CN105737393A - 一种化学加热器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种化学加热器。包括：壳体和上盖；上盖上设置有排气孔；壳体为柱状结构，内部分为上下两个腔；壳体下部为储存及燃烧腔，设置有圆柱状燃烧剂，燃烧剂与壳体侧壁和下底面贴合；燃烧剂顶部设置有点火层，点火层与燃烧剂压装成一体；点火层上方中央位置设置有半球形凹槽，凹槽内设置点火药包；点火药包的导线穿过过滤层以及上盖的排气孔引出至加热器外部连接电源壳体上部为过滤腔，过滤腔内设置有过滤层；壳体和上盖螺旋连接。本发明的具有高功率、微烟、微焰、作用可靠等优点，能满足战时应用需要。

Description

一种化学加热器

技术领域

本发明涉及加热器领域，进一步地说，是涉及一种化学加热器。

背景技术

在战争中，外形模拟各种特征物体(如坦克，汽车等)的假目标越来越多的被应用，具有较高的效费比。现代的红外侦测技术的发展要求假目标不仅要“形似”，还要“神似”，假目标应具备模拟物体的红外特征，欺骗吸引敌方弹药的攻击而保护真目标不受毁伤。被模拟的真目标通常较假目标温度高。为了使假目标能够具有近似于真目标的红外辐射特征，需通过对假目标内部配置一定的热源来实现。战场情形瞬息万变，假目标布置时间有限，假目标内的热源要在短时间内放出大量热实现对红外辐射特征模拟，可能需要在几分钟内形成黑体特征。而且热源工作时不应有明火，以免烧坏假目标。通过电加热技术实现大功率放热，需要依靠强大的外界电源，而且整套设备体积庞大，在战时使用具有诸多不便。所以战争中使用化学能源加热假目标是一种行之有效的方法。化学能源供热装置应具有体积小，启动迅速，功率大等特性。

专利号CN101557835A所介绍的一种个人器具，其中所包括的化学加热装置是通过将水加入至封装在液体可渗透封套中的氧化钙、氧化镁、铝、氯化铝等物质反应释放热量，反应无火焰，不需要过滤材料过滤火焰。这种化学加热器放热量小，放热功率低，其中所用的氧化钙、氧化镁等化学成分可更换使得整个器具重复多次使用，上述发明中化学反应温度低，所以结构简单，只需要将化学成分封装在水可渗透封套中，待使用时加入水渗透至封套内触发反应进行，产生的热量即可利用。

专利号CN101925309A公开的一种使用化学加热装置的吸烟制品，所使用的化学加热源在加热室内包含能够产生热的金属与强氧化剂，在外界氧气或热激励下触发化学反应得到热量。

还有采用铁粉氧化型发热材料的化学加热器，将铁粉封装在密封袋内，使用时拆开密封袋将内部铁粉与空气接触，以此触发反应放出热量。

这类自发热材料所组成的化学加热器或化学加热装置，都是将化学成分封装在在反应区内，由于反应较为缓和，无火焰、废气、残渣等产物，无需过滤层。但是，反应区峰值温度较低约200℃。放热过程缓慢，功率较小。启动时间较长需数分钟。

因此，开发一种大功率、微烟、微火焰，微气体化学加热器是目前需要亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决现有技术中出现的问题，本发明提供了一种化学加热器。具有高功率、微烟、微焰、作用可靠等优点，能满足战时应用需要。

本发明的目的之一是提供一种化学加热器。

包括：

壳体和上盖；

上盖上设置有排气孔；

壳体为柱状结构，内部分为上下两个腔，壳体下部为储存及燃烧腔，设置有圆柱状燃烧剂，燃烧剂与壳体侧壁和下底面贴合；燃烧剂顶部设置有点火层，点火层与燃烧剂压装成一体；点火层上方中央位置设置有半球形凹槽，凹槽内设置点火药包；点火药包的导线穿过过滤层以及上盖的排气孔引出至加热器外部连接电源；

壳体上部为过滤腔，过滤腔内设置有过滤层；过滤腔与燃烧腔之间无部件间隔，最下层的过滤材料直接堆积于燃烧剂上表面；

过滤层自下而上的过滤材料依次为氧化铝球，石英砂，石英棉，每一层过滤材料之间及石英棉之上设置金属筛网。上一层过滤材料直接堆积于下一层过滤材料上面。整个过滤腔堆积满过滤材料，这样各过滤层就能固定住，不会相对滑动；

壳体和上盖螺旋连接。

所述半球形凹槽的直径是点火药包直径的1.5-2倍，半球形凹槽是为了容纳点火药包，防止在运输过程中药包与过滤层中颗粒的碰撞、摩擦意外点燃。

壳体壁面较薄，增加导热效果，减轻装置质量，壳体壁厚越小越好，壁厚减小有助于热量通过壁传出，也能减轻整个装置重量，使用起来更加方便，但壁厚太小会在使用时出现破损，优选壁厚1～3mm；

壳体为导热性能优良，且熔点较高的金属材料，优选为钢或铜，更选用45#钢或紫铜。

其中，优选：

氧化铝球直径为5～15mm，所述石英砂粒径为20～40目，所述石英棉纤维直径1～3μm。

本发明具体可通过如下技术方案实现：一种高放热功率、无烟、无焰、微气体化学供热器，包括高导热性金属薄壁壳体和与壳体上端面螺纹连接的上盖。上盖开设有若干排气孔，燃烧时产生的少量废气通过排气孔排出。壳体内腔分为两部分，包括设置在下部的燃烧腔以燃烧腔内压铸有与壳体内壁耦合的高能量密度燃烧剂以保证燃烧剂的有序燃烧，避免出现燃烧加剧导致爆燃甚至爆炸的后果。并有效的将热量通过壁面传出。在燃烧剂顶部与之压铸于一体的点火层。点火层中央位置压制一半球形凹槽容纳点火药包，点火药包近似球形，直径约4mm，点火药包的导线穿过过滤层以及上盖的排气孔引出至装置外部，使用时导线连接电源，电源通电就可触发装置启动。

过滤腔内设置多层过滤材料，过滤材料按照过滤孔径由大到小自下而上依次排布，对火焰、残渣以及烟雾逐级过滤，最终达到排气孔处微火焰、固体残渣以及烟雾的过滤效果。过滤腔中有三层过滤层，从下到上滤材料依次为氧化铝球，石英砂，石英棉，所述氧化铝球直径为5-15mm，所述石英砂粒径为20～40目，所述石英棉纤维直径1～3μm。燃烧腔内压铸的燃烧剂上表面直接放置一层氧化铝球，能通过氧化铝球之间的空隙分流火焰。上一层的过滤材料选用粒径更小，表面粗糙的石英砂耐高温材料。这一层过滤材料之间的孔隙很小，能很好的过滤燃烧产生的烟和焰。烟是燃烧产物中的凝聚相残渣，包括产物中的固体残渣和液态残渣，而焰实际上是高温气体，本文中供热器微焰有两个原因：第一采用的燃料是固固相反应，反应过程中产生的气体较少；第二生成的焰(也就是高温气体)向上运动穿过小孔隙过滤层时，所经过的通道曲折导致路径变长，又经过粗糙的石英砂表面摩擦，经过过滤层之后火焰温度降低且气流速度降低，所以火焰减弱。为防止两层过滤材料在储存运输过程中掺为一体，两层过滤材料之间用不锈钢筛网隔开。石英砂上表面放置一层5mm厚的石英棉，石英棉的多孔结构能够有效过滤燃烧的残渣以及烟雾，有效防止残渣以及火焰对周边受热物体造成毁伤。

壳体材料选用导热性优良的金属材料，且熔点较高不会因为内腔燃烧产生的高温而熔化。可选用45#钢或紫铜。

燃烧剂用电点火药包引燃，点火药包封装有5mg黑火药以及包裹其中的电点火头。电点火头引线穿过过滤层及上盖，引出到壳体外部，接入外部控制电路。

压装于壳体内的圆柱状燃烧剂较为密实且钝感，不易被点燃。为了能在较低外部能量激励下点燃药剂，燃烧剂顶部压装一层低感度高点火能力点火层。

采用外加电流触发本装置。如下过程触发：外部控制电路中恒流源或恒压源或脉冲电源提供激励，将点火药包中电点火头激发，然后点燃黑火药，黑火药引燃压铸在燃烧剂顶部的点火层然后引燃圆柱燃烧剂。电点火头有2根导线延伸至装置外部，触发电点火头时两根脚线连接外部控制电路，控制电路中电源通电就实现了电点火头触发。电源可以是恒压电源或者脉冲电源。

通过在燃烧剂压装过程中，所使用压药铳头顶端中心位置设置一个半圆球凸块，压铸的金属可燃剂/氧化剂上表面中心有一凹槽正好容纳点火药包，避免了运输过程中，药包与过滤层中颗粒的碰撞、摩擦意外点燃。凹槽直径为点火药包直径的1.5-2倍。

本装置使用的高能量密度金属可燃剂/氧化剂是铝粉、硼粉与氧化铁混合物，具有能量密度大，燃烧残渣少，火焰小等优点。

本发明的特点在于，装置结构简单合理，装置小，能量密度大；利用金属可燃剂/氧化剂燃烧反应释放热量加热，作用过程微烟、微焰，产生废气量少。供热功率较大。使用方便，储存运输较为便利。

附图说明

图1本发明的化学加热器结构示意图；

附图说明：

1、壳体；2、燃烧剂；3、点火层；4、氧化铝球过滤层；5、不锈钢筛网；6、石英砂过滤层；7、壳体与上盖的螺纹连接部分；8、上盖；9.排气孔；10、点火药包引出脚线；11、石英棉过滤层；13、点火药包。

具体实施方式

实施例

如图1所示，一种化学加热器。包括：壳体和上盖；

壳体为柱状结构，内部分为上下两个腔，壳体下部为储存及燃烧腔，设置有圆柱状燃烧剂，燃烧剂与壳体侧壁和下底面贴合；燃烧剂顶部设置有点火层，点火层与燃烧剂压装成一体；点火层上方中央位置设置有半球形凹槽，凹槽内设置点火药包，半球形凹槽是为了容纳点火药包，点火药包直径为4mm,半球形凹槽的直径为8mm.点火药包的导线穿过过滤层以及上盖的排气孔引出至加热器外部连接电源；

壳体上部为过滤腔，过滤腔内设置有过滤层；过滤腔与燃烧腔之间无部件间隔，最下层的过滤材料直接堆积于燃烧剂上表面；

过滤层自下而上的过滤材料依次为氧化铝球过滤层4，石英砂过滤层6，石英棉过滤层11，各过滤层材料之间采用不锈钢筛网分隔开，石英棉过滤层之上也设置不锈钢筛网，上一层过滤材料直接堆积于下一层过滤材料上面。整个过滤腔堆积满过滤材料，这样各过滤层就能固定住，不会相对滑动；

上盖上设置有排气孔；

壳体和上盖螺旋连接。

壳体壁厚2mm；壳体为45#钢；氧化铝球直径为10mm，所述石英砂粒径为20～40目，所述石英棉纤维直径1～3μm。

Claims (7)

1.一种化学加热器，其特征在于所述化学加热器包括：

壳体和上盖；

上盖上设置有排气孔；

壳体为柱状结构，内部分为上下两个腔；

壳体下部为储存及燃烧腔，设置有圆柱状燃烧剂，燃烧剂与壳体侧壁和下底面贴合；燃烧剂顶部设置有点火层，点火层与燃烧剂压装成一体；点火层上方中央位置设置有半球形凹槽，凹槽内设置点火药包；点火药包的导线穿过过滤层以及上盖的排气孔引出至加热器外部连接电源；

壳体上部为过滤腔，过滤腔内设置有过滤层；

壳体和上盖螺旋连接。

2.如权利要求1所述的化学加热器，其特征在于：

所述半球形凹槽的直径是点火药包直径的1.5-2倍。

3.如权利要求1所述的化学加热器，其特征在于：

壳体壁厚为1～3mm。

4.如权利要求1所述的化学加热器，其特征在于：

壳体材料为金属材料。

5.如权利要求4所述的化学加热器，其特征在于：

壳体材料为钢或铜。

6.如权利要求1～5之一所述的化学加热器，其特征在于：

过滤层自下而上的过滤材料依次为氧化铝球，石英砂，石英棉，每一层过滤材料之间及石英棉之上设置金属筛网。

7.如权利要求6所述的化学加热器，其特征在于：

氧化铝球直径为5～15mm，所述石英砂粒径为20～40目，所述石英棉纤维直径1～3μm。