Спосіб запалювання горючої суміші

Реферат: Змінено спосіб роботи двигунів як внутрішнього згорання, так і двигунів, що працюють на реактивній тязі шляхом перенесення запальника з торцевої стінки камери згорання на бокову з використанням кільцевих запальників. UA 106329 C2 (12) UA 106329 C2 UA 106329 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід належить до галузі виготовлення двигунів внутрішнього згорання, двигунів працюючих на реактивній тязі та інших пристроїв, в яких теплова енергія, одержувана внаслідок спалювання горючої суміші в камері згорання, перетворюється в кінетичну шляхом використання тиску газів, що виникають внаслідок спалювання горючої суміші. Відомий спосіб запалювання горючої суміші в камері згорання циліндра двигуна внутрішнього згорання [1], при якому запалювання горючої суміші здійснюють електричним запальником-свічкою запалювання, що розташована на торцевій стінці камери згорання. На цій стінці розміщений пристрій подачі горючої суміші в камеру згорання. При цьому використовують енергію тиску, що виникає в камері згорання як наслідок розширення продуктів горіння. Фронт поширення тиску має сферичну форму. Центром радіуса сфери є електроди свічки запалювання. При такому явищі на поршень двигуна діє тільки та частина сфери тиску, яка першою досягає поршня. Решта тиску витрачається на стиснення ще не згорівшої, на даний час, горючої суміші, та на стінки циліндра. Спостерігається значна різниця в температурі, яка зменшується від електродів свічки запалювання до бокової внутрішньої поверхні циліндра. Все це в підсумку негативно діє на потужність двигуна, та його ефективність. Відомий спосіб запалювання горючої суміші, вибраний як прототип, в камері згорання реактивного двигуна, що працює на рідному паливі [2]. При якому запалювання горючої суміші здійснюється запальником, що розташований на головці камери згорання, тобто на її глухій торцевій стінці, на якій розташовані і форсунки подачі компонентів горючої суміші і їх змішування. При запалюванні спочатку процесу при цьому утвореної суміші здійснюють біля торцевої стінки камери згорання. Сам процес горіння здійснюється по всьому об'єму камери згорання в турбулентному режимі, що веде до виникнення інтерференційних явищ різних напрямків в окремих ділянках камери згорання. Внаслідок чого здійснюється урівноваження тиску в окремих місцях камери згорання, що призводе до втрати сумарної енергії процесу. Спостерігається явище зворотних потоків газів. Все це, в підсумку, негативно діє на потужність двигуна. Задачею винаходу є підвищення потужності двигунів внутрішнього згорання ракетних двигунів та інших пристроїв, в яких теплову енергію отримують під час згорання горючої суміші в камері згорання з подальшим перетворенням її в кінетичну з підвищенням ефективності використання палива. Поставлена задача вирішується тим, що запалювання горючої суміші здійснюють в камері згорання кільцевим запальником, який має в своєму складі допоміжні запальники-свічки запалювання, які розташовані в кільцевому заглибленні, що виповнене на внутрішній боковій поверхні камери згорання і обладнане пристроями подачі горючої суміші, або її компонентів. Саме заглиблення розташоване в площині, перпендикулярній до напрямку робочого тиску, який виникає під час горіння горючої суміші. З метою збільшення ефективності процесу горіння горючої суміші і підвищення потужності двигуна використовують декілька кільцевих запальників. Допоміжні запальники яких розміщені в заглибленнях, виконаних на боковій внутрішній поверхні камери згорання, обладнаних пристроями подачі горючої суміші і розміщених в паралельних між собою площинах, перпендикулярних до напрямку робочого руху продуктів згорання. На кресленні схематично показано в розрізі камеру згорання з основними пристроями, що стосуються суті винаходу. Запропонований винаходом спосіб запалювання горючої суміші здійснюють наступним чином. Горючу суміш подають в камеру згорання 1, через кільцеве заглиблення 2, що виконане на внутрішній боковій поверхні камери згорання і обладнане пристроями подачі горючої суміші або її компонентів. На кресленні не показано. В заглибленні розміщені допоміжні запальники 3 основного кільцевого запальника 4. Винахід використовують як при постійному горінні горючої суміші, наприклад в реактивних двигунах, так і при періодичному горінні в двигунах внутрішнього згорання. Після наповнення камери згорання 1 і заглиблення 2 горючою сумішшю, її запалюють допоміжними запальниками 3 за допомогою разового імпульсу електричного струму, суміш, яка знаходиться в заглибленні 2._Виникнення при допоміжних запальниках 3 вогнища розповсюджується по кільцевому заглибленню 2. Внаслідок інтерференційного явища в заглибленні 2 утворюється вогняне коло, яке розширюється в камеру згорання. Процес супроводжується виникненням тиску. Фронт якого в міру вигорання горючої суміші зменшується в діаметрі і радикально наближається до центру камери згорання. Перпендикулярно до напрямку робочого руху продуктів горіння. При цьому енергія тиску, у міру наближення фронту тиску до центру камери згорання, ущільнюється. При досягненні певного значення тиску наступає явище інтерференційного самофокусування [3]. Відбувається зміна напрямку тиску, з 1 UA 106329 C2 5 10 15 20 25 радіального на осьовий при максимальному ущільненні енергії тиску. Осьовий, тобто вже робочий, тиск з максимально ущільненою енергією діє на поршень. Другим варіантом використання винаходу є його здійснення в двигунах неперервної дії ракетних. При цьому горючу суміш подають в камеру згорання 1 постійно через заглиблення 2. В якому її запалюють допоміжними запальниками 3 кільцевого запальника 4 з початку процесу. Подальше горіння горючої суміші підтримується за допомогою постійної подачі горючої суміші. При цьому тиск діє в радіальному напрямку. При наближенні до осі камери згорання відбувається ущільнення енергії [3]. При досягненні певного її значення напрямок тиску міняється з радіального на осьовий з максимальним значенням ущільненої енергії тиску, який позитивно діє на силу тяги. Для підвищення потужності та ефективного використання палива використовують декілька кільцевих запальників 4, які розміщують між собою паралельно в площинах, перпендикулярних до напрямку робочого руху продуктів згорання. Внаслідок інтерференційного явища кільцевий фронт полум'я, що виходить із окремих заглиблень, створюють суцільний циліндричний фронт тиску радіального напрямку. В міру зменшення радіуса циліндричного фронту тиску ущільнюється і його енергія. При досягненні певного її значення, як і при використанні одного кільцевого запальника, виникає явище інтерференційного самофокусування [3]. Внаслідок якої відбувається зміна напряму дії тиску з радіального на осьовий з максимально ущільненою енергією самого тиску. Заявлений спосіб дає можливість розвитку нового покоління двигунів, які і будуть працювати на основі використання явища інтерференційного самофокусування. Джерела інформації: 1. Двигатели внутреннего сгорания. Теория поршневых и комбинированных двигателей. Под редакцией А.С. Орлика и М.Т. Круглова. Из-во "Машиностроение", Москва, 1988 г. 2. Ракетные двигатели. ПП. Мелькумов. Из-во "Машиностроение", Москва, 1968 г. 3. Здоровье человека в нездоровом обществе. Б.В. Болотов, "Питер", 2009 г. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 30 35 40 1. Спосіб запалювання горючої суміші, яку запалюють розміщеним в камері згорання запальником, в якій розміщується пристрій подачі горючої суміші або її компонентів, який відрізняється тим, що горючу суміш запалюють кільцевим запальником, який має в своєму складі допоміжні запальники, що розміщені в заглибленні, виконаному на внутрішній боковій поверхні камери згорання і обладнаному пристроєм подачі горючої суміші, що розміщений в площині, перпендикулярній до напрямку робочого руху продуктів згоряння. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що горючу суміш запалюють декількома кільцевими запальниками, допоміжні запальники яких розміщені у заглибленнях, виконаних на боковій внутрішній поверхні камери згорання, що обладнані пристроями подачі горючої суміші і розміщені в паралельних між собою площинах, перпендикулярних до напрямку руху продуктів згоряння. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2