Устройство для демпфирования колебаний газа в камере сгорания

 

Использование: в установках, работающих на продуктах сгорания. Сущность изобретения: при возникновении колебаний и повышении давления газа в камере сгорания 1 силовой установки до величины настройки обратного клапана 7 прямого действия газ по осевому каналу 4 через отверстия 6 и обратный клапан 7 поступает в эту камеру. Энергия колебаний газа частично рассеивается при прохождении им осевого канала 4, преодолевая сопротивление упругого элемента обратного клапана 7 и в самой камере демпфирования 2, за счет упругих колебаний стенок камеры и многократного отражения в ней акустических волн. Рассеивание энергии происходит и при перетекании газа в камеру демпфирования 3 большего объема по радиальному каналу 9 и в дроссельном устройстве 10, а также в процессе заполнения газом этой камеры. В случае дальнейшего повышения давления в работу включается следующая демпфирующая пара с обратным клапаном 7, настроенным на более высокое давление и т.д. 1 ил.

Изобретение относится к устройствам для демпфирования колебаний газа в камерах сгорания и может быть использовано при конструировании силовых установок, работающих на продуктах сгорания.

Известны устройства для демпфирования колебаний газа внутри камер сгорания, содержание камеры демпфирования и соединяющие их с камерой сгорания каналы. Эти устройства позволяют в определенной степени демпфировать колебания газа в камере сгорания на установившемся режиме работы. Однако не решают вопроса демпфирования колебаний газа при забросах давления, вызванных запуском силовой установки и действием возмущающих факторов.

Наиболее близким техническим решением является устройство для демпфирования колебаний газа в камере сгорания (авт.св. N 1576708, кл. F 02 K 9/62, 1990), содержащее камеры демпфирования, распределенные по поверхности головки камеры сгорания, сообщенные с последней при помощи выполненных в ее головке осевых каналов и снабженные поперечными перегородками, имеющими отверстия с установленными в них обратными клапанами.

Недостатками данного устройства является узкий диапазон демпфирования колебаний газа, обусловленный геометрией демпфирующих камер и упругими свойствами обратных клапанов. Данное устройство эффективно работает только при первом забросе давления, при последующих забросах давления демпфирующие свойства устройства снижаются, так как демпфирующие камеры уже заполнены газом под давлением и закрыты обратными клапанами, и совсем не работают при возникновении колебаний газа в случае понижения давления в камере сгорания.

Целью изобретения является усиление демпфирующего эффекта и расширение диапазона демпфирования колебаний газа в камере сгорания.

Указанная цель достигается тем, что предлагаемое устройство содержит различные по геометрическим размерам камеры демпфирования, распределенные по поверхности головки камеры сгорания, сообщенные с последней при помощи выполненных в ее головке осевых каналов и снабженные поперечными перегородками, имеющими отверстия, в которых установлены обратные клапаны. Камеры демпфирования попарно соединены между собой радиальными каналами, с установленными в них дроссельными устройствами, в демпфирующие пары. Камеры демпфирования каждой демпфирующей пары снабжены противоположными по своему действию обратными клапанами, что обеспечивает рассеивание энергии колебаний газа устройством, как при повышении давления в камере сгорания силовой установки, так и при его понижении. Каждая демпфирующая пара обладает своими демпфирующими свойствами, зависящими от геометрических размеров камер демпфирования, упругих свойств обратных клапанов и характеристик дроссельного устройства. Диапазон и эффективность демпфирования колебаний газа определяется количеством демпфирующих пар, обладающих различными демпфирующими свойствами и количеством демпфирующих пар, одновременно участвующих в работе.

Предлагаемое устройство характеризуется следующими отличительными существенными признаками: камеры демпфирования имеют различные геометрические размеры; камеры демпфирования попарно соединены между собой радиальными каналами в демпфирующие пары; в радиальных каналах установлены дроссельные устройства; камеры демпфирования каждой демпфирующей пары снабжены противоположными по своему действию обратными клапанами.

В прототипе отсутствует перечисленные признаки, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

При проведении патентных исследований не обнаружены технические решения, в которых расширение диапазона демпфирования и усиление демпфирующего эффекта достигалась бы применением демпфирующих пар, имеющих камеры демпфирования различных геометрических размеров, которые созданы между собой радиальными каналами, с установленными в них дроссельными устройствами. В прототипе (авт. св. N 1576708) камеры демпфирования снабжены обратными клапанами, предназначенными только для рассеивания части энергии колебаний газа, за счет работы упругих элементов этих клапанов. В предлагаемом устройстве обратные клапаны дополнительно участвуют в придании камерам демпфирования необходимых демпфирующих свойств и обеспечивают работу устройства как при повышении, так и при понижении давления газа в камере сгорания. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "существенные отличия".

На чертеже изображен разрез предлагаемого устройства для демпфирования колебаний газа в камере сгорания.

Демпфирующее устройство содержит распределенные по поверхности головки камеры сгорания 1, камеры демпфирования 2 и 3. Камеры демпфирования 2 и 3 имеют различные геометрические размеры, соединены с камерой сгорания 1 осевыми каналами 4 и снабжены поперечными перегородками 5 с отверстиями 6, в которых установлены обратные клапаны 7 и 8. Камеры демпфирования 2 и 3 попарно соединены между собой радиальными каналами 9 с установленными в них дроссельными устройствами 10 в демпфирующие пары. В каждой демпфирующей паре камера демпфирования 2 имеет меньший объем, чем камера демпфирования 3 и снабжена обратным клапаном 7 прямого действия, а камера демпфирования 3 имеет больший объем, чем камера демпфирования 2 и снабжена обратным клапаном 8 противоположного действия.

Устройство для демпфирования колебаний газа работает следующим образом. При возникновении колебаний и повышении давления газа в камере сгорания 1 силовой установки до величины настройки обратного клапана 7 прямого действия, установленного в отверстии 6 поперечной перегородки 5 камеры демпфирования 2 меньшего объема первой демпфирующей пары, газ по осевому каналу 4 через отверстие 6 и обратный клапан 7 поступает в эту камеру.

Энергия колебаний газа частично рассеивается при прохождении им осевого канала 4, преодолевая сопротивление упругого элемента обратного клапана 7 и в самой камере демпфирования 2, за счет упругих колебаний стенок камеры и многократного отражения в ней акустических волн. Рассеивание энергии происходит и при перетекании газа в камеру демпфирования 3 большего объема по радиальному каналу 9 и в дроссельном устройстве 10, а также в процессе заполнения газом этой камеры. В случае дальнейшего повышения давления в работу включается следующая демпфирующая пара с обратным клапаном 7, настроенным на более высокое давление и т.д. При резком забросе давления, например, при запуске силовой установки, в работу включаются сразу несколько демпфирующих пар. Рассеивание энергии колебаний газа продолжается до полного выравнивания давлений в камерах демпфирования 2 и 3 каждой демпфирующей пары и в камере сгорания 1 силовой установки. При снижении давления в камере сгорания 1 открывается обратный клапан 8 противоположного действия камеры демпфирования 3 большего объема и газ через отверстие 6 в поперечной перегородке 5 по осевому каналу 4 возвращается в камеру сгорания 1, при этом продолжается процесс выравнивания давлений в камерах демпфирования 2 и 3 каждой демпфирующей пары, через радиальные каналы 9 и дроссельные устройства 10. При выравнивании давлений в демпфирующих парах и камере сгорания обратные клапаны закрываются и устройство вновь готово к работе.

Техническое преимущество заявляемого изобретения заключается в том, что оно позволяет расширить диапазон демпфирования колебаний газа в камере сгорания, за счет возможности использования необходимого количества демпфирующих пар, имеющих различные демпфирующие свойства и повышает эффективность демпфирования, так как поглощение и рассеивание энергии колебаний осуществляется демпфирующими парами, в каждой из которых в работе, кроме осевых каналов и обратных клапанов, участвует сразу две камеры демпфирования и радиальные каналы с установленными в них дроссельными устройствами. Предлагаемое устройство для демпфирования колебаний газа работает как при повышении давления в камере сгорания, так и при его понижении. Благодаря этому повышается надежность работы силовой установки и безопасность ее эксплуатации.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕМПФИРОВАНИЯ КОЛЕБАНИЙ ГАЗА В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ, содержащее камеры демпфирования, каждая из которых выполнена с поперечной перегородкой, имеющей центральное отверстие, в котором установлен клапан, укреплена на головке камеры сгорания и сообщена с полостью последней посредством осевого канала, выполненного в стенке головки, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности демпфирования, оно снабжено радиальными трубопроводами с дросселями, камеры демпфирования выполнены различными по объему и попарно соединены между собой упомянутыми трубопроводами, причем в каждой паре демпфирующих камер один из клапанов выполнен прямым, а другой - обратным.

РИСУНКИ

Рисунок 1