Патент на изобретение №2361106

(54) СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ПРИВЕДЕНИЯ ОБОГАЩЕННЫХ ФЛЕГМАТИЗИРОВАННЫХ МОНОТОПЛИВ К РАСЧЕТНОМУ СОСТАВУ В КАМЕРЕ ДВИГАТЕЛЯ ВНЕШНЕГО СГОРАНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области жидких флегматизированных монотоплив и их использования в камерах двигателей внешнего сгорания. Способ приведения обогащенных флегматизированных монотоплив к расчетному составу в камере сгорания двигателя внешнего сгорания включает механическое смешение монотоплива с дополнительным окислителем, при этом процесс механического смешения осуществляют в струйном аппарате путем разгона и торможения, сжатия и разрежения смесевого потока, а также дробления смешиваемых частиц, при этом контролируют температуру смеси датчиком, установленным в камере сгорания, определяющим количественное соотношение веществ в смеси, и датчиком температуры обогащенного топлива с окислителем, установленным в струйном аппарате. В устройстве для приведения обогащенных флегматизированных монотоплив к расчетному составу в камере сгорания двигателя внешнего сгорания в качестве механического смесителя используют струйный аппарат, при этом устройство снабжено блоком управления режимом работы и двумя датчиками температуры, один из которых установлен в камере сгорания и определяет количественное соотношение веществ в смеси, а второй – датчик температуры обогащенного топлива с окислителем – в струйном аппарате и контролирует безопасность процесса. Изобретение обеспечивает повышение коэффициента полезного действия камеры сгорания. 2 н. и 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области жидких флегматизированных монотоплив и эффективного их использования в камерах двигателей внешнего сгорания.

Известны способы и устройства обеднения обогащенных флегматизированных монотоплив для использования их в камерах двигателей внешнего сгорания (патенты РФ 2166695, 98123296, 2154184 – прототип). Основой способа приведения монотоплив к расчетному составу является процесс механического смешения обогащенного монотоплива с дополнительным окислителем путем закручивания и распыления потоков в форсунках. Прототип содержит камеру сгорания с одной форсункой центрального (осевого) размещения для подачи обогащенного (флегматизированного) монотоплива и группу из 2-х или 3-х форсунок периферийного размещения для подачи недостающего количества окислителя. В процессе работы в зоне размещения форсунок камеры сгорания происходит смешение обогащенного монотоплива с дополнительным окислителем и его обеднение вплоть до состава, близкого к расчетному. При этом существенно повышается теплоиспользование топлива за счет полного (или близкого к тому) сгорания горючего.

Недостатками способа и конструкции прототипа являются невозможность полного смешения монотоплива с дополнительным окислителем из-за несовершенства форсунок и малого времени (миллисекунды) на подготовку смеси. Неполное смешение подтверждается наличием в камере сгорания зон избыточного содержания окислителя, с одной стороны, и обогащенного монотоплива, с другой, а также недопустимо крупных капель топлива и окислителя, которые не успевают полностью среагировать за «время жизни» в двигателе и выбрасываются во внешнюю среду через коллектор.

В настоящее время появились смесительные устройства, основанные на струйных аппаратах профессора Фисенко В.В. (патенты РФ 2016261, 2132004, 2142580, 2142581), которые способны решать проблему смешения жидких сред с очень высоким качеством. Кроме того, есть возможность сделать процесс смешения флегматизированного топлива с окислителем в струйном аппарате контролируемым для обеспечения безопасности и управляемым для обеспечения необходимых режимов работы камеры сгорания. Технический результат реализации способа – повышение коэффициента полезного действия камеры сгорания, работающей на монотопливе при соблюдении требований безопасности эксплуатации данных топлив. Он достигается тем, что близкое к идеальному, контролируемое и управляемое смешение топлива с недостающим компонентом (окислителем) происходит в струйном аппарате в результате неоднократного разгона и торможения, сжатия и разрежения смесевого потока, а также дробления смешиваемых частиц до молекул или их ассоциаций. Предлагаемое устройство (чертеж) включает: 1 – камеру сгорания с встроенным струйным аппаратом Фисенко – 2; два датчика температуры – 3 и 4; два дозатора подачи топлива – 5 и окислителя – 6; блок контроля температуры – 7; блок управления режимом работы – 8 и диффузорное сопло – 9.

Работа устройства

Монотопливо через дозатор 5 и окислитель через дозатор 6 в строго дозируемых количествах поступают в струйный аппарат Фисенко 2, где смешиваются до расчетного состава топлива. Топливо расчетного состава из выходного диффузорного сопла 9 подается в камеру сгорания, где сгорает, образуя рабочее тело двигателя необходимых энергетических и расходных параметров. Диаметр выходного диффузорного сопла 9 равен внутреннему диаметру камеры сгорания 1. Контроль за режимом работы камеры сгорания осуществляется по температуре с помощью датчика температуры 3. Безопасность смешения обогащенного монотоплива с окислителем в струйном аппарате 2 обеспечивается контролем температуры смеси датчиком 4. Блок управления режимом 8 дозирует подачу монотоплива и окислителя с помощью устройств 5 и 6 в зависимости от заданного режима работы КС, а также в случае недопустимого отклонения температуры в камере сгорания 1 или в струйном аппарате 2.

Таким образом, предлагаемые способ приведения обогащенных флегматизированных монотоплив к расчетному составу в камере двигателя внешнего сгорания и реализующее его устройство являются достаточно простыми в техническом исполнении, эффективными и безопасными в эксплуатации.

Формула изобретения

1. Способ приведения обогащенных флегматизированных монотоплив к расчетному составу в камере сгорания двигателя внешнего сгорания, включающий механическое смешение монотоплива с дополнительным окислителем, отличающийся тем, что процесс механического смешения осуществляют в струйном аппарате путем разгона и торможения, сжатия и разрежения смесевого потока, а также дробления смешиваемых частиц, при этом контролируют температуру смеси датчиком, установленным в камере сгорания, определяющим количественное соотношение веществ в смеси, и датчиком температуры обогащенного топлива с окислителем, установленным в струйном аппарате.

2. Устройство для приведения обогащенных флегматизированных монотоплив к расчетному составу в камере сгорания двигателя внешнего сгорания, отличающийся тем, что в качестве механического смесителя используется струйный аппарат, при этом устройство снабжено блоком управления режимом работы и двумя датчиками температуры, один из которых установлен в камере сгорания и определяет количественное соотношение веществ в смеси, а второй – датчик температуры обогащенного топлива с окислителем – в струйном аппарате и контролирует безопасность процесса.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что диаметр выходного сопла струйного аппарата равен внутреннему диаметру камеры сгорания.

РИСУНКИ