Клапанно-смесительное устройство теплогенератора пульсирующего горения
VALVE-MIXING DEVICE OF A PULSATING COMBUSTION HEAT GENERATOR

Изобретение относится к энергетике и, в первую очередь, касается теплогенераторов пульсирующего горения (ТПГ).
Известно клапанно-смесительное устройство ТПГ, содержащее блок воздушных обратных клапанов, смесительную трубу со штоком стабилизатора пламени, причем в смесительной трубе выполнены опоясывающий ряд дозирующих отверстий для подачи топливного газа из газового ресивера через обратный газовый клапан и установка свечи зажигания, а завихритель штока стабилизатора пламени расположен на выходе из смесительной трубы на входе в камеру сгорания, при этом клапанно-смесительное устройство снабжено также нагнетателем воздуха для запуска ТПГ (патент RU №2707784, 09.04.2019 г.), данный наиболее близкий аналог взят за прототип.
Недостатком известного устройства является неполное соответствие требованиям к оборудованию с видом взрывозащиты «взрывонепроницаемые оболочки «d», предназначенных для применения во взрывоопасных газовых средах.
Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в обеспечении полного соответствия ТПГ требованиям взрывозащиты «взрывонепроницаемые оболочки «d».
Технический результат достигается тем, что в клапанно-смесительном устройстве ТПГ, содержащем блок обратных воздушных клапанов, смесительную трубу со штоком стабилизатора пламени, причем в смесительной трубе выполнены опоясывающий ряд дозирующих отверстий для подачи топливного газа из газового ресивера через обратный газовый клапан и установка свечи зажигания, а завихритель штока стабилизатора пламени расположен на выходе из смесительной трубы и входе камеру сгорания, при этом клапанно-смесительные устройство снабжено нагнетателем воздуха для запуска ТПГ, новым является то, что между блоком обратных воздушных клапанов и торцом смесительной трубы размещен огнепреградитель, состоящий из корпуса с размещенной в нем кассетой, выполненной из навитой полосы проволочной сетки или гофрированного листа, при этом блок обратных воздушных клапанов и огнепреградитель помещены в единый корпус-оболочку, а полость, образованная блоком обратных воздушных клапанов, огнепреградителей и корпусом-оболочкой, соединена с подводом воздуха из нагнетателя воздуха для запуска ТПГ.
На фиг. 1 представлена блок-схема ТПГ, на фиг. 2 - конструктивная схема клапанно-смесительного устройства ТПГ.
Клапанно-смесительное устройство 1 ТПГ 2 (фиг. 1) содержит блок обратных воздушных клапанов 3 (фиг. 2), смесительную трубу 4 со штоком стабилизатора пламени 5. В смесительной трубе 4 выполнены опоясывающий ряд 6 дозирующих отверстий 7 для подвода топливного газа из газового ресивера 8 с обратным газовым клапаном 9 и установка свечи зажигания 10. Завихритель 11 штока стабилизатора пламени 5 расположен на выходе 12 из смесительной трубы 4 и соответственно на входе в камеру сгорания 13. Между блоком обратных воздушных клапанов 3 и торцом 14 смесительной трубы 4 размещен огнепреградитель 15, состоящий из корпуса 16 с размещенной в нем кассетой 17, выполненной из навитой полосы проволочной сетки 18 или гофрированного листа. При этом блок обратных воздушных клапанов 3 и огнепреградитель 15 помещены в единый корпус-оболочку 19, а полость 20, образованная блоком обратных воздушных клапанов 3, огнепреградителем 15 и корпусом-оболочкой 19, соединена с подводом 21 воздуха из нагнетателя воздуха 22 для запуска ТПГ.
Клапанно-смесительное устройство 1 расположено в зоне 23 подвода воздуха из окружающей среды через воздухозаборную трубу 24 (фиг. 1) ТПГ. Эта зона 23 является взрывоопасной в случае попадания в нее газа извне через воздухозаборную трубу 24 по причине загазованности окружающей среды. На случай потери герметичности блока обратных воздушных клапанов 3 служит огнепреградитель 15, препятствующий проникновению пламени на обратный воздушный клапан 3 и далее в зону 23 при взрыве в камере сгорания 13. Кроме того, реализация подвода 21 воздуха от нагнетателя воздуха 22 в полость 20 исключает возможность проникновения пламени в зону 23 через нагнетатель воздуха 22.
Перечисленные мероприятия обеспечивают выполнение требования взрывонепроницаемости оболочки согласно ГОСТ IEC60079-1-2013. Следует отметить, что при отсутствии огнепреградителя 15 в рассматриваемом устройстве, для взрыва газа вокруг ТПГ необходимо три события: загазованность окружающей среды и попадание из этой среды взрывоопасной смеси через воздухозаборную трубу 24 в зону 23, неисправность блока обратных воздушных клапанов 3 или нагнетателя воздуха 22 и, собственно, взрыв в камере сгорания 13.
Клапанно-смесительное устройство ТПГ работает следующим образом. Для запуска теплогенератора подают напряжение на свечу зажигания 10, включают нагнетатель воздуха 22 и подачу топливного газа через обратный газовый клапан 9 и газовый ресивер 8 на дозирующие отверстия 7. Топливный газ, смешиваясь с потоком воздуха, образует в смесительной трубе 4 топливо-воздушную смесь, которая через вход 12 попадает на завихритель 11 камеры сгорания 13. Одновременно свеча зажигания 10 поджигает предварительно перемешанную топливо-воздушную смесь, образуя очаг горения, который сносится на завихритель 11 стабилизатора пламени 5, где организуется горение.
Далее выключают нагнетатель воздуха 22 и свечу зажигания 10, и ТПГ переходит на режим пульсирующего горения с заданной системой резонаторов частотой горения, когда чередуются циклы впуска через обратные клапана 3 и 9 воздуха и газа, возгорания топливо-воздушной смеси в камере сгорания 13 с закрытием клапанов и выхлопа продуктов сгорания из камеры сгорания 13 с последующим разрежением в ней и открытием клапанов 3 и 9 для очередного впуска воздуха и топливного газа.
В случае взрыва в камере сгорания 13 пламя, попадая через смесительную трубу 4 на огнепреградитель 15, где в узких каналах между слоями проволочной сетки 18 происходит интенсивный теплообмен между потоком газа и стенками этих каналов, в результате чего температура потока газа уменьшается до безопасного значения. Попадание этого газа в зону 23 не вызывает возгорания и взрыва, если в этой зоне окажется взрывоопасная смесь.