專利名稱：具有多重折疊式流徑的脈沖爆震清潔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請大體涉及脈沖爆震清潔裝置，并且更具體而言，涉及具有延伸通過其中的多重折疊式流徑的周期性脈沖爆震清潔裝置。
背景技術(shù)：
工業(yè)鍋爐通過使用熱源從水或另一種類型的工作流體中產(chǎn)生蒸汽來運行。蒸汽可用來驅(qū)動渦輪或其它類型的負載。熱源可為在其中燃燒燃料-空氣混合物的燃燒器。熱可通過熱交換器從燃燒器傳遞給工作流體。但是，燃燒燃料-空氣混合物可在燃燒器、熱交換器等的表面上產(chǎn)生殘留物。煙灰、灰、渣料或灰塵在熱交換器表面上的這種沉積可抑制熱高效傳遞給工作流體。效率的這種降低可通過來自過程的后端的排氣溫度的升高以及保持蒸汽產(chǎn)量和能量輸出所需的燃料燃燒速率的提高來反映。周期性地去除沉積物因此可幫助保持這種鍋爐系統(tǒng)的效率。典型地，完全去除沉積物一般需要在執(zhí)行清潔過程時使鍋爐停機。已經(jīng)使用加壓蒸汽、水射流、聲波、機械錘擊和其它方法來去除這些內(nèi)部沉積物。 更近一些，已經(jīng)采用爆震燃燒裝置。具體而言，可使用在鍋爐的外部的脈沖爆震燃燒器來產(chǎn)生一系列的可引入鍋爐中的爆震或準(zhǔn)爆震。高速震動波會行進穿過鍋爐，并且使沉積物從其中的表面上松脫。但是，脈沖爆震燃燒器系統(tǒng)往往需要較大的占地面積(footprint)( — 般偶爾運行)，并且可需要氧氣富集。因此，從而存在對于能夠快速地運行來去除內(nèi)部沉積物以便最小化停機時間的鍋爐清潔系統(tǒng)的期望。進一步合乎需要的是，該系統(tǒng)可在鍋爐環(huán)境內(nèi)運行，即，該系統(tǒng)能夠在物理上配合在現(xiàn)有空間約束內(nèi)，同時能夠到達鍋爐的需要清潔的所有部分。此外，這種清潔系統(tǒng)不應(yīng)該干涉鍋爐的運行。

發(fā)明內(nèi)容
本申請因此提供了一種脈沖爆震清潔裝置。該脈沖爆震清潔裝置可包括空氣入口，燃料入口，與空氣入口和燃料入口連通的、用于產(chǎn)生爆震波的點火裝置，與點火裝置連通的多個折疊式流徑，以及多個流動轉(zhuǎn)向裝置，該多個流動轉(zhuǎn)向裝置定位在折疊式流徑的周圍，從而使得爆震波多次反轉(zhuǎn)方向。本申請進一步提供了一種脈沖爆震清潔裝置。該脈沖爆震清潔裝置可包括空氣入口，燃料入口，與空氣入口和燃料入口連通的、用于產(chǎn)生爆震波的點火裝置，與點火裝置連通的內(nèi)流徑，與內(nèi)流徑連通的第一流動轉(zhuǎn)向裝置，與第一流動轉(zhuǎn)向裝置連通的中間流徑， 與中間流徑連通的第二流動轉(zhuǎn)向裝置，以及與第二流動轉(zhuǎn)向裝置連通的外流徑。本申請進一步提供了一種脈沖爆震清潔裝置。該脈沖爆震清潔裝置可包括空氣入口，燃料入口，與空氣入口和燃料入口連通的、用于產(chǎn)生爆震波的點火裝置，與點火裝置連通的多個折疊式流徑，以及多個震動反射或震動集中裝置，該多個震動反射或震動集中裝置定位在折疊式流徑的周圍，以便使爆震波的產(chǎn)生加速。在結(jié)合若干附圖和所附權(quán)利要求審閱了以下詳細描述之后，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，本申請的這些和其它特征和改進將變得顯而易見。


圖1是脈沖爆震清潔系統(tǒng)的示意圖。圖2是如可在本文中描述的那樣的脈沖爆震清潔系統(tǒng)的側(cè)面剖視圖。圖3是圖2的脈沖爆震清潔系統(tǒng)的側(cè)面截面圖。部件列表100脈沖爆震清潔器110 空氣入口120 燃料入口130 離開孔口140 壁150 管160燃燒室170中心主體180 開口190空氣孔200燃料腔室210燃料孔220點火裝置230障礙物240爆震波250 PDC 清潔器260多重折疊式流徑270 內(nèi)管280第一流動轉(zhuǎn)向裝置四0中間管300第二流動轉(zhuǎn)向裝置310 外管320 離開孔口
具體實施例方式如本文所用，用語“脈沖爆震燃燒器”(“PDC”)指的是用燃料和氧化劑的爆震或準(zhǔn)爆震來產(chǎn)生壓力上升和速度提高兩者的裝置或系統(tǒng)。PDC可以重復(fù)模式運行，以在裝置內(nèi)產(chǎn)生多個爆震或準(zhǔn)爆震?！氨稹笨蔀槌暼紵渲?，震動波耦聯(lián)到燃燒區(qū)。震動可通過從燃燒區(qū)釋放的能量維持，以便導(dǎo)致燃燒產(chǎn)物處于比燃燒反應(yīng)物更高的壓力?！皽?zhǔn)爆震”可為超聲湍流燃燒過程，其產(chǎn)生比亞聲爆燃波所產(chǎn)生的壓力上升和速度提高更高的壓力上升和速度提高。為了簡單，如本文所用，用語“爆震”或“爆震波”將包括爆震和準(zhǔn)爆震兩者。示例性PDC(其中的一些將在下面進行更詳細的論述)包括用于點燃燃料/氧化劑混合物的燃燒的點火裝置，以及爆震室，在爆震室中，燃燒所啟動的壓力波前鋒聯(lián)合而產(chǎn)生爆震波。各個爆震或準(zhǔn)爆震可或者通過外部點火源-例如火花放電、激光脈沖、熱源或等離子體點火裝置-啟動，或者通過氣體動態(tài)過程-例如震動集中、自動點火或來自另一個源的現(xiàn)有爆震波(交叉燃燒點火)_啟動。爆震室?guī)缀慰稍试S在爆震波的后面有壓力上升，以驅(qū)動爆震波以及還將燃燒產(chǎn)物本身吹出PDC的排氣裝置。各種室?guī)缀慰芍С直鸬男纬?，包括圓形室、管、共振腔、反射區(qū)域和環(huán)形室。這種室設(shè)計在面積和形狀兩方面可為恒定或變化的截面。示例性室包括圓柱形管和具有多邊形截面的管，諸如，例如，六邊形管。如本文所用，“下游”指的是燃料或氧化劑中的至少一種的流的方向?，F(xiàn)在參看附圖，其中，類似的標(biāo)號在所有若干附圖中指的是類似的元件，圖1顯示了脈沖爆震燃燒器清潔器100的實例。PDC清潔器100可沿著示出的X軸從上游頭端延伸到在下游端處的離開孔口 130，上游頭端包括空氣入口 110和燃料入口 120。PDC清潔器100 的孔口 130可附連到鍋爐的壁140或其它待清潔的結(jié)構(gòu)上。管150可從頭端延伸到孔口 130，以便在其中限定燃燒室160。空氣入口 110可連接到加壓空氣源上。加壓空氣可用來填充和吹掃燃燒室160，并且還可用作用于燃燒燃料的氧化劑?？諝馊肟?110可連接到中心主體170上，中心主體170可沿著管150的軸線延伸， 并且延伸到燃燒室160中。中心主體170可為從空氣入口 102延伸且朝下游開口 180漸縮的大體圓柱形管的形式。中心主體170還可沿著其長度包括一個或多個空氣孔190?？諝饪?90可允許流過中心主體170的空氣進入室160的上游端中。中心主體170的開口 180 和空氣孔190可允許對通過空氣入口 110供給到管150中的空氣施加方向速度。這種方向流可用來增強在噴射的空氣中的湍流，以及還改進空氣與存在于管150的頭端中的流中的燃料的混合。空氣孔190可設(shè)置在中心主體170的軸線周圍的多個角位置和軸向位置處。空氣孔190的角可單純徑向于中心主體170的軸線。在其它實例中，空氣孔190可沿軸向和周向方向成角度，以便對來自中心主體170的流施加下游或旋轉(zhuǎn)速度。通過中心主體170的流還可用來對中心主體170提供冷卻，以便防止過度的熱積聚，過度的熱積聚可在其中導(dǎo)致退化。燃料入口 120可連接到可在燃燒室160內(nèi)燃燒的燃料的供應(yīng)上。燃料腔室200可連接到燃料入口 120上。燃料腔室200可為在管150的頭端的周邊周圍延伸的腔體。多個燃料孔210可連接燃料腔室200的內(nèi)部與管150的內(nèi)部。燃料孔210可沿徑向從燃料腔室 200延伸，并且延伸到在管150的壁和中心主體170之間的環(huán)形空間中。與空氣孔190相同，燃料孔210可設(shè)置在各種各樣的軸向和周向位置處。另外，燃料孔210可對準(zhǔn)，以沿單純徑向方向延伸或可相對于徑向方向沿軸向或沿周向傾斜。燃料可噴射到室160中，以便與穿過中心主體170的空氣孔190的空氣流混合。 可通過空氣孔190和燃料孔210的相對布置來增強燃料和空氣的混合。例如，通過將燃料孔210放置在使得燃料噴射到通過空氣孔190的流產(chǎn)生的高湍流區(qū)域中的位置處，燃料和空氣可更快速地混合，以便產(chǎn)生可更容易地燃燒的燃料/空氣混合物。燃料可經(jīng)由允許主動地控制通過其中的燃料的流動的閥通過燃料入口 120供應(yīng)到燃料腔室200。點火裝置220可設(shè)置在管150的頭端的附近。點火裝置220可沿著管150的壁定位在與中心主體170的端部類似的軸向位置處。此位置允許分別穿過孔190、210的燃料和空氣在流過點火裝置220之前混合。點火裝置220可連接到控制器上，以便在期望的時間操作點火裝置220，以及提供反饋信號來監(jiān)測運行。管150可還包含沿著其長度設(shè)置在多個位置處的多個障礙物230。障礙物230可采用肋、凹槽、銷或任何結(jié)構(gòu)的形式。障礙物230在大小、形狀或位置上可為均勻或隨機的。 障礙物230可用來隨著燃燒沿著管150的長度前進而增強燃燒，以及在燃燒前鋒到達孔口 130之前使燃燒前鋒加速成爆震波M0。本文所示障礙物230可以熱的方式與管150的壁結(jié)合。障礙物230可包括加工到壁中的、與壁一體地形成(例如通過鑄造或鍛造)的或附連到壁上(例如通過焊接)的特征。本文可使用其它類型的制造技術(shù)。空氣因此通過空氣入口 110進入，并且通過中心主體170的下游開口 180和空氣孔190。類似地，燃料流過燃料入口 120，并且通過燃料腔室200的氣孔210。燃料和空氣然后被點火裝置220點燃成燃燒流和最終的爆震波M0。爆震波240可沿著內(nèi)管270的長度延伸。湍流可由其中的障礙物230提供。爆震波240然后可通過離開孔口 130離開，從而使得爆震波240可在鍋爐等中用于清潔目的。本文可使用其它構(gòu)造。本文的管150、障礙物230、中心主體170和其它元件可使用各種各樣的適于承受與反復(fù)的爆震相關(guān)聯(lián)的溫度和壓力的材料制成。這樣的材料可包括(但不限于)鉻鎳鐵合金、不銹鋼、鋁、碳鋼等。本文可使用其它材料。圖2和3顯示了如可在本文中所描述的那樣的PDC清潔器250。類似于上面描述的PDC清潔器100，PDC清潔器250可包括通到中心主體170的空氣入口 110。中心主體170 可包括下游開口 180和多個空氣孔190。類似地，PDC清潔器250可包括通到燃料腔室200 的燃料入口 120。燃料腔室200和中心主體170可定位在點火裝置220的附近。本文可使用其它構(gòu)造。PDC清潔器250還可包括多重折疊式流徑沈0。多重折疊式流徑260可以同心方式布置。多重折疊式流徑260可包括第一管或內(nèi)管270。內(nèi)管270可類似于上面描述的管 150。多個障礙物230可沿著管270的長度定位。中心主體170、燃料腔室200和點火裝置 220可定位在內(nèi)管270的上游端的周圍。第一流動轉(zhuǎn)向裝置280可定位在內(nèi)管270的下游端處。第一流動轉(zhuǎn)向裝置280可為彎曲的端壁或用以使通過其中的燃燒流和/或爆震波 240轉(zhuǎn)向的其它類型的結(jié)構(gòu)。第一流動轉(zhuǎn)向裝置280還可用作震動反射或震動集中裝置，以加速爆震波MO的形成。第一管或內(nèi)管270可被第二管或中間管290包圍。中間管290也可包括多個障礙物230。中間管290可從定位在內(nèi)管270的周圍的第一流動轉(zhuǎn)向裝置280延伸到定位在其另一端處的第二流動轉(zhuǎn)向裝置300。第二流動轉(zhuǎn)向裝置300也可為具有用以使通過其中的燃燒流和/或爆震波240轉(zhuǎn)向的彎曲的流徑的端壁的形狀。第二流動轉(zhuǎn)向裝置300還可用作震動反射或震動集中裝置，以加速爆震波MO的形成。第二管或中間管290可被第三管或外管310包圍。外管310也可在其中包括多個障礙物230。外管310可從第二流動轉(zhuǎn)向裝置300延伸到離開孔口 320。離開孔口 320可具有類似噴嘴的形狀。離開孔口 320可附連到鍋爐的壁140或如上面那樣的待清潔的任何其它裝置上。在使用時，空氣通過空氣入口 110進入，并且通過中心主體170的下游開口 180和空氣孔190。類似地，燃料流過燃料入口 120，并且通過燃料腔室200的氣孔210。燃料流和空氣流然后被點火裝置220點燃成具有爆震波MO的燃燒流。爆震波240可沿著內(nèi)管270 的長度延伸。湍流可由其中的障礙物230提供。爆震波240可通過第一流動轉(zhuǎn)向裝置觀0 來反轉(zhuǎn)方向，并且然后沿著中間管四0的長度傳送。另外的湍流可由其中的障礙物230提供。爆震波240又可通過第二流動轉(zhuǎn)向裝置300來反轉(zhuǎn)方向，并且然后沿著外管310的長度流動。再次，湍流可由其中的障礙物230提供。爆震波240然后可通過離開孔口 320離開，其中，爆震波240可在鍋爐等中用于清潔目的。本文可使用其它構(gòu)造。燃燒可在內(nèi)管270中加速成爆震波M0，并且在進入待清潔的容器前貫穿中間管 290和外管310得到保持。備選地，爆震波MO的加速可發(fā)生在內(nèi)管270的出口和外管310 的離開孔口 320之間的流徑中的點處。流動轉(zhuǎn)向裝置觀0、300因此可提供震動集中效果， 這可比在沒有流動轉(zhuǎn)向裝置觀0、300的情況下在更短的距離中加速向爆震波MO的轉(zhuǎn)變。多折疊流徑260可在其中具有任何數(shù)量的折疊。類似地，流徑260可采用任何期望的大小或形狀。多折疊流徑沈0因此可在相對較小的占地面積中產(chǎn)生爆震波MO。PDC 清潔器250因此占用更少的空間，但產(chǎn)生更多受控爆震能量，以便對煙灰、渣料和在鍋爐、 熱交換器或類似的容器中的其它類型的表面沉積物進行改進的清潔。應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，前述僅涉及本申請的某些實施例，并且本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可在本文中作出許多改變和修改，而不脫離本發(fā)明的由所附權(quán)利要求及其等效物所限定的大體精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種脈沖爆震清潔裝置050)，包括空氣入口(110)；燃料入口 (120)；與所述空氣入口(110)和所述燃料入口(120)連通、用于產(chǎn)生多個爆震波O40)的點火裝置(220)；與所述點火裝置(220)連通的多個折疊式流徑O60)；以及多個流動轉(zhuǎn)向裝置080，300)，定位在所述多個折疊式流徑Q60)的周圍，從而使得所述多個爆震波(MO)多次反轉(zhuǎn)方向。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆震清潔裝置050)，其特征在于，所述脈沖爆震清潔裝置(250)進一步包括與所述空氣入口(110)連通的中心主體(170)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脈沖爆震清潔裝置050)，其特征在于，所述中心主體(170) 包括下游開口 (180)和多個空氣孔(190)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆震清潔裝置050)，其特征在于，所述中心主體(170) 定位在所述多個折疊式流徑O60)的內(nèi)管Q70)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆震清潔裝置050)，其特征在于，所述脈沖爆震清潔裝置(250)進一步包括與所述燃料入口(120)連通的燃料腔室000)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的脈沖爆震清潔裝置050)，其特征在于，所述燃料腔室(200) 定位在所述多個折疊式流徑O60)的內(nèi)管Q70)的周圍。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆震清潔裝置050)，其特征在于，所述脈沖爆震清潔裝置(250)進一步包括定位在所述多個折疊式流徑O60)內(nèi)的多個障礙物030)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆震清潔裝置050)，其特征在于，所述多個折疊式流徑 (260)包括內(nèi)管(270)、中間管(290)和外管(310)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆震清潔裝置050)，其特征在于，所述多個折疊式流徑 (260)包括第一管(270)、第二管(290)和第三管(310)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆震清潔裝置050)，其特征在于，所述多個折疊式流徑(260)包括多個同心管(270，290，310)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆震清潔裝置050)，其特征在于，所述多個流動轉(zhuǎn)向裝置(觀0，300)包括第一流動轉(zhuǎn)向裝置(觀0)和第二流動轉(zhuǎn)向裝置(300)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆震清潔裝置050)，其特征在于，所述多個折疊式流徑(260)包括燃燒室(160)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脈沖爆震清潔裝置050)，其特征在于，所述多個流動轉(zhuǎn)向裝置(觀0，320)包括多個震動反射或震動集中裝置。
全文摘要
本申請涉及具有多重折疊式流徑的脈沖爆震清潔裝置。本申請?zhí)峁┝艘环N脈沖爆震清潔裝置(250)。該脈沖爆震清潔裝置(250)可包括空氣入口(110)，燃料入口(120)，與空氣入口(110)和燃料入口(120)連通的、用于產(chǎn)生爆震波(240)的點火裝置(220)，與點火裝置(220)連通的多個折疊式流徑(260)，以及多個流動轉(zhuǎn)向裝置(280，300)，該多個流動轉(zhuǎn)向裝置(280，300)定位在折疊式流徑(260)的周圍，從而使得爆震波(240)多次反轉(zhuǎn)方向。
文檔編號F23J3/00GK102278764SQ20111016803
公開日2011年12月14日 申請日期2011年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者D·M·查平, M·A·佩列戈伊, T·X·張 申請人:通用電氣公司