CN110376245A - 一种可视燃烧室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可视燃烧室，包括底座和燃烧室，燃烧室为底端开口的筒体，燃烧室的开口端和底座可拆卸连接，底座的顶面和燃烧室之间形成密封燃烧区域；底座的顶面固定有样品柱，样品柱的中心设有放置样品的凹槽，底座的顶面对称设有两个点火孔，每个点火孔内均插接有一金属柱，两根金属柱之间固定有电阻丝，电阻丝用于点燃凹槽中的样品；燃烧室的侧面的均布有多个连接件，多个连接件在同一水平面上，连接件和燃烧室相连通，其中一个连接件上固定有摄像机，摄像机用于观测凹槽中的样品；通过像机跟踪记录燃料的燃烧过程，解决了无法追踪样品燃烧情况的问题。

Description

一种可视燃烧室

技术领域

本发明涉及燃烧室技术领域，具体涉及一种可视燃烧室。

背景技术

固体燃料的点火过程对燃料的应用具有非常重要的意义，而固体推进剂燃料通常在高压下进行燃烧使用，因此，为充分研究固体燃料的着火特性，必须在其使用条件下进行性能测试。传统的固体推进剂探究主要采用“靶线法”测量样品的平均燃速，探究结果单一，而且无法追踪样品的燃烧过程。

固体燃料的点火方式主要有电点火、明火点火及激光点火三种，但是明火点燃的过程中，明火会对燃烧现象造成影响，而激光点火则会出现点火能不够而无法点燃的情况。本发明提供一种装置致力于解决上述无法追踪样品燃烧情况的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可视燃烧室，以解决现有技术中导致的上述无法追踪样品燃烧情况的问题。

本发明一个进一步的目的是提供一种可视燃烧室，探究高压下固体推进剂药柱的燃烧性能。

为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种可视燃烧室，包括：底座和燃烧室，所述燃烧室为底端开口的筒体，所述燃烧室的开口端和所述底座可拆卸连接，所述底座的顶面和所述燃烧室之间形成密封燃烧区域；所述底座的顶面固定有样品柱，所述样品柱的中心设有放置样品的凹槽，所述底座的顶面对称设有两个点火孔，每个所述点火孔内均插接有一金属柱，两根所述金属柱之间固定有电阻丝，所述电阻丝用于点燃凹槽中的样品；所述燃烧室的侧面的均布有多个连接件，多个所述连接件在同一水平面上，所述连接件和所述燃烧室相连通，其中一个所述连接件上固定有摄像机，所述摄像机用于观测所述凹槽中的样品。

进一步的，所述燃烧室的形状为圆筒状，所述连接件有四个，其余三个所述连接件上安装有光源。

进一步的，所述连接件为圆柱状，所述连接件外侧设有外螺纹，所述连接件上螺纹连接有视窗压盖。

进一步的，所述连接件内设有两级阶梯孔，所述阶梯孔内连接有石英玻璃。

进一步的，所述燃烧室的顶端连通有排气管，所述排气管上连接有第一电子阀门；所述燃烧室侧面的底端连通有导气管，所述导气管上连接有第二电子阀门。

进一步的，所述燃烧室的外表面包裹有加热带。

进一步的，所述底座上固定有压力传感器，所述压力传感器的工作端位于所述密封燃烧区域内。

进一步的，其特征在于，还包括热电偶，所述底座的顶面上对称设有两个测温孔，所述热电偶的两根电阻丝分别连接在两个所述测温孔内，所述热电偶用于测量凹槽中的样品。

进一步的，所述燃烧室底端的开口为阶梯式开口，所述开口的内壁上均布有连接凹槽；所述底座的外周上均布有和所述连接凹槽相适配的连接卡口，所述连接卡口和所述连接凹槽卡合连接。

进一步的，所述样品柱的外周固定有冷凝盘。

本发明的优点在于：

1、本发明的实验用可视化高压燃烧室拥有可拆卸式燃烧器底座，方便拆除和更换，方便样品安装和产物收集，而通过底座接通的电阻丝点燃样品，点火时无污染，对样品燃烧产物影响小，有利于燃烧产物的监测分析。

2、通过像机跟踪记录燃料的燃烧过程，解决了无法追踪样品燃烧情况的问题，同时多视窗可以使用多个CCD摄像机及补光灯，使得燃烧现象拍摄更详细。

3、本发明的实验用可视化高压燃烧室的可拆卸底座上开有样品槽，方便样品固定。

4、本发明的实验用可视化高压燃烧室内设进气装置，进气装置设有压力传感器，用于监测炉内压力，为控制实验压力条件提供依据。

5、本发明的实验用可视化高压燃烧室的进气装置装有电子阀门，根据实验条件调整压力参数，电动控制气体输送，保证实验条件。

6、本发明的实验用可视化高压燃烧室左侧安装压力传感器，与数据采集仪连接，时刻记录燃烧室内压力，通过压力变化对照燃烧室内充压、加热点火及着火过程，与CCD拍摄的实验结果对照，验证实验的准确性。

7、本发明的实验用可视化高压燃烧室上部连接加热排期装置，加热带与加热带控制仪连接，控制加热带温度，防止燃烧废气冷凝堵塞排气孔。

附图说明

图1为本发明具体实施方式燃烧室总体装配图；

图2为本发明具体实施方式燃烧室剖面图；

图3为本发明具体实施方式燃烧室俯视图；

图4为本发明具体实施方式中视窗压盖剖面图；

图5为本发明具体实施方式中底座装配图；

图6为本发明具体实施方式底座俯视图。

其中：1、燃烧室；2、视窗压盖；3-1、第一密封垫圈；3-2、第二密封垫圈；3-3、第三密封垫圈；3-4、第四密封垫圈；4、石英玻璃；5、底座；6、进气管；7-1、第二电子阀门；7-2、第一电子阀门；8、导气管；9、压力传感器；10、排气管；11、加热带；12、热电偶；13、控制电箱；14、连接凹槽；141、连接卡口；15、金属棒；16、绝缘陶瓷；17-1、第一点火孔；17-2、第二点火孔；18、压簧；19、紧固旋片；20、电阻丝；21-1、第一测温孔；21-2、第二测温孔；22、冷凝盘；23、样品柱。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1至图6所示，一种可视燃烧室，包括：底座5和燃烧室1，燃烧室1为底端开口的筒体，燃烧室1的开口端和底座5可拆卸连接，底座5的顶面和燃烧室1之间形成密封燃烧区域；底座5的顶面固定有样品柱23，样品柱23的中心设有放置样品的凹槽，底座5的顶面对称设有两个点火孔，每个点火孔内均插接有一金属柱15，两根金属柱15之间固定有电阻丝20，电阻丝20用于点燃凹槽中的样品；燃烧室1的侧面的均布有多个连接件，多个连接件在同一水平面上，连接件和燃烧室1相连通，其中一个连接件上固定有摄像机，摄像机用于观测凹槽中的样品。

使用时，将待测固体燃料放置到凹槽中。底座5上的两个点火孔分别记为第一点火孔17-1和第二点火孔17-2。本发明还包括控制电箱13，第一点火孔17-1、第二点火孔17-2均和控制电箱中的电源电性连接，控制电箱13上设有控制“点火”的开关。开启“点火”开关，第一点火孔17-1和第二点火孔17-2通电，点火孔内的金属柱15通电，两根金属柱15之间连接的电阻丝20对凹槽内的固体燃料进行点燃。本装置采用电点火方式，通过直接加热样品，从而消除对燃烧过程中的点火装置对火焰的影响，同时持续加热的电阻丝可以避免因点火能不够而点不着的情况。

连接件和燃烧室1相连通，连接件内固定的相机为CCD摄像机，通过CCD摄像机跟踪记录燃料的燃烧过程，解决了无法追踪样品燃烧情况的问题。CCD摄像机可和外部观测设备信号连接（外部观测设备可以是电脑），将拍摄的画面实时传递至外部观测设备，便于工作人员观测。

在本发明的进一步实施例中，燃烧室1的形状为圆筒状，连接件有四个，四个连接件均和燃烧室1焊接连接。正面的连接件内固定有CCD相机。其余三个连接件上安装有光源。为了保证燃烧室1的燃烧效果，燃烧室1为不透明状。燃烧室1选用不锈钢铸造，厚度不低于1.5cm。三个连接件内安装光源，CCD相机拍摄时，光源能够提供明亮的拍摄视野，保证拍摄效果。

在本发明的进一步实施例中，如图1所示，连接件为圆柱状，连接件的外端设有外螺纹（外端为远离燃烧室1的一端，内端为靠近燃烧室1的一端），连接件上螺纹连接有视窗压盖2。视窗压盖2采用不锈钢材质。外端封口，并留有4*2cm的通孔作为视窗，内端内设有螺纹，螺纹安装在连接件的外端。连接件内设有两级阶梯孔，阶梯孔内连接有石英玻璃4。石英玻璃4的厚度不低于3厘米。外侧的阶梯孔直径较大，石英玻璃4固定在外侧的阶梯孔内。视窗压盖2和石英玻璃4的连接处安放有第一密封垫圈3-1，石英玻璃4和内侧的阶梯孔的接触处安装有第二密封垫圈。两处密封垫圈的设置，保证了连接件开口处密封的效果。石英玻璃4采用耐高压透明的石英玻璃，保证光源和相机能够观测的燃烧室1内部，保证不会因燃烧室内压力过大而导致装置的损坏。

在进一步的实施例中，燃烧室1的顶端连通有排气管10，排气管10上连接有第一电子阀门7-2；燃烧室1侧面的底端连通有导气管8，导气管8上连接有第二电子阀门7-1。导气管8和外部进气管6相连通。第一电子阀门7-2和第二电子阀门7-1均和控制电箱13电性连接，控制电箱13上设有排气开关和压力进气仪，排气开关控制第一电子阀门7-2的启闭，压力进气仪控制第二电子阀门7-1的启闭。通过导气管8和排气管10的设置，能够使空气进入到燃烧室1内，改变燃烧室1内的压力大小，通过第一电子阀门7-2和第二电子阀门7-1的设置，能够自动控制燃烧室1内的压力大小。

在进一步的实施例中，底座5上固定有压力传感器9，压力传感器9的工作端位于密封燃烧区域内。压力传感器8和底座5的连接处设有第四密封垫圈3-4，保证连接处的密封性能。第一密封垫圈3-1、第二密封垫圈3-2、第三密封垫圈3-3以及第四密封垫圈3-4为“O”型密封圈。压力传感器9和控制电箱13上的压力进气仪电性连接，将监测的压力传递至压力进气仪上显示。压力传感器9用于监测密封燃烧区域内的压力，为控制良好的实验压力条件提供依据。

在进一步的实施例中，燃烧室1的外表面包裹有加热带11。加热带为电加热带，加热带11和控制电箱13电性连接，控制电箱13上设有加热带控制仪，加热带控制仪能够控制加热垫11的启闭，加热带11保护燃烧室1内温度不会发生突降，防止燃烧产物冷凝堵塞管道。

在进一步的实施例中，还包括热电偶12，底座5的顶面上对称设有两个测温孔，分别记为第一测温孔21-1和第二测温孔21-2。热电偶12的两根电阻丝分别连接在两个测温孔内，热电偶12固定在放置样品的凹槽的上方，热电偶12用于测量凹槽中的样品的燃烧情况。

在进一步的实施例中，燃烧室1底端的开口为阶梯式开口，如图1和图2所示。开口的内壁上均布有连接凹槽14；底座5的外周上均布有和连接凹槽相适配的连接卡口141，如图6所示。连接卡口141和连接凹槽14卡合连接。具体的，连接卡口141的数量有六个，六个连接卡口141均布在底座5的外周。卡合连接便于底座5和燃烧室1的拆卸和安装，为收集实验产物提供了方便。如图1、图5和图6所示，底座5的外周上连接有第三密封垫圈3-3，在安装时，燃烧室1套在底座5上，第三密封垫圈3-3的设置保证了底座5和燃烧室1的密封性能。

在进一步的实施例中，如图5所示，底座5采用不锈钢铸造，燃烧器底座5上有两个点火孔有聚四氟乙烯绝缘材料作为底座，与金属棒15连接，在形成电路的同时防止电路短路；金属棒15上套有绝缘陶瓷套16，套在金属棒15的下部，并用压簧18隔开，用紧固旋片19固定，两根金属棒15通过电阻丝20连接，电阻丝20被紧固旋片19固定；从而形成通路。燃烧室1的燃烧底座5上安装样品柱23，并在样品柱23上安装冷凝盘22方便样品收集，在样品柱23的中心开有凹槽，方便燃料料柱安装。

将CCD摄像机和透明高压燃烧室1联用，能准确测量固体推进剂的燃烧特性。通过CCD摄像机跟踪记录燃料的燃烧过程，并通过温度和压力双重监测判断燃料的着火特性，这样既可以测量着火延迟时间，同时可以观察燃烧过程，而可拆卸底座5方便燃烧产物收集。同时，该装置可以在探究不同配方下固体燃料的燃烧效率及着火特性的同时，耐高压的密封燃烧室1可以探究气氛等影响因素对燃烧的影响，从而从多角度探究固体推进剂的燃烧特性。

该高压透明燃烧室四面侧壁均有视窗，方便CCD摄像机拍摄；装置装有压力传感器9和热电偶12，从压力及温度两方面探究固体燃料的着火延迟时间及燃烧时长等；电阻丝20点火保证样品燃烧；冷凝盘22方便收集产物，方便燃烧效率等分析；加热带11保证整个装置不会出现因冷凝导致产物堵塞管道的问题；燃烧室1内压力可调，装置进气在、排期自动化，方便快捷；可拆卸底座5方便样品安装及电阻丝20更换等；装置可承受1000Mpa高压，满足各种高压试验条件；整个燃烧室均可拆卸，方便清洗及维修。

在本发明的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对上述零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。

Claims (10)

1.一种可视燃烧室，其特征在于，包括：底座（5）和燃烧室（1），所述燃烧室（1）为底端开口的筒体，所述燃烧室（1）的开口端和所述底座（5）可拆卸连接，所述底座（5）的顶面和所述燃烧室（1）之间形成密封燃烧区域；

所述底座（5）的顶面固定有样品柱（22），所述样品柱（22）的中心设有放置样品的凹槽，所述底座（5）的顶面对称设有两个点火孔，每个所述点火孔内均插接有一金属柱（15），两根所述金属柱（15）之间固定有电阻丝（20），所述电阻丝（20）用于点燃凹槽中的样品；

所述燃烧室（1）的侧面的均布有多个连接件，多个所述连接件在同一水平面上，所述连接件和所述燃烧室（1）相连通，其中一个所述连接件上固定有摄像机，所述摄像机用于观测所述凹槽中的样品。

2.根据权利要求1所述的可视燃烧室，其特征在于，所述燃烧室的形状为圆筒状，所述连接件有四个，其余三个所述连接件上安装有光源。

3.根据权利要求1所述的可视燃烧室，其特征在于，所述连接件为圆柱状，所述连接件外侧设有外螺纹，所述连接件上螺纹连接有视窗压盖（2）。

4.根据权利要求1所述的可视燃烧室，其特征在于，所述连接件内设有两级阶梯孔，所述阶梯孔内连接有石英玻璃（4）。

5.根据权利要求1所述的可视燃烧室，其特征在于，所述燃烧室（1）的顶端连通有排气管（10），所述排气管（10）上连接有第一电子阀门（7-2）；

所述燃烧室（1）侧面的底端连通有导气管（8），所述导气管（8）上连接有第二电子阀门（7-1）。

6.根据权利要求5所述的可视燃烧室，其特征在于，所述底座（5）上固定有压力传感器（9），所述压力传感器（9）的工作端位于所述密封燃烧区域内。

7.根据权利要求1所述的可视燃烧室，其特征在于，所述燃烧室（1）的外表面包裹有加热带（11）。

8.根据权利要求1所述的可视燃烧室，其特征在于，还包括热电偶（12），所述底座（5）的顶面上对称设有两个测温孔，所述热电偶（12）的两根电阻丝分别连接在两个所述测温孔内，所述热电偶用于测量凹槽中的样品。

9.根据权利要求1所述的可视燃烧室，其特征在于，所述燃烧室（1）底端的开口为阶梯式开口，所述开口的内壁上均布有连接凹槽（14）；

所述底座（5）的外周上均布有和所述连接凹槽相适配的连接卡口（141），所述连接卡口（141）和所述连接凹槽（14）卡合连接。

10.根据权利要求1所述的可视燃烧室，其特征在于，所述样品柱（23）的外周固定有冷凝盘（22）。