close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY7654

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 7654
(13) C1
(19)
(46) 2005.12.30
(12)
7
(51) F 04F 5/16
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ГАЗОВЫЙ ПУЛЬСИРУЮЩИЙ ЭЖЕКТОР С НАДДУВОМ
BY 7654 C1 2005.12.30
(21) Номер заявки: a 20020825
(22) 2002.10.21
(43) 2004.06.30
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Белорусский государственный технологический университет" (BY)
(72) Авторы: Жлобич Анатолий Викторович; Санкович Евгений Савельевич (BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Белорусский государственный
технологический университет" (BY)
(56) BY 2752 C1, 1999.
BY 3035 C1, 1999.
SU1418501 A1, 1988.
SU 277168, 1970.
SU 866296, 1981.
SU 1193278 A, 1985.
US 4030289, 1977.
US 1658797, 1928.
JP 11294400 A, 1999.
(57)
1. Газовый пульсирующий эжектор с наддувом, содержащий активное сопло, сообщенное с генератором импульсов газов, пассивное сопло с приемной камерой на линии
пассивной среды, камеру смешения и диффузор на выходе, отличающийся тем, что линия пассивной среды снабжена резонансной предкамерой, соединенной с приемной камерой при помощи главного трубопровода, закрепленного консольно в местах соединений, с
перфорацией стенок на консольных концах, и всасывающими трубопроводами разных
размеров и геометрии с заслонками.
2. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что резонансная предкамера выполнена жесткой с гладкой внутренней поверхностью стенок, с внешней шумоизоляцией и содержит
ванну с регулируемым уровнем жидкости.
3. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из всасывающих
трубопроводов снабжен телескопическим соединением.
4. Эжектор по п. 1, отличающийся тем, что главный трубопровод в приемной камере
снабжен диффузором.
BY 7654 C1 2005.12.30
Изобретение относится к области машиностроения, теплоэнергетики, химической техники, газовой промышленности, а конкретно к струйным аппаратам с газовыми средами, в
том числе запыленными. Отдельный тип указанных аппаратов составляют газовые эжекторы (инжекторы) с неустановившимся периодическим движением активной и пассивной
сред. Пульсирующее движение активной среды создается клапанами в источнике газа или
без них при нестационарном горении в камерах [1]. Широкую известность получили газовые машины периодического действия, каковыми являются поршневые двигатели внутреннего сгорания (ДВС), поршневые компрессоры, свободно-поршневые генераторы газа
[2, 3].
Во всасывающих и впускной системах многоцилиндровых ДВС протекают сложные
газодинамические процессы, включая процесс эжекции. Известно применение пульсирующего асимметричного эжектора как преобразователя импульсов газа для улучшения
продувки цилиндров и улучшения газотурбинного наддува ДВС. Известна также система
инерционного (акустического) наддува ДВС с использованием колебательных явлений во
всасывающем трубопроводе, повышающая вследствие резонанса эффективную мощность
двигателя на 30-40 % [4].
Обзор литературных источников по реактивным двигателям [5] показывает, что давно
известны пульсирующий воздушно-реактивный двигатель (с клапанами) и волновой двигатель без компрессора, но с наличием обмена давления для сжатия свежей порции (импульса) газа. В последнее время волновой обменник давления типа "компрекс" с ротором
и статором, имеющим впускные и выпускные окна, получил некоторое применение в ДВС
с наддувом [6].
Хотя в рассматриваемых областях, где возникают нестационарные газовые течения,
разработаны устройства и заявлены патенты по новым изобретениям, устройства по
улучшению рабочих характеристик собственно газового пульсирующего эжектора встречаются редко. Одним из последних является импульсный эжектор по а.с. [7], однако в нем
не указан источник импульсов, их характер, а тем более причина увеличения энергии смеси на выходе из аппарата.
В свою очередь, патент [8] содержит лишь часть предложений по улучшению конструкции пульсирующего эжектора, поскольку речь идет о процессах в диффузоре с обтекателем, где движется объединенный поток газовой смеси. Линия пассивной среды в эжекторе оставлена без изменений, и в ней размещены только жалюзи, создающие переменный
перепад давления ∆p = p0-р2, где р0 - давление окружающей среды; р2 - пульсирующее
давление пассивной (эжектируемой) среды в приемной камере, в плоскости среза активного сопла.
Именно разработка [8] и принята в качестве прототипа предполагаемого изобретения.
Учтено также содержание а.с. [9], суть которого - регулирование резонансных частот за
счет использования жидкостной емкости.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение эффективности пульсирующего эжектора и снижение шума со стороны всасывания
путем использования неустановившихся газодинамических процессов на линии пассивной
среды.
Задача решается тем, что газовый пульсирующий эжектор с наддувом, содержащий
активное сопло, сообщенное с генератором импульсов газов, пассивное сопло с приемной
камерой на линии пассивной среды, камеру смешения и диффузор на выходе, снабжен на
линии пассивной среды резонансной предкамерой, соединенной с приемной камерой при
помощи главного трубопровода, закрепленного консольно в местах соединения, с перфорацией стенок на консольных концах, и всасывающими трубопроводами разных размеров
и геометрии с заслонками.
Существенно также, что резонансная предкамера содержит ванну с регулируемым
уровнем жидкости и снабжена внешней шумоизоляцией, а, по меньшей мере, один из вса2
BY 7654 C1 2005.12.30
сывающих трубопроводов выполнен телескопическим. Возможность изменять на всасывании эжектора длины трубопроводов, их объемы и объем резонансной камеры позволяет
проводить настройку линии пассивной среды на максимальный расход, так что давления,
р0 < p3 < р2, где p3 - осредненное давление в резонансной камере. При оптимальной настройке достигается условие наддува р0 < р2 эжектора, о чем свидетельствует опыт использования инерционного наддува ДВС.
Существенно, что настройка работы эжектора нацелена на использование инерционного движения и волновых колебаний пассивной среды в момент разрыва истечения активной пульсирующей струи, когда достигается максимальный коэффициент эжекции
q = m2/m1, поскольку m1 → 0 (m1 и m2 - соответственно мгновенные массовые расходы активной и пассивной сред).
На фигуре показан общий вид газового пульсирующего эжектора с наддувом.
Пульсирующий эжектор с наддувом включат активное суживающееся сопло 1, расположенное центрально, и пассивное сопло 2 - на периферии. Активное сопло снабжается
газом высокого давления из ресивера 3 по трубопроводу 4, содержащему механический
пульсатор 5 с регулируемой частотой вращения. Источник газа может представлять единую конструкцию в виде пульсирующей камеры сгорания.
Эжектор снабжен камерой смешения 6 и диффузором 7 на выходе. Приемная камера 8
пассивной среды соединена с резонансной предкамерой 9 с помощью главного трубопровода 10, закрепленного консольно в местах соединений. Консольный участок в камере 8
выполнен в виде диффузора 11 и содержит перфорацию, имеющую различную геометрию
отверстий в стенке.
В свою очередь, резонансная предкамера 9 оборудована всасывающими трубопроводами разной геометрии, длины и разных поперечных сечений, причем трубопровод 12 выполнен гибким, а трубопровод 13 - с подвижным телескопическим соединением 14. Указанные трубопроводы снабжены на входе поворотными заслонками 15.
Резонансная предкамера 9 изготовлена жесткой с гладкими стенками внутри, покрыта
звукопоглощающим материалом 16 снаружи и представляет переменный объем с наличием ванны 17, уровень жидкости в которой поддерживается с помощью заливной пробки 18
и спускной 19.
Газовый пульсирующий эжектор с наддувом работает следующим образом.
Газ высокого давления поступает из ресивера 3 по трубопроводу 4 к пульсатору 5, в
котором приобретает периодическое движение с истечением через активное сопло 1.
Пульсатор при заданной частоте вращения создает разрывы между импульсами активного
(эжектирующего) потока. Для создания высокочастотных пульсаций может быть применено устройство с электромагнитным управлением заслонкой.
В начальный момент истечения импульс активной струи воздействует толчком на
столб газа в камере смешения 6 и диффузоре 7, с дальнейшим прихватом пассивной среды
за счет своей турбулентности из пассивного сопла 2 и приемной камеры 8. Поток пассивной среды получает ускоренное движение во всасывающих трубопроводах 12 и 13, в резонансной предкамере 9, главном трубопроводе 10 и диффузоре 11, включая приемную
камеру.
В момент толчка и вследствие неоднородности турбулентного смешения в эжекторе
порождается аэродинамический шум, который частично перемещается вверх по тракту
пассивной среды в виде бегущих волн разряжения и отраженных в виде волн давления на
открытых концах трубопроводов 12 и 13, а также на заслонках 15.
При настройке эжектора на резонанс, в зависимости от частоты пульсаций, разрывности активного потока и его расхода (амплитуды), включены один или оба всасывающих
трубопровода 12 и 13, причем длина трубопровода 13 регулируется в соединении 14. Настройка пассивного потока на резонанс достигается изменением газового объема в предкамере 9 за счет изменения уровня жидкости в ванне 17 с помощью пробок 18 и 19. Стен3
BY 7654 C1 2005.12.30
ки резонансной предкамеры 9, будучи диффузными при низкой частоте пульсаций, а также поверхность жидкости отражают волны давления при высоких частотах и за счет интерференции образуют результирующую звуковую волну повышенного давления. В частности, такая волна может быть стоячей. Снаружи предкамера 9, благодаря слою изоляции
16, поглощает звук, проникающий через ее стенки.
Движение пассивной среды с пульсациями скорости и давления совершается в главном трубопроводе 10 и диффузоре 11, несколько повышающем давление в приемной камере 8. Причем перфорация его стенок, форма и количество отверстий позволяют формировать импульс давления навстречу потоку [1, с. 386]. Вид импульса пассивного потока
зависит в основном от характера струйного истечения активной среды в приемную камеру
8, так как колебательная система в пульсирующем эжекторе является связанной.
При настройке системы соблюдается правило, известное из акустики, а именно, что резонансу отвечает длина трубы, равная произведению нечетного числа на четверть длины
волны [4, с. 128]. Таким образом, для наилучшего резонанса необходимо, чтобы основная
частота пульсаций в эжекторе совпала с основной собственной частотой пассивного потока.
Газовый пульсирующий эжектор с наддувом обладает повышенной производительностью по расходу пассивной среды и с учетом нашей разработки [8] умеренным шумом работы в области инфразвуковых и звуковых частот (10-50 Гц) пульсаций. Существенно, что
эжектор позволяет работать с запыленным пассивным потоком, очищая газ от крупных
частиц в жидкостной резонансной предкамере, а также от мелкой пыли в связи с коагуляцией твердых частиц в звуковом поле.
Эжектор имеет широкие возможности регулирования как на участке активной среды,
так и на линии пассивной - особенно для настройки в режим резонанса и наддува.
Предлагаемый эжектор относительно прост по устройству, обладает универсальностью и предназначен, в первую очередь, для вентиляции промышленных зданий, шахт,
туннелей и др.; он может быть использован в составе машин и аппаратов, имеющих источники пульсирующих газовых потоков.
Источники информации:
1. Нестационарное распространение пламени / Под ред. Дж. Г. Маркштейна: Перевод
под ред. Г.Н. Баренблата. - M.: Мир, 1968. - С. 438.
2. Дизели: Справочник. Изд. 3-е / Под общей редакцией В.А. Ваншейдта, Н.Н. Иванченко, Л.К. Коллерова. - Л.: Машиностроение, 1977. - С. 480.
3. Орлин А.С., Круглов М.Г. Комбинированные двухтактные двигатели. - M.: Машиностроение, 1968. - С. 576.
4. Чарный И.А. Неустановившееся движение реальной жидкости в трубах. - M.: Недра,
1975. - С. 296.
5. Реактивные двигатели / Под ред. О.Е. Ланкастера. - M.: Воениздат, 1962. - С. 667.
6. Круглов М.Г., Меднов А.А. Газовая динамика комбинированных ДВС. - M.: Машиностроение, 1988. - С. 360.
7. А.с. СССР 1548484, МПК5 F 02В 27/00, 1990.
8. Патент РБ 2752, МПК F 04F 5/16, 1999.
9. А.с. СССР 1618904, МПК A1, F 04F 5/20.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
129 Кб
Теги
патент, by7654
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа