CN107084848A - 一种可视化的高温高压燃烧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可视化的高温高压燃烧装置，包括燃烧弹主体、玻璃装配体、高温转接段、恒压转接段和冷却铜管；通过高温转接段及恒压转接段的配合使用，将主燃烧室的压力分担到两道玻璃上，并降低玻璃的使用温度，提高燃烧装置的最高使用压力及可视化窗口面积。本发明采取了光学窗口的模块化设计，减少光学玻璃的拆卸频率及安装时间，有效提高光学玻璃的使用寿命，减少密封垫片的更换频率。本发明所有密封部位采取非冷却密封，构造简单、加工及安装方便，实现高温高压工况下的连续测试；能够模拟发动机燃烧以及废气再循环过程并进行可视化研究，同时对油气混合、蒸发、燃烧、碳烟生成等实现纹影法、激光吸收与散射法、激光诱导荧光等测试方法。

Description

一种可视化的高温高压燃烧装置
技术领域
本发明涉及高压燃烧研究领域，具体涉及一种可视化的高温高压燃烧装置。
背景技术
研究燃料来源广、效率高、污染小、噪音低和维修方便的发动机对节能减排、保护环境有着重要意义。为了充分发掘发动机的燃烧潜力、研究其废气再循环等过程，一套可视化的燃烧装置必不可少。目前各国高校实验室及研究所研制的燃烧喷雾实验装置主要有：快速压缩机、定压流动燃烧装置、预加热型定容弹、预燃烧型定容弹及光学发动机等；然而，国内虽然有较多关于定容弹及光学发动机的文献和专利，但关于长时间工作于高温高压工况的可视化燃烧装置专利甚少，且可视化燃烧装置不能同时兼顾高温高压的问题仍未解决。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可视化的高温高压燃烧装置，利用其研究发动机燃烧及废气再循环等过程，充分发掘发动机潜力。与此同时，解决传统燃烧装置不能在高温高压工况下长时间稳定工作、光学玻璃容易损坏、可视化窗口小等问题。
为实现上述目的，本发明是根据以下技术方案实现的：
一种可视化的高温高压燃烧装置，包括燃烧弹主体、玻璃装配体、高温转接段、恒压转接段、冷却铜管、O型密封圈和紫铜垫片，其中，在所述燃烧弹主体上对称安装四个光学窗口，且光学窗口之间相互调换；
所述高温转接段与燃烧弹主体之间通过螺栓固定连接，并通过紫铜垫片密封；所述高温转接段外部通过缠绕冷却铜管进行冷却，降低靠近燃烧室的玻璃装配体的使用温度；
所述玻璃装配体(2)、所述恒压转接段(4)与高温转接段(3)相互之间通过螺栓固定连接，并通过所述O型密封圈(6)实现所述玻璃装配体(2)、所述高温转接段(3)以及所述恒压转接段(4)相互之间的密封；
所述恒压转接段设有气体进出通道，实验时通入恒压气体，其中恒压气体压力小于主燃烧室压力，利用两道玻璃分担主燃烧室压力。
上述技术方案中，所述玻璃装配体包括玻璃压盖、玻璃底座、锥面玻璃和石墨垫片，其中，所述玻璃压盖与玻璃底座之间通过螺栓固定连接，并将所述锥面玻璃和石墨垫片压紧在所述玻璃压盖与所述玻璃底座之间，所述玻璃底座与所述锥面玻璃之间通过液体密封胶进行密封；所述玻璃压盖与所述锥面玻璃之间通过石墨垫片进行密封。
上述技术方案中，所述高温转接段的长度与所述光学窗口的截面尺寸的长度相同。
上述技术方案中，所述恒压转接段中通入恒压气体的压力根据实验目的、玻璃强度、主燃烧室温度及主燃烧室压力确定。
上述技术方案中，所述玻璃装配体为可拆卸的。
上述技术方案中，所述燃烧弹主体顶部需设置进气口，底部需设置排气口。
本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：
本发明通过高温转接段及恒压转接段的配合使用，可以将主燃烧室的压力分担到两道玻璃上，并降低玻璃的使用温度，提高燃烧装置的最高使用压力及可视化窗口面积，满足燃烧装置持续在高温高压工况下工作的要求，为研究发动机的燃烧及废气再循环过程提供了实验数据。
此外，本发明采取了光学窗口的模块化设计，减少了光学玻璃的拆卸频率及安装时间，有效的提高了光学玻璃的使用寿命，减少密封垫片的更换频率。
再此，本发明设计的燃烧弹主体所有密封部位均采取非冷却密封，具有构造简单、加工方便、维护成本低的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
图1为本发明的可视化的高温高压燃烧装置的示意图；
图2为本发明的可视化的高温高压燃烧装置的剖面图；
图3为本发明的玻璃装配体的剖面图。
其中，1-燃烧弹主体；2-玻璃装配体；3-高温转接段；4-恒压转接段；5-冷却铜管；6-O型密封圈；7-紫铜垫片；8-玻璃压盖；9-玻璃底座；10-锥面玻璃；11-石墨垫片。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
图1为本发明的可视化的高温高压燃烧装置的示意图，图2为本发明的可视化的高温高压燃烧装置的剖面图；结合图1和图2，本发明的可视化的高温高压燃烧装置，包括燃烧弹主体1、玻璃装配体2、高温转接段3、恒压转接段4、冷却铜管5、O型密封圈6和紫铜垫片7，其中，在所述燃烧弹主体1上对称安装四个光学窗口，且光学窗口之间相互调换。其中，所述燃烧弹主体1可安装四个直径为200mm的光学窗口。所述高温转接段3与燃烧弹主体1之间通过螺栓固定连接，并通过紫铜垫片7密封；所述高温转接段3外部通过缠绕冷却铜管5进行冷却，降低靠近燃烧室的玻璃装配体2的使用温度。
所述高温转接段3与燃烧弹主体1之间通过紫铜垫片7实现密封；所述高温转接段3一端周向开有16个直径14mm的通孔，通过16个M12螺栓与燃烧弹主体1之间实现固定；所述高温转接段3另一端周向开有16个M12螺纹孔，通过16个M12螺栓与靠近燃烧室的玻璃装配体2及恒压转接段4之间实现固定；所述高温转接段3外部通过缠绕内径为4mm的冷却铜管5实现冷却，降低玻璃装配体2的使用温度；所述高温转接段3长度为200mm，所述高温转接段3的长度与所述光学窗口的截面尺寸的长度相同，以此增加冷却行程。所述玻璃装配体2、所述恒压转接段4与高温转接段3相互之间通过螺栓固定连接，并通过所述O型密封圈6实现所述玻璃装配体2、所述高温转接段3以及所述恒压转接段4相互之间的密封。
所述恒压转接段4一端周向开有16个M12螺纹孔，通过16个M12螺栓与远离燃烧室的玻璃装配体2实现固定；所述恒压转接段4设有气体进出通道，实验时通入恒压气体，且恒压气体压力优选为主燃烧室压力一半，以此利用两道玻璃分担主燃烧室压力。但所述恒压转接段4中通入恒压气体的压力根据实验目的、玻璃强度、主燃烧室温度及主燃烧室压力确定。
所述恒压转接段4设有气体进出通道，所述燃烧弹主体1顶部需设置进气口，底部需设置排气口，实验时通入恒压气体，其中恒压气体压力小于主燃烧室压力，利用两道玻璃分担主燃烧室压力。
图3为本发明的玻璃装配体的剖面图，如图3所示，所述玻璃装配体2经特殊设计，可实现模块化安装与拆卸，包括玻璃压盖8、玻璃底座9、锥面玻璃10和石墨垫片11。所述玻璃装配体2采用锥面玻璃，有效提高燃烧装置的最高压力和玻璃面积；所述玻璃压盖8与玻璃底座9之间通过螺栓固定连接，并将所述锥面玻璃10和石墨垫片11压紧在所述玻璃压盖8与所述玻璃底座9之间，所述玻璃底座9与所述锥面玻璃10之间通过液体密封胶进行密封；所述玻璃压盖8与所述锥面玻璃10之间通过石墨垫片11进行密封；所述玻璃底座9周向开有12个M6的螺纹孔，玻璃压盖8与玻璃底座9之间通过12个M6螺栓实现固定，通过螺栓预紧力实现玻璃装配体2的压紧及密封。
所述玻璃装配体2为可拆卸的。所述玻璃装配体经特殊设计，可实现模块化安装与拆卸，玻璃装配体采用锥面玻璃，有效提高燃烧装置的最高压力和玻璃面积。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种可视化的高温高压燃烧装置，其特征在于，包括燃烧弹主体(1)、玻璃装配体(2)、高温转接段(3)、恒压转接段(4)、冷却铜管(5)、O型密封圈(6)和紫铜垫片(7)，其中，在所述燃烧弹主体(1)上对称安装四个光学窗口，且光学窗口之间相互调换；
所述高温转接段(3)与燃烧弹主体(1)之间通过螺栓固定连接，并通过紫铜垫片(7)密封；所述高温转接段(3)外部通过缠绕冷却铜管(5)进行冷却，降低靠近燃烧室的玻璃装配体(2)的使用温度；
所述玻璃装配体(2)、所述恒压转接段(4)与高温转接段(3)相互之间通过螺栓固定连接，并通过所述O型密封圈(6)实现所述玻璃装配体(2)、所述高温转接段(3)以及所述恒压转接段(4)相互之间的密封；
所述恒压转接段(4)设有气体进出通道，实验时通入恒压气体，其中恒压气体压力小于主燃烧室压力，利用两道玻璃分担主燃烧室压力。
2.根据权利要求1所述的一种可视化的高温高压燃烧装置，其特征在于，所述玻璃装配体(2)包括玻璃压盖(8)、玻璃底座(9)、锥面玻璃(10)和石墨垫片(11)，其中，所述玻璃压盖(8)与玻璃底座(9)之间通过螺栓固定连接，并将所述锥面玻璃(10)和石墨垫片(11)压紧在所述玻璃压盖(8)与所述玻璃底座(9)之间，所述玻璃底座(9)与所述锥面玻璃(10)之间通过液体密封胶进行密封；所述玻璃压盖(8)与所述锥面玻璃(10)之间通过石墨垫片(11)进行密封。
3.根据权利要求1所述的一种可视化的高温高压燃烧装置，其特征在于，所述高温转接段(3)的长度与所述光学窗口的截面尺寸的长度相同。
4.根据权利要求1所述的一种可视化的高温高压燃烧装置，其特征在于，所述恒压转接段(4)中通入恒压气体的压力根据实验目的、玻璃强度、主燃烧室温度及主燃烧室压力确定。
5.根据权利要求2所述的一种可视化的高温高压燃烧装置，其特征在于，所述玻璃装配体(2)为可拆卸的。
6.根据权利要求1所述的一种可视化的高温高压燃烧装置，其特征在于，所述燃烧弹主体(1)顶部需设置进气口，底部需设置排气口。
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