взрывоопасной смеси, производимого в цилиндрической емкости.
На фиг. 1 представлена конструктивная схема клапанно-смесительного устройства теплогенератора пульсирующего горения с имитацией камеры сгорания (цилиндрическая емкость, эквивалентная камере сгорания), на которой реализуется способ; на фиг. 2 - конструктивная схема клапанно-смесительного устройства теплогенератора пульсирующего горения с имитатором камеры сгорания (цилиндрическая емкость, эквивалентная камере сгорания), с подсоединением к ней труб-резонаторов теплогенератора), на которой реализуется способ.
Клапанно-смесительное устройство 1 (фиг. 1) содержит, заключенные в оболочку 2 огнепреградитель 3, воздушные обратные клапана 4, топливный обратный клапан 5. Зона 6 между оболочкой 2 и оболочкой 7 теплогенератора сообщена с подводом 8 воздуха из атмосферы и со входом 9 в огнепреградитель 3 и воздушные обратные клапана 4. Выход 10 из клапанно-смесительного устройства 1 сообщен с цилиндрической емкостью 11, снабженной инжекционной горелкой 12 и свечой зажигания 13. Зона 6 снабжена второй инжекционной горелкой 14. Цилиндрическая емкость 11 имеет объем эквивалентный объему камеры сгорания. При присоединении труб-резонаторов 15 теплогенератора (фиг. 2) к цилиндрической емкости 11 часть энергии взрыва будет поглощена этими трубами-резонаторами.
Способ реализуется следующим образом. В цилиндрическую емкость 11, эквивалентную по объему с камерой сгорания теплогенератора пульсирующего горения, через инжекционную горелку 12 подают газовоздушную смесь, формируя взрывоопасную среду. Поджигают свечой зажигания 10 эту смесь. Взрывная волна через выход 10, воздушные обратные клапана 4, огнепреградитель 3 и вход 9 достигает зоны 6. Одновременно с зажиганием взрывоопасной газовоздушной смеси в цилиндрической емкости 11 в зоне 6 через вторую инжекционную горелку 14 формируют взрывоопасную газовоздушную смесь, которая воспламеняется в случае, если огнепреградитель 3 не гасит энергию взрыва в цилиндрической емкости 11 и не уменьшает температуру потока газа до безопасного значения, или не воспламеняется в случае, если огнепреградитель 3 гасит энергию взрыва в цилиндрической емкости 11 и уменьшает температуру газа до безопасного значения.
При реализации способа с присоединением труб-резонаторов 15 к цилиндрической емкости 11 (фиг. 2) производят те же операции по организации взрыва взрывоопасной газовоздушной смеси в цилиндрической емкости 11 и фиксации загорания или незагорания взрывоопасной газовоздушной смеси в зоне 6. Поскольку в этом случае часть энергии взрыва будет поглощена трубами-резонаторами 15, то для гашения уменьшенной части энергии взрыва, попадающей на клапанно-смесительные устройство, можно оптимизировать конструкцию огнепреградителем в части уменьшения его размеров и затрат на изготовление.
По полученным результатам для случая, если огнепреградитель 3 не гасит энергию взрыва, рассматривают вопрос его доработки или замены. Следует отметить, что проверке взрывонепроницаемости оболочки клапанно-смесительного устройства с огнепреградителем можно изначально предпослать проверку без огнепреградителя, чтобы убедиться в его необходимости.
Замена реальной камеры сгорания ее цилиндрическим эквивалентом уменьшает затраты на эксперименты на взрывонепроницаемость и позволяет легко имитировать камеры сгорания различной тепловой мощности.