Устройство контроля процесса горения в камере сгорания

(51)4 Р САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Н АВТ ллоОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Казанский авиационный институт им. А.Н.Туполева(56) Кузнецов Э,И. Методы диагностики высокотемпературной плазмы. И.: Атомиздат, 1980, с. 90.Голант В.Е. Сверхвысокочастотные методы исследования плазмы, М,: Наука. 1968, с, 62.(54) УСТРОЙСТВО КОНТРОЛЯ ПРОЦЕССА ГО РЕНИЯ В КАМЕРЕ СГОРАНИЯ(57) Изобретение относится к те энергетике и позволяет повысить точность контроля процесса горения. Уст ройство содержит антенну с волноводом, к которому подключена система управления. Антенна содержит проводящие поверхности 7 и 8, диэлектрическую подложку 9 нескольких излучателей 10, Последние индуктивно связаны с линией 11 передачи, на одном конце которой через волноводный переход 12 подключен волновод, на другом конце - согласованная нагрузка 13. Антенна принимает собственное излучение плазмы со всех направлений, При нарушении режима возникает аномальная температурная область с более высокой радиояркостной т-рой, о чем свидетельствует изменение напряжения на выходе приемника. Участок волновода, проходящий через стенку камеры сгорания, выполнен расширяющимся в сторону внутренней поверхФ ности и заполнен диэлектриком, что а обеспечивает необходимую термическую стойкость системы вывода энергии. Расположение антенны заподлицо с внутренней поверхностью камеры сгорания и покрытие ее пленкой из радиопрозрачного защитного материала позволяет не допустить осаждения сажи на антенну. 3 ил.Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано дляконтроля режима энергетических установок.Целью изобретения является повышение точности контроля процесса сгорания,На фиг.1 приведена структурнаясхема устройства; на фиг.2 - конструкция антенны; на фиг.З - то же, 10вариант.Устройство контроля процесса горения в камере 1 сгорания содержит антенну 2 с волноводом 3, К волноводуподключен делитель 4 мощности и приемники 5 (радиометры). Выходы приемников подключены к входу системы управления. Возможно последовательноеподключение одного приемника с помощью блока перестройки частоты. Волно-вод 3 в пределах стенки камеры 1 сгорания выполнен уменьшающимся в сторону наружной поверхности и заполнендиэлектриком 6.Антенна устройства содержит прово -дящие поверхности 7 и 8 (фиг.2), диэ.лектрическую подложку 9 несколькихизлучателей 10, индуктивно связанныхс линией 11 передачи, на одном концекоторой через волноводный переход 12подключен волновод 3, на другом кон це - согласованная нагрузка 13. Антенна расположена заподлицо с внутренней поверхностью камеры 1 сгорания и закрыта пленкой 14 из радиопрозрачного защитного материала. Подключение излучателей 10 к линии 11передачи может быть выполнено какпоказано на фиг.З.На фиг.1 одинарной шриховкой показана область И, из которой принимается излучение на частоте ы, двойной штриховкой показана область внутри камеры 1 сгорания с аномальнойрадиояркостной температурой, римскими гифрами 1,Т 1 и 111 показаны областй камеры сгорания, прием сигналов из которых антенной производится на соответствующих частотах идн,ш,50Устройство контроля процесса горения в камере сгорания работает следующим образом.Плазма пламени, образующаяся в. результате сгорания компонентов топливной смесй, является достаточно интен-сивным источником электромагнитногоизлучения. Неоднородность плазменного 96 2образования по электроизическим и теплофизическим свойствам, как правило, свидетельствует об аномальном протекании рабочего процесса и может быть связана с местным изменением соотношения топливо-окислитель, а значит,и локальным изменением температурного режима горения, либо о протеканиипроцесса возгорания и эрозии элементов конструкции энергетической установки, которое может быть зарегистрировано как изменение спектральнойплотности излучения,Радиояркостная температура (спектральная плотность) излучения плазмыравномерна в достаточно широкой полосе частот и остается равномернойпри изменении режима энергетическойустановки. Поэтому изменение частотыприема на несколько (и даже на несколько десятков) процентов не приводит к изменению характера информациио физическом состоянии плазмы, но дает возможность выявить структуру плазменного потока в нескольких областях.Антенна 2 принимает собственноеизлучение плазмы со всех направлений,причем в соответствии со свойствамиантенны с частотным сканированиемприем сигналов различных частот И;(. = Т,11, ,И) осуществляется сразличных направлений и в определенных областях 1,11И.Величина области приема определяется главным образом размерами раскрыва антенны и находится с ними вобратной зависимости.Излучатели 10, индуктивно связанные с линией 11 передачи, возбуждают в ней электромагнитное колебание,которое благодаря согласованной нагрузке 13 носит характер бегущей волны, поступающей через волноводныйпереход 12 к входам приемников. Подложка 9 антенны выполнена из диэлектрика, например керамики АБН, Толщина подложки вблизи излучателя и вблизи линии передачи различна для обеспечения широкополосности излучателя(необходимой для работы во всем диапазоне частот ЯИ) н малых потерь в линии. Спектральная плотностьсигнала равномерна в полосе приемаантенны и спадает за пределами этойполосы, Сигнал через волновод 3 иделитель 4 мощности падает на входывсех приемников 5, имеющих частотыя; приема излучения. Происходит иэме128349 рение радиояркостных температур всеми приемниками, причем каждый 1-й приемник измеряет ее во всей -й об - ласти, так как на данной частоте Ы; антенна из других областей сигналы не принимает. Сравнение напряжений на выходах приемников дает информацию для системы управления, свидетельствующую о нормальном режиме.При нарушении режима возникает 10 аномальная температурная область (на фиг.1 заштрихована) с более высокой радиояркостной температурой. В силу свойств антенны при этом изменяется только сигнал, поступающий из 15 111 сектора и соответствующий частоте ы , Спектральная плотность радиосигШнала, сформированного антенной, изменяется. В результате обработки сигнала на выходах приемников появляет ся совокупность напряжений, свидетельствующих о нарушении номинального режима в секторе 111, поскольку вы, ходное напряжение на выходе приемника 5, настроенного на частоту а , боль 25 ше, чем на стационарном режиме.Сечение отверстия в стенке камеры сгорания, необходимое для ввода волновода, в десятки раз меньше по площади, чем эффективная площадь антен- З 0 ны, что определяет сохранение проч. ности камеры сгорания после установки антенны и волновода.Участок волновода, проходящий через стенку камеры 1 сгорания, выпол 6 4нен расширяющимся в сторону внутренней поверхности и заполнен диэлектри-,ком (например, керамикой АБН), являясь прочно-плотной конструкцией иобеспечивая необходимую термическуюстойкость системы вывода энергии электромагнитных колебаний из объема камеры сгорания без дополнительных конструктивных элементов.Расположение антенны заподлицо свнутренней поверхностью камеры сгора-ния и покрытие ее пленкой из радиопрозрачного защитного материала недопускает осаждение сажи на антеннуи, таким образом, повышает точностьконтроля процесса горения,Формула изобретения Устройство контроля процесса горения в камере сгорания, содержащее антенну, соединенную с помощью волно" вода с последовательно включенными приемником излучения и системой управления, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности, антенна выполнена в виде нескольких излучателей с частотным сканированием и расположена залодлицо с внутренней поверхностью камеры сгорания и покрыта пленкой из радиопрозрачного защитного материала, а участок волновода в пределах стенки камеры сгорания выполнен уменьшающимся в сторону наружной поверхности и заполнен диэлектриком..Швьщкая Техред М.Ходанич Корректор И.Самборска дак жгород, ул,Проект Производственно-полиграфическое пр риятие Заказ 7414/34 ВНИИП по 113035Тираж 495 Государственного елам изобретений Москва, Ж, Ра Подписимитета СССРоткрытийкая наб., д