专利名称:脉动音速喷射燃烧室的制作方法
本发明涉及到一种脉动喷射燃烧室，特别是一种改进的无阀脉动喷射谐振燃烧室。
脉动喷射燃烧室和发动机已经在从喷气发动机到各种加热器不同的用途中得到应用，基本的无阀脉动喷射燃烧室包括一个细长的空心管，它的两端是开口的，其本身通常弯成U形结构，因此其开口端朝着同一方向，燃料通过位于一般认为是燃烧室的那一段管子上的喷嘴送入发动机，火花装置也位于燃烧室上，燃烧室的一端连着一个进气管，另一端连着一个排气管。在运转中，一旦适当的燃料和空气混合物进入燃烧室，同时火花装置被激励以点燃混合物，燃烧室中的燃气的膨胀导致燃气向发动机开口端排出，产生推力沿与排气流相反的方向推动发动机。
脉动燃烧室结构的改进已经用无阀燃烧室代替了机械输入阀，即所说的由单管状部件组成的装置，管状部件始终是开口的，但是被做成这样一种形式，即它们对于流向燃烧室的空气流的阻力远远低于对于从燃烧室流向大气的燃气流的阻力。
然而至今为止，许多无阀燃烧室都有不可避免的燃气从排气端向大气泄漏的现象以及通过空气入口端与喷射产生的推进推力相反作用的反推力。至今，先有技术的脉动喷射燃烧室还没有设计成为了消除或至少减小在空气进气管上产生的反推力式的燃烧室。
绝大多数先有技术的脉动喷射燃烧室被设计或用在喷气发动机中。因而，与推进推力相反作用的反推力通过一个U形排气延伸部基本上改变了方向，以致于排气管和进气管彼此基本上是平行的。通常，在大部分先有技术的无阀脉动喷射燃烧室中，燃烧室中产生的热量的大约60%在排气管外边谐振，40%作为反推力沿着相反的方向回流出进气管。
脉动喷射燃烧室的管状外形可以是直线形成180°转弯形，多数是后者。线性的或直线的脉动喷射燃烧室在美国专利2，647，356上予以介绍。它基本上包括一个有空气进入通道和普通的燃料入口的燃气混合室。混合室连接在一个在管子排气端附近装有一个普通电点火装置的燃烧管上。在工作中，空气在发动机负压或低压循环期间被导入混合室。燃料通过入口连续地喷入混合室，燃气混合物通过一个收敛管道进入燃烧室。起先，混合物因火花塞点燃，当发动机在谐振中被点燃以后，火花塞被切断，随后的发动机点火是由每个爆燃的反点火中得到的。混合的燃料空气从火花或燃烧管的末端开始燃烧。逐步增大压力，直到它到达收敛管道，在那里波前调转方向重新向前通过管子向排气端运动，在混合室中建立一个低压区，于是完成了燃烧循环。
美国专利2，657，780描述了用来把燃烧混合物导入谐振脉动喷射发动机燃烧室的一种脉动喷射发动机燃料输入阀结构。
美国专利2，919，542描述了一种发动机罩装置，能够使脉动喷射装置或热推进排气喷管的空气入口附近的气流速度减慢。
美国专利2，812，635描述了有一个向后开的空气入口的脉冲发动机的使用。该发明克服了燃气通过空气动力阀或其它型式的脉动喷射进气装置所产生的燃气泄漏而带来的不利影响。它不需要配置一个管状回收装置。该专利讲了在脉动喷射装置某一部分设置一个180°弯管的优点，在此处，运动中的燃气具有一个相对低的速度，也就是在燃烧室和排气喷管的连接处，此处燃气的膨胀还没有完全结束。
美国专利3，091，324;3，456，441;4，033，120描述并讲解了脉动喷射燃烧室的各种改进。
正如前面指出的那样，这些先有技术的脉动喷射燃烧室实质上都没能减小在燃气混合物被点燃后存在于进气管上的反推力。
申请人:通过实验已经发现，在燃烧室前面采用压缩空气的情况下，可获得更强的通过排气管截面的正向流。因此，在使用时，燃气通过放气口的有限数量的泄漏代替了燃气返回进气管从而大大提高了性能。与先有技术的60%不同，申请人已经实现了通过排气管截面积的90%的流量比，10%通过放气口回流。相对地说没有燃气通过进气管回流。
我们已经知道，在先有技术的喷射脉动燃烧室中，声波噪声是显著的。申请人已经发现，用一个减小尺寸的脉动喷射装置，其中进气管路长度与出气管路长度一样，实现了噪声级的显著减小。
另外，申请人已经发现，用有可调节孔的法兰的附加装置，直接安装在燃烧室后，通过调节法兰的尺寸可在燃烧室中使用多种燃油。
本发明的目的是提供一种效率显著增加的改进了的脉动喷射燃烧室。
本发明第二个目的是提供一种改进的脉动喷射燃烧室，它在工作期间的噪声将显著减小。
本发明第三个目的是提供一种改进的脉动喷射燃烧室，它可以使用多种燃油。
本发明提供了一种改进的无阀脉动喷射燃烧室，它有一个连接在燃烧室上的进气管，有点火装置和供燃油装置，该燃烧室进一步与排气管连接。改进包括该燃烧室借助于一个适合于放置放气口装置的锥形连接装置和进气管相连。燃油喷射装置和压缩空气输入装置正对着燃烧室的中心;可调节的带孔法兰位于燃烧室和排气管的延伸部之间;其中，进气管和锥形装置具有扩张的内径，燃烧室具有收敛的内径以及排气管和延伸部分具有扩张的内径，因此在工作中，反推力被引入到放气口装置，从而减少了通过进气管的回流。
结合附图，就可以理解本发明的具体实施例，其中图1是本发明的改进的无阀脉动喷射燃烧室的剖面图。
图2是压缩空气进口和放气口的局部剖面图。
图3是可以和脉动喷射燃烧室一起使用的附属机构的立体图。
图4是一个表面剖面图。
现在参看图1，我们用标号10表示了组成本发明改进的脉动喷射谐振燃烧室的基本部分，具有扩张的内径12的空气进气管道11通过具有扩张内径15的锥形接头14和燃烧室13相连，燃烧室13的内径16向着与排气管18相连的延伸管17收敛，延伸管17和排气管18的内径19和20分别向外扩张直到排气管18的排气端21。一组可调节的法兰22位于延伸管17和燃烧室13之间的地方。这些法兰可以由一对能缩小燃烧室内径的滑动金属板组成。
燃烧室可以配有点火装置，例如火花塞23，以点燃已在燃烧室内的油气混合物。燃油通过喷嘴24喷入燃烧室的中心，并和从空气进入管11压入燃烧室25的空气相混合，向前的燃气流是通过使用压缩空气进气口26来增强的，它在点火后将降低燃气通过进气管11的回流。在本实施例中，如图2所清楚的展示那样，压缩空气进口26提供了一系列开口，它起到放气口的作用使一定百分比的膨胀燃气通过这些开口释放而不是通过进气管11回流。在具有收敛内径16的燃烧室13，具有扩张内径12的进气管11和也具有扩张内径15的锥形接头14的配合下，采用放气口27，形成了具有改善的效率的无阀脉动喷射燃烧室，在图2的实施例中，放气口位于压缩空气进口26处，然而放气口也可以置于锥形接头14附近的任何地方。
在工作中，空气是从锥形空气入口11引入燃烧室13的，而燃油是通过喷嘴24喷入的。然后油气混合物通过火花塞点火，而压缩空气通过进口26被引入到燃烧室13，因而增加了向前的油气混合物流并使产生的爆炸气流通过延伸管17与排气管18。在离开燃烧室13时，燃烧气体在燃烧室中形成了一个低压区，因而使外面更多的空气通过空气进口管11被引入燃烧室。在混合物点火时，压缩空气和放气口使10%的膨胀气体被释放，相应的，脉动喷射的主要部分或脉动喷射推力的90%直接流向排气管而不是流过空气进口管11。
更具体地说，由于排出气体质量的动能，在燃烧室中形成一个压力真空区，因而新鲜空气通进燃烧室。同时，燃料喷嘴24把一定量的新燃料喷进来，重复已述的循环。工作一段时间后，燃烧室13中的温度升高到混合油气不用电火花塞也能自行点火。
可以很容易地看到，燃烧的频率取决于通过进口26的压缩空气流和通过喷嘴24的燃油的喷入。通过调整法兰的尺寸来调整法兰的孔径，可以使燃烧室使用任何燃料，用户可以使用丙烷，甲烷或柴油，只需要气体压力小于每平方英寸一磅。
因为脉动喷射在高温情况下，3000°F的数量级，燃烧，所以需要更高的耐热材料，可以使用高温钢或金属，例如HU级A297等。
本发明的脉动喷射燃烧可以使用于食品产品的脱水，例如水果，蔬菜，鱼，发酵粉，谷类渣，油渣和废料，由于燃烧室和排气管的高温，脉动喷射燃烧也可以用于有害化学材料的燃烧上，而用其它方法不能保证在不产生气体的情况下被烧毁。
在用作脱水机时，要在脉动燃烧室的尾喷管加上增压器，然后产品以液状通过进口送入(图上未示出)，在它通过增压器时被脱水，这种增压器在图3中用30表示，此增压器可以使外边冷空气被引入到热气流中，因而可以使更多的食品产品暴露在从排气管来的热气中。它通过采用一系列狭孔31来实现。这些狭孔使外边较冷的空气被引入到增压器，并和从燃烧室来的热气相混合。
权利要求
1.一种改善的无阀脉动喷射燃烧室，它具有一个和具有点火装置及供燃油装置的燃烧室相连的空气进气管，该燃烧室进而与排气管相连。其特征在于燃烧室通过锥形接头和空气进口管相连，该锥形接头适宜安装放气口装置，还具有朝向燃烧室中心的燃料喷射装置和压缩空气进气装置；位于燃烧室和排气延伸管之间的带孔法兰；其中，进气管和锥形装置具有扩张的内径，燃烧室具有收敛的内径，延伸管和排气管具有扩张的内径，因而在工作中，反推力直接通过放气口装置，因此降低了通过进气管的回流。
2.按照权利要求
1的脉动喷射燃烧室，其中放气口装置装有压缩空气进气装置。
3.按照权利要求
1的脉动喷射燃烧室，还包含置于排气管处的装置，在食品产品暴露于燃烧室所产生的热气中时，降低产品的流率，使食品产品脱水。
4.按照权利要求
1的脉动喷射燃烧室，其中，锥形接头的内径大于空气进气管的内径。
5.按照权利要求
1的脉动喷射燃烧室，其中，延伸部分呈U型，因而排气管大体上平行于进气管。
6.按照权利要求
1的脉动喷射燃烧室，其中，脉动喷射燃烧室是由耐热材料，如HU级ASTM A297材料制成的。
7.按照权利要求
1的脉动喷射燃烧室，其中，可调带孔法兰包含滑动金属板以缩小燃烧室的内径。
专利摘要
一种无阀脉动喷射燃烧室含有一和燃烧室相连的空气进气管，燃烧室含有点火装置，供燃油装置。燃烧室和排气管相连。燃烧室通过锥形接头和空气进气管相连，锥形接头适于安装朝向燃烧室中心的放气口、燃油喷射装置和压缩空气进气装置。带孔法兰置于燃烧室和排气管延伸部分之间。进气管和锥形装置具有扩张的内径，燃烧室具有收敛的内径，排气管和延伸部分具有扩张的内径，在工作中，反推力被引入放气口而减少了通过进气管的回流。
文档编号F23C15/00GK87105408SQ87105408
公开日1988年3月23日 申请日期1987年8月6日
发明者马修斯·利威斯·里吉纳德·吉恩茨, 布鲁斯·威尔曼 申请人:马修斯·利威斯·里吉纳德·吉思茨, 布鲁斯·威尔曼导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan