RU29099U1 - Dust protection device - Google Patents

Description

IjiMl niir-ini. .i, „.T Л VIjiMl niir-ini. .i, „.T Л V

flfflf

ПЫЛЕЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВОDUST PROTECTION DEVICE

Предлагаемая полезная модель «Пылезащитное устройство относится к авиационной технике, а именно, к пылезащитным устройствам, предназначенным для очистки воздуха от посторонних предметов - песка, пыли, засасываемых или нагнетаемых посторонним источником к потребителю, например, газотурбинному двигателю, установленному на летательном аппарате или на испытательном стенде.The proposed utility model “Dustproof device relates to aircraft, namely, dustproof devices designed to clean air from foreign objects - sand, dust, sucked in or pumped by an external source to a consumer, for example, a gas turbine engine mounted on an aircraft or on a test stand.

Известно «Воздухозаборное устройство, авторское свидетельство Хо 889536 от 10.12.79г., предназначенное для забора воздуха из атмосферы с одновременным отводом посторонних частиц, содержащее корпус, по оси цилиндрической полости которого на входе установлен обтекатель в виде тела вращения и конический жалюзный сепаратор, воздухозаборное устройство снабжено кольцом, расположенным перед корпусом вокруг обтекателя и поворотными створками с приводом, шарнирно закрепленными по всей внутренней поверхности кольца.It is known "Air intake device, copyright certificate Ho 889536 dated 10.12.79., Designed for air intake from the atmosphere with simultaneous removal of foreign particles, containing a housing along the axis of the cylindrical cavity of which a fairing in the form of a body of revolution and a conical louvre separator, an air intake device are installed at the inlet equipped with a ring located in front of the housing around the fairing and pivoting shutters with a drive, pivotally fixed along the entire inner surface of the ring.

Недостатком данного устройства являются большие потери полного давления, что приводит к снижению мощности двигателя летательного аппарата и большая вероятность обледенения сепараторных элементов. Кроме того, конструкция данного устройства усложняется тем, что вводится элемент для регулирования потока, который может, как и любой механизм привести к отказу и, кроме того, приводит к незащищенности двигателя от попадания в его вход птиц.The disadvantage of this device is the large loss of total pressure, which leads to a decrease in engine power of the aircraft and a high probability of icing of the separator elements. In addition, the design of this device is complicated by the fact that an element for regulating the flow is introduced, which can, like any mechanism, lead to failure and, in addition, leads to insecurity of the engine from birds entering its entrance.

Наиболее близким техническим решением заявляемому устройству является «Воздухоочистительное устройство, авторское свидетельство №542535 от 29.10.74г., предназначенное для забора воздуха из атмосферы с одновременной очисткой его от содержащихся в нем частиц песка, пыли, иThe closest technical solution to the claimed device is "Air-cleaning device, copyright certificate No. 542535 from 10.29.74g., Designed to take air from the atmosphere while cleaning it from the particles of sand, dust, and

Мкл7р02С 7/04Mkl7r02S 7/04

подачи очищенного воздуха к потребителю, например, газотурбинному двигателю вертолета.supplying purified air to a consumer, for example, a gas turbine engine of a helicopter.

В данном воздухоочистительном устройстве, осуществляющем двухступенчатую очистку воздуха, инерционные сепараторы выполнены в виде элементов с искривленными стенками с перепускными клапанами между ними, и размещенными на выходе криволинейного канала первой ступени и образующие с внешней криволинейной стенкой первой ступени канал для отвода пылевого концентрата, а с внутренней - канал для отвода чистого воздуха.In this air-purifying device, which carries out two-stage air purification, inertial separators are made in the form of elements with curved walls with bypass valves between them, and placed at the output of the curved channel of the first stage and forming a channel for the removal of dust concentrate with the external curved wall of the first stage, and with the internal - a channel for removing clean air.

Недостатком данного устройства являются: недостаточная степень очистки воздуха - 70 - 75 % на мелких пылях, используемых для стендовых испытаний вертолетных газотурбинных двигателей, сложность конструкции - двухступенчатая очистка, невозможность использования в качестве модуля газотурбинных двигателей, если это желательно разработчику двигателя.The disadvantage of this device is: insufficient degree of air purification - 70 - 75% on fine dusts used for bench tests of helicopter gas turbine engines, design complexity - two-stage cleaning, the inability to use gas turbine engines as a module, if this is desired by the engine designer.

Целью предлагаемого пылезащитного устройства инерционного типа является получение высокой степени очистки воздуха на входе в двигатель при минимальных потерях полного давления.The purpose of the proposed inertia-type dustproof device is to obtain a high degree of air purification at the engine inlet with minimal total pressure loss.

Поставленная цель достигается создания в осесимметричном кольцевом криволинейном канале центробежного ускорения сепарируемых частиц и направленного их отражения в канал отвода пылевого концентрата.The goal is achieved by creating a centrifugal acceleration of the separated particles and their direct reflection into the channel of removal of dust concentrate in an axisymmetric annular curved channel.

Для этого осесимметричный кольцевой криволинейный канал пылезащитного устройства инерционного типа, образованный внешней и внутренней криволинейными стенками для создания центробежного ускорения сепарируемым частицам и направленного их отражения в канал для отвода пылевого концентрата, выполнен с начальным конфузорным участком, на выходе из которого, в диффузорном участке, установлен разделитель потока, причем внутренняя стенка осесимметричного кольцевого криволинейного канала и разделитель потока формируют кольцевой канал для отвода очищенного воздуха, а внешняя стенка осесимметричного кольцевого криволинейного канала и разделитель потока формируют кольцевой канал для отвода пылевого концентрата. При этом конфигурация внутренней и внешней стенок осесимметричного кольцевого криволинейного канала выполнены плавными без резких поворотов для исключения вероятности отрыва потока от стенок.For this, the axisymmetric annular curvilinear channel of the inertial type dustproof device formed by the external and internal curvilinear walls to create centrifugal acceleration of the separated particles and direct their reflection into the channel for dust concentrate removal is made with the initial confuser section, at the outlet of which, in the diffuser section, it is installed a flow splitter, wherein the inner wall of the axisymmetric annular curved channel and a flow splitter form an annular channel for twater purified air, and the outer wall of the annular axisymmetric curved channel flow divider and form an annular channel for removing dust concentrate. The configuration of the inner and outer walls of the axisymmetric annular curvilinear channel is made smooth without sharp turns to exclude the probability of separation of the flow from the walls.

Пылезащитное устройство инерционного типа схематично представлено на фиг.1 в виде профильного сечения проточной части осесимметричного кольцевого криволинейного канала.The inertial type dust protection device is schematically shown in FIG. 1 in the form of a profile section of the flowing part of an axisymmetric annular curved channel.

На фиг.2 схематично показана траектория мелких пылевых частиц в пылезащитном устройстве.Figure 2 schematically shows the trajectory of fine dust particles in a dustproof device.

На фиг.З схематично показана траектория крупных пылевых частиц в пылезащитном устройстве.Fig. 3 schematically shows the trajectory of large dust particles in a dustproof device.

Пылезащитное устройство, представленное на фиг.1 и выполненное в виде осесимметричного кольцевого криволинейного канала, состоит из внешней криволинейной стенки 1, внутренней криволинейной стенки 2, конфузорного участка 3 криволинейного канала, диффузорного участка 4 криволинейного канала, разделителя 5 потока, установленного в диффузорном участке 4 криволинейного канала, кольцевого канала 6, образованного внутренней криволинейной стенкой 2 и разделителем потока 5, кольцевого канала 7, образованного внешней криволинейной стенкой 1 и разделителем потока 5.The dust protection device shown in Fig. 1 and made in the form of an axisymmetric annular curvilinear channel, consists of an external curvilinear wall 1, an internal curvilinear wall 2, a confuser section 3 of a curvilinear channel, a diffuser section 4 of a curvilinear channel, and a flow splitter 5 installed in the diffuser section 4 a curved channel, an annular channel 6 formed by an internal curved wall 2 and a flow splitter 5, an annular channel 7 formed by an external curved wall 1 and flow stream 5.

Работа пылезащитного устройства, схематично представленного на фиг.1, осуществляется следующим образом.The operation of the dustproof device, schematically represented in figure 1, is as follows.

Запыленный воздух засасывается в конфузорный участок 3 осесимметричного кольцевого криволинейного канала, в котором ускоряется вплоть до самого узкого сечения на выходе из этого участка - «горла, разгоняя при этом содержащиеся в воздухе частицы пыли. Мелкие частицы не ударяются о криволинейные стенки канала конфузорного участка 3 (фиг.2)И после разгона их на этом участке, за сечением «горла попадают в диффузорный участок 4 криволинейного канала. В диффузорном участке 4 запыленный воздушный поток разделяется разделителем потока 5 на два отдельных потока - основной, идущий к потребителю через канал 6 и отсасываемый, с отсепарированной пылью, идущий в канал 7. При этом пыль из воздушного потока, направляющегося к потребителю через канал 6, сепарируется в отсасываемый поток, идущий в канал 7 благодаря центробежному ускорению частиц. Крупные частицы, попадающие с запыленным воздухом, также несколько разгоняются в конфузорном участке 3 (фиг.З), однако они по инерции ударяются о криволинейные стенки участка и приобретают новое направление и скорость движения после соударений со стенками. При этом форма стенок осесимметричного кольцевогоDusty air is sucked into the confuser section 3 of the axisymmetric annular curvilinear channel, in which it accelerates up to the narrowest section at the exit of this section - the throat, while dispersing dust particles contained in the air. Small particles do not hit the curvilinear walls of the channel of the confuser section 3 (Fig. 2). And after dispersing them in this section, behind the cross section “the throats enter the diffuser section 4 of the curvilinear channel. In the diffuser section 4, the dusty air stream is divided by the stream separator 5 into two separate streams - the main one, going to the consumer through channel 6 and sucked off, with separated dust, going into the channel 7. In this case, dust from the air stream going to the consumer through channel 6, separated into the suction stream going to channel 7 due to centrifugal particle acceleration. Large particles that enter with dusty air are also somewhat dispersed in the confuser section 3 (Fig. 3), however, they inertia hit the curved walls of the section and acquire a new direction and speed after collisions with the walls. The shape of the walls of the axisymmetric annular

криволинейного канала выбрана с таким расчетом, чтобы после первого или повторного соударения, включая и соударение о внешнюю стенку 1 криволинейного канала в диффузорном участке 4, крупные частицы попадали в канал 7, откуда они отсасываются также как и мелкая пыль.the curvilinear channel is chosen so that after the first or repeated collision, including collision with the outer wall 1 of the curvilinear channel in the diffuser section 4, large particles fall into channel 7, from where they are sucked out as well as fine dust.

Расчетными и экспериментальными исследованиями получены следующие основные характеристики предлагаемого пылезащитного устройства инерционного типа, выполненного в виде осесимметричного кольцевого кольцевого криволинейного канала:The following basic characteristics of the proposed inertial-type dustproof device made in the form of an axisymmetric annular annular curved channel are obtained by calculation and experimental studies:

-степень очистки - 94 - 97 % от кварцевой пыли типа «С по стандарту- degree of purification - 94 - 97% of quartz dust of type "C according to the standard

(размер частиц О - 200 мкм);(particle size O - 200 microns);

-84 - 86 % от кварцевой пыли типа «крупная АС-84 - 86% of the quartz dust type "large AS

по стандартуby standard

(размер частиц 40 - 1000 мкм);(particle size 40 - 1000 microns);

-90 -100 % от посторонних предметов;-90 -100% of foreign objects;

-потери полного - не более 1,5 % в условиях стендовых испытаний давления в канале пылезащитного устройства- total loss - not more than 1.5% in the conditions of bench tests of pressure in the channel of the dustproof device

Таким образом применение предлагаемого пылезащитного устройства инерционного типа позволяет получить высокую степень очистки воздуха на входе в двигатель (94 - 97 % на стенде), при минимальных потерях полного давления - менее 1,5 %, кроме того предлагаемое устройство компактно, может быть выполнено с противообледенительной системой, надежно в эксплуатации, обладает достаточно высокими сепарационными характеристиками для запщты двигателя от эрозии и может быть использовано в газотурбинных двигателях на вертолетах, самолетах местных воздушных линий (МВЛ) и экспериментальных стендах, при этом элементы конструкции газотурбинного двигателя в его проточной части защищаются от ударного повреждения засасываемыми посторонними предметами.Thus, the use of the proposed inertial dustproof device allows to obtain a high degree of air purification at the engine inlet (94 - 97% at the bench), with minimal total pressure loss - less than 1.5%, in addition, the proposed device is compact, can be performed with anti-icing The system, reliable in operation, has sufficiently high separation characteristics to protect the engine from erosion and can be used in gas turbine engines on helicopters, local airplanes s lines (IAL) and experimental stands, the structural elements of the turbomachine in its running portion are protected from impact damage by foreign objects sucked.

Claims (1)

Пылезащитное устройство инерционного типа для летательного аппарата, выполненное в виде осесимметричного кольцевого криволинейного канала, образованного внешней и внутренней криволинейными стенками, и имеющее канал для отвода очищенного воздуха и канал для отвода пылевого концентрата, отличающееся тем, что осесимметричный кольцевой криволинейный канал выполнен с начальным конфузорным участком, на выходе из которого, в диффузорном участке, установлен разделитель потока, при этом внутренняя стенка осесимметричного кольцевого криволинейного канала и разделитель потока формируют кольцевой канал для отвода очищенного воздуха, а внешняя стенка осесимметричного кольцевого криволинейного канала и разделитель потока формируют кольцевой канал для отвода пылевого концентрата.An inertial type dust protection device for an aircraft made in the form of an axisymmetric annular curvilinear channel formed by external and internal curvilinear walls, and having a channel for removing purified air and a channel for removing dust concentrate, characterized in that the axisymmetric annular curvilinear channel is made with an initial confuser section , at the outlet of which, in the diffuser section, a flow splitter is installed, while the inner wall of the axisymmetric annular curve the frost channel and the flow separator form an annular channel for removal of purified air, and the outer wall of the axisymmetric annular curved channel and the flow separator form an annular channel for removal of dust concentrate.