Установка для исследования объектов при высоких температурах
Владельцы патента RU 2322646:
Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" - ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ" (RU)
Изобретение может быть использовано для испытаний объектов, в том числе содержащих взрывчатые и токсичные вещества, на различные тепловые воздействия, включая пожары. Установка содержит рабочую камеру с загрузочным окном, выполненным с возможностью его перекрытия, размещенные внутри камеры устройство для крепления объекта и, по крайней мере, один топливный коллектор с вихревыми форсунками, топливный бак, соединенный с устройством для подачи топлива, трубу для подвода топлива к коллектору, соединенную одним концом с устройством для подачи топлива, а другим - с коллектором, запальное устройство. Установка дополнительно содержит охлаждаемый змеевик с регулируемой задвижкой на его выходе и датчиком температуры топлива, установленным на его входе, по крайней мере, одну трубу для отвода топлива от коллектора, один конец которой подсоединен к верхней поверхности топливного коллектора со стороны, противоположной месту подключения к нему трубы для подвода топлива, а другой конец подсоединен к входу охлаждаемого змеевика, выход которого через регулируемую задвижку подключен к топливному баку. Вихревые форсунки снабжены патрубками, выполненными с возможностью подачи топлива в форсунки с донной поверхности коллектора. Технический результат: надежное горение топлива и обеспечение управления тепловым полем в рабочей камере в процессе теплового воздействия на объект. 4 ил.
Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано для испытаний объектов, в том числе содержащих взрывчатые и токсичные вещества, на различные тепловые воздействия, включая пожары.
Известна установка для исследования объектов при высоких температурах, выбранная в качестве аналога, содержащая рабочую камеру с загрузочным окном, выполненным с возможностью его перекрытия, устройства для нагрева и крепления объекта (см. а.с. СССР №274421, МПК 6 G01N 3/18, опубл. 24.06.70 бюл. №21).
Недостатки этой установки:
- невозможность исследования комплексного воздействия на объект нагрева и средств тушения;
- невозможность быстрого снижения температуры нагрева из-за высокой тепловой инерционности рабочей камеры;
- большой расход топлива.
Известна установка для исследования объектов при высоких температурах, выбранная в качестве прототипа, содержащая рабочую камеру с загрузочным окном, выполненным с возможностью его перекрытия, размещенные внутри камеры устройства для нагрева и крепления объекта, рабочая камера дополнительно содержит в верхней части вытяжную трубу, в нижней части - люк, снабженные подвижными заслонками, запальное устройство, устройство подачи огнегасительного средства внутрь камеры, устройство для нагрева выполнено в виде, как минимум, одного топливного коллектора с вихревыми форсунками с испарителями, топливный бак, соединенный с устройством для подачи топлива, трубу для подвода топлива к коллектору, соединенную одним концом с устройством для подачи топлива, а другим - с коллектором (см. патент РФ №2149330 от 24.04.1998 г., МПК 7 F27В 17/02, G01N 25/00, опубл. 20.05.2000 г., бюл. №14).
Практика показала, что при работе на данной установке с использованием жидкого топлива, например керосина, через определенное время (чем выше температура в камере, тем быстрее) постепенно начинают гаснуть наиболее удаленные от места подачи топлива в коллектор вихревые форсунки. Это приводит к потере управления тепловым полем в рабочей камере и, соответственно, к невозможности получения заданной температуры теплового поля и ее равномерности по всему объему рабочей камеры.
Причина прекращения горения заключается в том, что, по мере движения топлива по коллектору, оно испаряется, выходит через крайние форсунки в парообразном состоянии и создает с воздухом негорючую смесь (следует отметить, форсунки предназначены для распыления жидкого топлива).
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение надежного горения топлива в рабочей камере путем распыления через вихревые форсунки топлива в жидком состоянии в течение любого времени и при любой температуре, создаваемой применяемым видом топлива.
Технический результат: надежное горение топлива и обеспечение управления тепловым полем в рабочей камере в процессе теплового воздействия на объект.
Поставленная задача решается тем, что установка для исследования объектов при высоких температурах, содержащая рабочую камеру с загрузочным окном, выполненным с возможностью его перекрытия, размещенные внутри камеры устройства для крепления объекта и, по крайней мере, один топливный коллектор с вихревыми форсунками; топливный бак, соединенный с устройством для подачи топлива, трубу для подвода топлива к коллектору, соединенную одним концом с устройством для подачи топлива, а другим - с коллектором, запальное устройство, дополнительно содержит охлаждаемый змеевик с регулируемой задвижкой на его выходе и датчиком температуры топлива, установленным на его входе, по крайней мере, одну трубу для отвода топлива от коллектора, один конец которой подсоединен к верхней поверхности топливного коллектора со стороны, противоположной месту подключения к нему трубы для подвода топлива, а другой конец подсоединен к входу охлаждаемого змеевика, выход которого через регулируемую задвижку подключен к топливному баку, вихревые форсунки снабжены патрубками, выполненными с возможностью подачи топлива в форсунки с донной поверхности коллектора.
От прототипа данное изобретение отличается тем, что дополнительно содержит охлаждаемый змеевик с регулируемой задвижкой на его выходе и датчиком температуры топлива, установленным на его входе, по крайней мере, одну трубу для отвода топлива от коллектора, один конец которой подсоединен к верхней поверхности топливного коллектора со стороны, противоположной месту подключения к нему трубы для подвода топлива, а другой конец подсоединен к входу охлаждаемого змеевика, выход которого через регулируемую задвижку подключен к топливному баку, вихревые форсунки снабжены патрубками, выполненными с возможностью подачи топлива в форсунки с донной поверхности коллектора.
Введение в установку для исследования объектов при высоких температурах, содержащую рабочую камеру с загрузочным окном, выполненным с возможностью его перекрытия, размещенные внутри камеры устройство для крепления объекта и, по крайней мере, один топливный коллектор с вихревыми форсунками; топливный бак, соединенный с устройством для подачи топлива, трубу для подвода топлива к коллектору, соединенную одним концом с устройством для подачи топлива, а другим - с коллектором, запальное устройство, дополнительного охлаждаемого змеевика с регулируемой задвижкой на его выходе и датчиком температуры топлива, установленным на его входе, по крайней мере, одной трубы для отвода топлива от коллектора, один конец которой подсоединен к верхней поверхности топливного коллектора со стороны, противоположной месту подключения к нему трубы для подвода топлива, а другой конец подсоединен к входу охлаждаемого змеевика, выход которого через регулируемую задвижку подключен к топливному баку, позволяет создавать такую скорость перемещения топлива в коллекторе, при которой практически исключается образование в коллекторе паров топлива, и, соответственно, производить распыление топлива в рабочей камере через вихревые форсунки в жидком состоянии, что, в свою очередь, позволяет обеспечить надежное горение топлива и управление тепловым полем в рабочей камере в процессе теплового воздействия на объект.
Снабжение вихревых форсунок патрубками, выполненными с возможностью подачи топлива в форсунки с донной поверхности коллектора, позволяет даже при некотором образовании паров топлива в коллекторе распылять только жидкое топливо.
Введение охлаждаемого змеевика позволяет топливо и его пары (в случае их образования) охлаждать и сливать в топливный бак для непрерывного использования.
Изобретение поясняется чертежами:
на фиг.1 представлен схематично общий вид установки для исследования объектов при высоких температурах;
на фиг.2 изображен схематично вид сверху установки для исследования объектов при высоких температурах;
на фиг.3 изображен конец топливного коллектора с вихревой форсункой;
на фиг.4 представлено поперечное сечение охлаждаемого змеевика.
Установка для исследования объектов при высоких температурах содержит рабочую камеру 1 с загрузочным окном 2, выполненным с возможностью его перекрытия. Внутри камеры 1 установлено устройство 3 для крепления объекта 4 и закреплены, по крайней мере, один топливный коллектор 5 с вихревыми форсунками 6 и запальное устройство 7. Вне камеры установлен топливный бак 8 и трубами 9 и 10 соединен с устройством 11 для подачи топлива в трубу 12 для подвода топлива к коллектору 5. Труба 12 соединена одним концом с устройством 11 для подачи топлива, а другим - с коллектором 5. Установка содержит охлаждаемый змеевик 13 с регулируемой задвижкой 14 на его выходе и датчиком температуры топлива 17, установленным на его входе, две трубы 15 для отвода топлива от коллектора 5. Один конец трубы 15 подсоединен к верхней поверхности топливного коллектора 5 со стороны, противоположной месту подключения к нему трубы 12 для подвода топлива, а другой конец подсоединен к входу охлаждаемого змеевика 13. На входе змеевика 13 установлен датчик 17 для измерения температуры топлива. Выход охлаждаемого змеевика 13 через регулируемую задвижку 14 подключен к топливному баку 8. Вихревые форсунки 6 снабжены патрубками 16, выполненными с возможностью подачи топлива в форсунки 6 с донной поверхности коллектора 5.
Работает установка в следующем порядке.
В рабочей камере 1 устанавливают объект 4, включают устройство подачи топлива 11, запальным устройством 7 зажигают топливо в рабочей камере 1 и производят заданное тепловое нагружение объекта 4. Управление тепловым полем производят путем изменения давления в коллекторе 5 с помощью устройства 11 для подачи топлива. Топливо проходит через ветви коллектора 5, часть его распыляется через форсунки 6, а другая часть проходит через трубы 15, охлаждаемый змеевик 13, регулируемую задвижку 14 и далее в топливный бак 8.
Предварительно регулируемую задвижку 14 устанавливают в положение (подбирается экспериментально), при котором скорость потока топлива через коллектор 5 исключает парообразование топлива в коллекторе 5 без ущерба регулировке давления в нем в заданном диапазоне. Через форсунки 6 распыляется жидкое топливо, что обеспечивает его устойчивое горение и надежное управление тепловым полем в рабочей камере 1.
В процессе теплового нагружения объекта 4 контролируют температуру топлива на входе в охлаждаемый змеевик 13 датчиком температуры топлива 17. При приближении температуры топлива к точке кипения с помощью регулируемой задвижки 14 увеличивают расход топлива через охлаждаемый змеевик 13 и исключают парообразование топлива в коллекторе 5.
Даже в случае частичного парообразования топлива в коллекторе 5 через форсунки 6 будет распыляться жидкое топливо, так как подачу топлива в форсунки осуществляют с донной поверхности коллектора 5 через патрубки 16. При проходе по змеевику 13 пар конденсируется и в виде охлажденного топлива поступает в бак 8 для дальнейшего использования.
Таким образом, предложенная установка для исследования объектов при высоких температурах обеспечивает надежное горение топлива путем распыления через вихревые форсунки топлива в жидком состоянии в течение любого времени и при любой температуре, создаваемой применяемым видом топлива, и управление тепловым полем в рабочей камере в процессе теплового воздействия на объект.
Установка для исследования объектов при высоких температурах, содержащая рабочую камеру с загрузочным окном, выполненным с возможностью его перекрытия, размещенные внутри камеры устройство для крепления объекта и, по крайней мере, один топливный коллектор с вихревыми форсунками, топливный бак, соединенный с устройством для подачи топлива, трубу для подвода топлива к коллектору, соединенную одним концом с устройством для подачи топлива, а другим - с коллектором, запальное устройство, отличающаяся тем, что дополнительно содержит охлаждаемый змеевик с регулируемой задвижкой на его выходе и датчиком температуры топлива, установленным на его входе, по крайней мере, одну трубу для отвода топлива от коллектора, один конец которой подсоединен к верхней поверхности топливного коллектора со стороны, противоположной месту подключения к нему трубы для подвода топлива, а другой конец подсоединен к входу охлаждаемого змеевика, выход которого через регулируемую задвижку подключен к топливному баку, вихревые форсунки снабжены патрубками, выполненными с возможностью подачи топлива в форсунки с донной поверхности коллектора.
