Запальний пристрій

1. Запальное устройство, содержащее корпус с отверстиями для подачи воздуха и патрубок с топливным соплом, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что внутри корпуса дополнительно размещены стабилизатор, диффузор и обтекатель-турбулизатор с вихревой каме Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в топливосжигающих установках для розжига, приготовления и воспламенения горючей смеси, например, в топочных устройствах, проточных камерах сгорания, системах холодного запуска двигателей внутреннего и внешнего сгорания. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является запальное устройство [1], содержащее трубчатый корпус, патрубок для подачи горючей смеси в камеру воспламенения с отверстием для розжига. Недостатком такой конструкции является отсутствие нагревательного элемента и смесеобразователей, что не дает возможности розжига в герметичной камере без ис и рой на выходном торце, в котором размещен нагревательный элемент. 2. Устройство по п. 1 , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что стабилизатор, диффузор и обтекатель-турбулизатор выполнены из термостойкой керамики или углерод-углеродного композита. 3. Устройство по п. 1 , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что стабилизатор, диффузор и обте^ катель-турбулизатор выполнены из пористой керамики или пористого углерод-углеродного композита. 4. Устройство по п. 1 , о т л и ч а ю щ е е с я тем, что нагревательный элемент выполнен из электропроводной керамики. 5. Устройство по п. 2, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что стабилизатор и диффузор выполнены в форме закрученной в спираль ленты. пользования внешнего источника воспламенения. Наличие отверстий для розжига и потребность во внешнем воспламенителе снижает надежность, удобство и безопасность обслуживания. В основу изобретения поставлена задача конструктивного усовершенствования запального устройства, в котором путем создания условий для перемешивания и подогрева топливовоздушной смеси обеспечивается надежное дистанционное воспламенение горючей смеси и создание дальнобойного пламени при минимальных массогабаритных характеристиках. Поставленная задача решается тем, что в запальном устройстве, содержащем корпус с отверстиями для подачи воздуха и патрубок с топливным соплом согласно с > ел го со о о 5230 изобретению, внутри корпуса дополнительно размещены стабилизатор, диффузор и обтекатель-турбулизатор с вихревой камерой на выходном торце, в котором размещен нагревательный элемент. Кроме того стабилизатор, диффузор и обтекатель-турбулизатор могут быть выполнены из термостойкой керамики или углерод-углеродного композита или из пористой керамики или пористого углерод-углеродного композита. Причем нагревательный элемент может быть выполнен из электропроводной керамики, а стабилизатор и диффузор могут быть выполнены в форме закрученной в спираль ленты. Наличие нагревательного элемента обеспечивает в вихревой камере повышенную температуру, достаточную для воспламенения; наличие стабилизатора, диффузора и вихревой камеры обеспечивает хорошее перемешивание топливовоздушной смеси, что приводит к образованию стехиометрического состава горючей смеси легко воспламеняющегося при температуре, которую создает нагревательный элемент. Применение керамики и углерод-углеродного композита повышает надежность за счет термостойкости. Применение для изготовления стабилизатора, диффузора и обтекателя-турбулизатора пористой керамики и углерод-углеродного композита способствует уменьшению гидравлического сопротивления системы. Изготовление нагревательного элемента из электропроводной керамики повышает надежность и срок службы системы. Изготовление стабилизатора и диффузора из ленты, закрученной в спираль, обеспечивает надежность, технологичность, простоту монтажа и обслуживания. 15 20 25 30 35 40 На фигурах 1, 2, 3 изображено предлагаемое устройство: фиг. 1 - запальное устройство с внутренним обтекзтелем-турбулиззтором; на фиг. 2 - запальное устройство с внешним обте- 45 кателем-турбулизатором; на фиг. 3 - поперечный разрез вихревой камеры с нагревательным элементом: а) при внутреннем обтекателе-турбулизаторе; в) при наружном. Запальное устройство содержит патру- 50 бок подвода газа 1, корпус 2, сопло 3, отверстия подвода воздуха 4, стабилизатор 5, диффузор б. обтекатель-турбулизатор 7, вихревая камера 8, нагревательный элемент 9, 'низковольтный клемный источник питания 55 10, стенка камеры сгорания 11 (токоподвод к источнику электронагревателя не показан). Соединение патрубка подвода газа, сопла и корпуса 2 с отверстиями 4 образуют входную часть запальника. Размещение в корпусе стабилизатора, диффузора и обтекателя-турбулизатора образуют выходную часть запальника. Запальное устройство работает следующим образом. Горючий газ подается через патрубок 1 к соплу 3 с избыточным давлением. При истечении газа через сопло в корпус 1 происходит всасывание воздуха через отверешя 4 из камеры сгорания объекта розжига Газовоздушная смесь поступает в стабилизатор 5 и далее ^ диффузор, образуя однородную горючую смесь с концентрацией, обеспечивающей воспламенение. При включении нагревательного элемента 9 температура в вихревой камере в районе свечи достигает порядка 800~900°С, что обеспечивает воспламенение циркулирующей в ней газовоздушной смеси, которая входя в контакт с основным потоком, поджигает его, в результате этого горящий поток газа образует факел (дальнобойностью 0,5-0,8 м), который обеспечивает розжиг камеры сгорания или разогрев всасывающего тракта поршневого двигателя. Предлагаемая конструкция запального устройства обеспечивает высокую надежность работы и быстроту включения (Т-2 с), при малой потребляемой мощности электронагревателя, т.к. нагревается до температуры воспламенения не весь поток, а только часть его, циркулирующая в вихревой камере. Для ускорения химических реакций и снижения температуры воспламенения внутренняя поверхность проточной части детали 7 в районе свечи накаливания покрывается активным катализирующим покрытием, что обеспечивает ускорение химических реакций и позволяет снизить допустимую температуру свечи и потребляемую мощность. Для повышения термостойкости детали 5, 6, 7 могут быть выполнены из термостойкой керамики или углерод-углеродного композиционного материала. Для улучшения газодинамических характеристик запального устройства детали 5, 6, 7 выполняются пористыми, адсорбирующими топливовоздушную смесь на развитой активированной поверхности (газовая смазка). Применение для этой цели углеродуглеродного композиционного материала, представляющего собой армирующие углеродные волокна с матрицей из пиролитического углерода, позволяет резко увеличить активную поверхность абсорбции и создать множество активных центров на дефектах 5230 кристаллической структуры. Благодаря этому эффекту улучшается воспламеняемость и экономичность за счет сокращения потребляемой мощности, расхода газа на розжиг. Изобретение может быть иллюстрировано примером конкретного выполнения запального устройства предложенной конструкции для системы запуска холодного двигателя РД-5-155/90-15. Данное запальное устройство сопло диаметром 1 мм, тру- 10 бу корпуса диаметром 26 мм, стабилизатор и диффузор выполнены из углерод-углеродного композита, а обтекатель-турбулизатор выполнен из оксидной керамики (АгОз). При давлении газа 0,15 МПа и мощности запаль- 15 ной свечи 40 Вт при напряжении 24 В, происходит воспламенение газовоздушной смеси в течение 1,5 с, при этом образуется факел длиной 0,7 м. Проведенные многократные включения 20 показали надежность работы запального устройства. С целью удобства и улучшения сборки, регулировки проходных отверстий внутрен- 25 ние детали 4, 5 могут быть выполнены из тонкой упругой углерод-углеродной ленты определенного профиля. В этом случае детали формируются путем намотки ленты на оправку и вставляются в корпус 2, после чего оправки удаляются, а лента за счет упругости плотно прижимается к внутренней поверхности корпуса 2. При такой конструкции резко увеличивается активная адсорбирующая поверхность стабилизатора и диффузора, что обеспечивает меньшее гидравлическое сопротивление, более быстрое активное воспламенение при меньших затратах мощности. Таким образом, предложенная конструкция может быть использована для системы запуска двигателей в холодное время, для систем розжига проточных камер сгорания ДВС и котельных установок, отсутствие высокотемпературных электрических разрядов делает это устройство экологически чистым, т.к. не образуются окислы азота. Отсутствие высоковольтного оборудования повышает удобство и безопасность обслуживания. 5 6 7 8 9 / / / / A I V / / / S / / / S / / / / / / / / / / / Фиг.1 5230 3 k 5 6 7 і_ 9 Фиг. 2