一種實驗用可視化雙向點火燃燒室的製作方法
2023-05-31 14:57:41 1
一種實驗用可視化雙向點火燃燒室的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，屬於實驗測試【技術領域】。本實用新型中燃燒室殼體側部安裝有壓力表、進氣管道和透明視窗，燃燒室殼體上部安裝有出氣管道、上部固定臺和補光天窗，上部固定臺上安裝有上部高度調節杆，上部高度調節杆貫穿上部固定臺且其下端位於燃燒室殼體內，上部高度調節杆下端安裝有上端點火絲；燃燒室殼體下部安裝有下部密封固定裝置，下部密封固定裝置上安裝有下部高度調節杆和熱電偶固定架，下部高度調節杆貫穿下部密封固定裝置且其上部位於燃燒室殼體內，下部高度調節杆上端安裝有下端點火絲；熱電偶固定架內部穿有熱電偶。本實用新型的主要用途是測量不同氣氛、壓力條件下實驗樣品的燃燒速度與燃燒溫度。
【專利說明】一種實驗用可視化雙向點火燃燒室
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及實驗用燃燒室【技術領域】，更具體地說，涉及一種實驗用可手動調節點火方向、高度，改變燃燒室內氣氛、壓力的可視化雙向點火燃燒室。
【背景技術】
[0002]燃燒溫度、燃燒速度及火焰形貌是評價高能固體燃料燃燒特性的重要參數，對揭示高能燃料的燃燒機理具有重要意義。國內目前測試樣品燃燒溫度主要採用熱電偶來採集樣品的溫度變化，通過兩種不同金屬在高溫下的電勢差將溫度值轉化為電信號，再經過程序處理為溫度數據。這種測試方式應用範圍廣，測量誤差較小，廣泛適用於實驗、測試領域。對於研究高能燃料點火方式來說，目前主要採用單一方向點火絲加熱來進行，無法研究流場及重力因素對樣品的燃燒和火焰傳播的影響。另外，所使用的燃燒室多為非透明結構，無法觀察與有效評價樣品的燃燒現象與傳播速度，對深入研究高能固體燃料的燃燒特性及應用開發帶來極大不便，因此開發一種可雙向點火的透明、耐壓燃燒室顯得極為必要。
[0003]通過專利檢索發現，目前關於透明視窗燃燒室的技術方案已有公開，如中國專利號ZL200620132374.X，申請日為2006年8月17日，發明創造名稱為:高壓透明視窗燃燒室，該申請案涉及一種具有透明視窗的高壓燃燒室，它由燃燒室殼體、透明視窗窗體、透明視窗窗體壓蓋、具有多根接線柱的燃燒室頂蓋、燃燒室頂蓋壓蓋、氣體進出口和藥柱支架燈組成。上述專利方案通過將高壓下燃燒的推進劑火焰導出高壓燃燒室，跟蹤火焰的移動及變化測定推進劑的燃燒速度和溫度分布。上述專利的點火裝置是從頂蓋引出，只能實現從上方進行點火的實驗，並且對燃燒溫度是通過非接觸式測溫法來測試樣品溫度，這種測溫方式主要是通過紅外熱像儀等光學儀器來測試樣品周圍的熱輻射情況，從而間接計算得出樣品的溫度值，此方法受透明視窗的透射率和反射率、背景輻射、大氣衰減、測量距離、環境溫度等諸多因素影響，結果誤差較大，也無法得到樣品的燃燒速度、火焰形貌等。且設備投入巨大，操作起來具有一定難度。
【發明內容】
[0004]1.實用新型要解決的技術問題
[0005]本實用新型的目的在於提供一種可以應用於研究固體燃料燃燒特性的多功能實驗用可視化雙向點火燃燒室，可以實現雙向點火，改變環境壓力、氣氛等相關條件來測試固體燃料的燃燒溫度、燃燒速度、重力及壓力影響指數等特性，並可通過高速攝像系統對火焰傳播及形貌進行攝錄分析，從而為深入研究高能固體燃料的燃燒機理與應用提供便利。
[0006]2.技術方案
[0007]本實用新型的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，包括燃燒室殼體、上部固定臺和下部密封固定裝置；所述的燃燒室殼體側部安裝有壓力表、進氣管道和透明視窗，該燃燒室殼體上部安裝有出氣管道、上部固定臺和補光天窗，所述的上部固定臺上安裝有上部高度調節杆，該上部高度調節杆貫穿上部固定臺且上部高度調節杆的下端位於燃燒室殼體內，上述的上部高度調節杆下端安裝有上端點火絲；燃燒室殼體下部安裝有下部密封固定裝置；所述的下部密封固定裝置上安裝有下部高度調節杆和熱電偶固定架，所述的下部高度調節杆貫穿下部密封固定裝置且下部高度調節杆的上部位於燃燒室殼體內，上述的下部高度調節杆上端安裝有下端點火絲；所述的熱電偶固定架內部穿有熱電偶，熱電偶的高度與透明視窗的中心位置高度一致。
[0008]進一步地，所述的燃燒室殼體內腔安裝有豎直的樣品長度測量尺，所述的樣品長度測量尺精確度為1mm。
[0009]進一步地，所述的上端點火絲和下端點火絲材質選用鎳鉻合金，其直徑規格均為
0.3 ?3.0mm。
[0010]進一步地，所述的下部密封固定裝置選用不鏽鋼材質，與燃燒室殼體下部螺紋密封固定。
[0011]進一步地，所述的上部固定臺、下部密封固定裝置上均安裝有旋轉手柄，所述的上部高度調節杆、下部高度調節杆分別與其對應的上部固定臺、下部密封固定裝置螺紋連接，並通過旋轉手柄調節高度，所述的下部高度調節杆上端螺紋固定有樣品槽固定支架。
[0012]進一步地，所述的樣品槽固定支架上放置有樣品槽，其內部為中空結構，下端點火絲穿過樣品槽與樣品直接接觸。
[0013]進一步地，所述的透明視窗呈梯形結構，與燃燒室殼體螺紋連接，並使用密封圈密封，該透明視窗材質為有機玻璃。
[0014]進一步地，所述的補光天窗位於樣品長度測量尺上方，補光天窗的直徑為60mm，材質為有機玻璃。
[0015]進一步地，所述的進氣管道和出氣管道上安裝有控制閥門。
[0016]3.有益效果
[0017]採用本實用新型提供的技術方案，與已有的公知技術相比，具有如下有益效果:
[0018](I)本實用新型的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，具有上下兩個點火絲，可改變固體燃料的點火方式，實現對流場及重力因素對燃料燃燒影響因素的測試與研究，並通過熱電偶插入到樣品內部來測試與記錄樣品燃燒過程中溫度變化。
[0019](2)本實用新型的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，內腔安裝有樣品長度測量尺，利用「靶線法」來實現對樣品燃燒傳播速度的測試，並可通過微分計算的方法得到樣品瞬時燃燒速度。
[0020](3)本實用新型的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，可通過旋轉上下高度調節杆上的手柄來調節樣品高度，適合多種樣品，且方便對樣品燃燒現象的觀察與攝錄。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室的結構示意圖。
[0022]圖2為本實用新型中下部密封固定裝置的結構示意圖。
[0023]圖3為本實用新型中「凹形」樣品槽的主視圖。
[0024]圖4為本實用新型中「凹形」樣品槽的俯視圖。
[0025]圖5為本實用新型中三腳式樣品夾的結構示意圖。
[0026]圖6為本實用新型中三腳式樣品夾的主視圖。[0027]示意圖中的標號說明:1-燃燒室殼體；2_透明視窗；3_上端點火絲；4_下端點火絲；5_熱電偶；6_熱電偶固定架；7_樣品槽；8_樣品長度測量尺；9_壓力表；10_上部固定臺；11-上部高度調節杆；12-旋轉手柄；13-進氣管道；14_出氣管道；15_閥門；16_樣品槽固定支架；17_下部密封固定裝置；18_下部高度調節杆；21_熱電偶冷端；22_固定孔；23-繃帶固定槽；24-彈性繃帶；25-弧形夾片；26_固定鋼圈；27_補光天窗。
【具體實施方式】
[0028]為進一步了解本實用新型的內容，結合附圖對本實用新型作詳細描述。
[0029]結合圖1和圖2，本實用新型的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室包括燃燒室殼體1、上部固定臺10和下部密封固定裝置17，上部固定臺10內安裝有上部高度調節杆11，下部密封固定裝置17內安裝有下部高度調節杆18，上部高度調節杆11、下部高度調節杆18分別與其對應的上部固定臺10、下部密封固定裝置17螺紋連接，下部密封固定裝置17選用不鏽鋼材質，且下部密封固定裝置17與燃燒室殼體I下部螺紋密封固定。上端點火絲3與下端點火絲4分別安裝於上部高度調節杆11和下部高度調節杆18的燃燒室內端部，其中，下部高度調節杆18上部安裝有樣品槽固定支架16，樣品槽固定支架16上放置有樣品槽7，樣品槽7的內部為中空結構，下端點火絲4穿過樣品槽7與樣品直接接觸，上端點火絲3與下端點火絲4的雙點火絲設計，可改變固體燃料的點火方式，實現對流場及重力因素對燃料燃燒影響因素的測試與研究。下部密封固定裝置17上安裝有熱電偶固定架6，熱電偶固定架6內部穿有熱電偶5，樣品安放在樣品槽7中，使用時熱電偶5插入到樣品內部，熱電偶5用來測試與記錄樣品燃燒過程中溫度變化。透明視窗2鑲嵌於燃燒室殼體I側壁上，透明視窗2呈梯形結構，與燃燒室殼體I螺紋連接，並使用「O」型密封圈密封，該透明視窗2材質為有機玻璃，且熱電偶5的高度與透明視窗2的中心位置高度一致，可以方便的觀察到燃燒室內部燃燒物燃燒時火焰形態等。燃燒室殼體I上部安裝有出氣管道14，側部安裝有進氣管道13，進氣管道13和出氣管道14上安裝有控制閥門15，燃燒室殼體I外還設置有壓力表9。燃燒室殼體I內腔安裝有豎直的樣品長度測量尺8，該樣品長度測量尺8精確度為1_，通過透明視窗2觀測樣品長度以及測量尺8測量出的火焰長度，利用「靶線法」來實現對樣品燃燒傳播速度的測試，並可通過微分計算的方法得到樣品瞬時燃燒速度。補光天窗27位於樣品長度測量尺8上方，直徑為60mm，材質為有機玻璃，上部固定臺10、下部密封固定裝置17上均安裝有旋轉手柄12，並通過旋轉手柄12調節高度，適合多種樣品。本實用新型中的樣品槽7為「凹形」樣品槽或三角式樣品夾。
[0030]圖3和圖4分別為「凹」型樣品槽的主視圖和俯視圖，「凹」型樣品槽的內部為中空結構，「凹」型樣品槽下端為錐形，方便安放於樣品槽固定支架16的錐形部分。
[0031]如圖5和圖6所示，三腳式樣品固定夾為中空結構，下端為錐形，方便安放於樣品槽固定支架16的錐形部分；弧形夾片25下端內部設置有固定孔22，上端外表面有繃帶固定槽23 ;固定鋼圈26穿過固定孔22，用於固定弧形夾片25 ;彈性繃帶24套於繃帶固定槽23用來夾緊弧形夾片25。
[0032]下面結合實施例對本實用新型作進一步的描述。
[0033]實施例1
[0034]如圖1和圖2所示，本實施例的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，包括燃燒室殼體1、透明視窗2、上部固定臺10、下部密封固定裝置17 ;壓力表9和透明視窗2安裝於燃燒室殼體I側面；下部高度調節杆18通過螺紋連接於下部密封固定裝置17，並在下端點火絲4附近安裝樣品槽固定支架16，將「凹」型樣品槽放置於樣品槽固定支架16上，上端點火絲3和下端點火絲4材質選用鎳鉻合金，其直徑規格均為0.3?3.0mm,具體在本實施例中，其直徑規格為2.0mm,燃燒室腔內中心附近安裝樣品長度測量尺8。本實施例中的「凹」型樣品槽如圖3和圖4所示。
[0035]具體使用時，將膏狀的鋁/水基高能燃料放置於「凹」型樣品槽內，通過手柄12調節下部高度調節杆18，並將熱電偶5插入燃料內部，旋緊下部密封固定裝置17;關閉燃燒室出氣管道14，將進氣管道13連接空氣氣體鋼瓶，當燃燒室內壓力達到0.5MPa時關閉進氣管道13並接通下部點火線路，通過可連續調整電壓的接觸式調壓器將輸出電壓調節至6V來引燃燃料。在透明視窗2外部架設高速攝像機記錄燃料燃燒現象，熱電偶冷端21與數據採集器連接，讀取並記錄燃料的溫度變化。通過本實用新型可觀察到樣品的燃燒在相應壓力下的著火溫度，最高溫度及火焰形貌、燃燒持續時間等，並可收集樣品殘渣進行後期進一步研究。
[0036]實施例2
[0037]本實施例的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，包括燃燒室殼體1、透明視窗2、上部固定臺10、下部密封固定裝置17 ;壓力表9和透明視窗2安裝於燃燒室殼體I側面；下部高度調節杆18通過螺紋連接於下部密封固定裝置17，並在下端點火絲4附近安裝樣品槽固定支架16，將三腳式樣品固定夾放置於樣品槽固定支架16上，本實施例中的三腳式樣品固定夾如圖5和圖6所示。燃燒室腔內中心附近安裝樣品長度測量尺8。
[0038]具體使用時，用三腳式樣品固定夾將固態的鋁/冰基高能燃料固定並放置於樣品槽固定支架16上，通過手柄12調節下部高度調節杆18，並將熱電偶5插入燃料內部，旋緊下部密封固定裝置17，然後調節上部高度調節杆11，將上端點火絲3接觸到鋁/冰基高能燃料的上端，關閉燃燒室出氣管道14，將進氣管道13連接氬氣氣體鋼瓶，當燃燒室內壓力分別達到0.1MPa,0.3MPa、0.6MPa、0.9MPa、l.2MPa、l.5MPa時關閉進氣管道13並接通上部點火線路，通過可連續調整電壓的接觸式調壓器將輸出電壓調節至6V來引燃燃料。在透明視窗2外部架設高速攝像機記錄燃料燃燒現象，熱電偶冷端21與數據採集器連接讀取並記錄燃料的溫度變化。通過本實用新型可觀察到樣品的燃燒在各個壓力下燃燒的著火溫度，最高溫度及火焰形貌、燃燒速度、燃燒持續時間等，並通過計算得出燃料燃燒速度的壓力影響指數，並可對樣品殘渣收集進行後期進一步研究。
[0039]以上示意性的對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結構並不局限於此。所以，如果本領域的普通技術人員受其啟示，在不脫離本實用新型創造宗旨的情況下，不經創造性的設計出與該技術方案相似的結構方式及實施例，均應屬於本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，包括燃燒室殼體(1)、上部固定臺(10)和下部密封固定裝置(17)，其特徵在於:所述的燃燒室殼體(1)側部安裝有壓力表(9)、進氣管道(13)和透明視窗(2)，該燃燒室殼體⑴上部安裝有出氣管道(14)、上部固定臺(10)和補光天窗(27)，所述的上部固定臺(10)上安裝有上部高度調節杆(11)，該上部高度調節杆(11)貫穿上部固定臺(10)且上部高度調節杆(11)的下端位於燃燒室殼體(1)內，上述的上部高度調節杆(11)下端安裝有上端點火絲(3);所述的燃燒室殼體(1)下部安裝有下部密封固定裝置(17)，所述的下部密封固定裝置(17)上安裝有下部高度調節杆(18)和熱電偶固定架(6)，所述的下部高度調節杆(18)貫穿下部密封固定裝置(17)且下部高度調節杆(18)的上部位於燃燒室殼體(1)內，上述的下部高度調節杆(18)上端安裝有下端點火絲⑷；所述的熱電偶固定架(6)內部穿有熱電偶(5)，熱電偶(5)的高度與透明視窗(2)的中心位置高度一致。
2.根據權利要求1所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特徵在於:所述的燃燒室殼體(1)內腔安裝有豎直的樣品長度測量尺(8)，所述的樣品長度測量尺(8)精確度為Imm0
3.根據權利要求1所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特徵在於:所述的上端點火絲(3)和下端點火絲(4)材質選用鎳鉻合金，其直徑規格均為0.3~3.0mm。
4.根據權利要求1或3所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特徵在於:所述的下部密封固定裝置(17)選用不鏽鋼材質，與燃燒室殼體(1)下部螺紋密封固定。
5.根據權利要求4所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特徵在於:所述的上部固定臺(10)、下部密封固定裝置(17)上均安裝有旋轉手柄(12)，所述的上部高度調節杆(11)、下部高度調節杆(18)分別與其對應的上部固定臺(10)、下部密封固定裝置(17)螺紋連接，並通過旋轉手柄(12)調節高度，所述的下部高度調節杆(18)上端螺紋固定有樣品槽固定支架(16) ο
6.根據權利要求5所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特徵在於:所述的樣品槽固定支架(16)上放置有樣品槽(7)，其內部為中空結構，下端點火絲(4)穿過樣品槽(7)與樣品直接接觸。
7.根據權利要求6所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特徵在於:所述的透明視窗(2)呈梯形結構，與燃燒室殼體(1)螺紋連接，並使用密封圈密封，該透明視窗(2)材質為有機玻璃。
8.根據權利要求7所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特徵在於:所述的補光天窗(27)位於樣品長度測量尺(8)上方，補光天窗(27)的直徑為60mm，材質為有機玻3? ο
9.根據權利要求8所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特徵在於:所述的進氣管道(13)和出氣管道(14)上安裝有控制閥門(15)。
【文檔編號】G01N25/26GK203786068SQ201420208531
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月25日 優先權日:2014年4月25日
【發明者】李 浩, 朱寶忠, 孫華建, 王雙, 孫運蘭 申請人:安徽工業大學