CN112879903B - 一种用于定容燃烧弹内部的燃烧加热升温装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种定容燃烧弹的加热装置及方法，装置包括内部外腔外焊接板，焊接安装在定容燃烧弹内部，与定容燃烧弹组成外腔；外腔在定容燃烧弹上预留有进排气接口，点火装置接口和可燃气体喷射器预留接口，鼓风机预留接口，通过向空气腔通入可燃气体和空气的混合物，然后点燃可燃气体通过燃烧加热的方式达到实验计划温度，然后把外腔抽为真空，从而达到快速且高效的加热且保温的目的。

Description

一种用于定容燃烧弹内部的燃烧加热升温装置及方法
技术领域
本发明涉及内燃机领域，属于定容燃烧弹加热技术领域，具体为一种用于定容燃烧弹内部的燃烧加热升温装置及方法。
背景技术
日益严峻的能源危机问题和国家政策的高标准对内燃机技术提出了新的挑战，提高燃烧性能和改进内燃机的排放，需要对燃油的喷雾和燃烧特性进行充分的掌握，进而才能改进发动机缸内的燃烧过程，而定容燃烧弹则是研究内燃机缸内喷雾与燃烧的重要工具，主要模拟发动机上止点前后的喷雾和燃烧状态。发动机工作时，内部火焰温度高达2000℃，压力达到100bar以上，因此定容燃烧弹内部必须建立高温高压的环境，因此需要对定容燃烧弹内部环境进行加热并保温，来模拟内燃机上止点附近的环境状态。
目前定容燃烧弹加热系统多采用外部直接加热，加热效率低，损耗大，因此有必要进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于定容燃烧弹内部的燃烧加热升温装置及方法，以解决上述背景中提出的问题。
本发明提供的一种用于定容燃烧弹内部的燃烧加热升温装置及方法，包括定容燃烧弹、鼓风机、温度传感器、点火装置、进排气管、外腔焊接板、真空泵、可燃气体喷射器。
需要指出：本发明描述中外腔为夹层燃烧加热腔，定容燃烧弹高温实验腔为内腔。
其中，所述的可燃气体喷射器预留接口均布于定容燃烧弹底面的4个斜切面上，该斜切面所在平面和底面所在平面夹角为45°～50°；每个斜面上有3个可燃气体喷射器预留接口，每个可燃气体喷射器预留接口直径15～18mm，且以斜面中心为基准靠近底面边线20～25mm并居中分布，每个斜面上的可燃气体喷射器预留接口间距30～35mm，用于安装可燃气体发射器，向外腔内通入可燃气体。
其中，所述的4个鼓风机预留接口直径为18～25mm，分别位于底面的4个斜切面上的中心处，斜切面所在平面和底面所在平面所成夹角为50°～60°。温度传感器分布安装于定容燃烧弹内腔内侧。
其中，所述的排气口预留接口，位于上表面的4个斜切面上，斜切面所在平面和上表面所在平面夹角为45°～60°；每个斜切面上有4个排气孔预留接口，每个排气孔直径18～20mm，且以斜面中心为基准分散分布，每个排气孔间距30～50mm。
其中，所述的预留点火装置接口位于可燃气体喷射器预留接口所在斜面中的其中一个接口的上方25mm～30mm处,直径为15mm～20mm。
其中，所述的外腔焊接板由预留有光学观察窗口的圆筒和支撑棱焊接而成，支撑棱的厚度为5mm～8mm，高度为7mm～10mm；支撑棱和预留有光学观察窗口的圆筒接触面的两条边线之间的距离为厚度。支撑棱由横截面形状要为圆形或椭圆形的圆环加工而成，其内直径要大于预留有光学观察窗口2的圆筒上预留光学光学观察窗口1～2mm，焊接前要将支撑棱进行弯曲加工，使圆环的一面能和预留有光学观察窗口2的圆筒侧面相贴合无缝隙，另一面和定容燃烧弹内壁面相贴合无缝隙，外腔焊接板可由薄钢板制成。外腔焊接板与定容燃烧弹接触面焊接起来，形成外腔。
其中，真空泵通过T型管和定容燃烧弹上的其中一个预留排气口相连，用于当外腔气体燃烧加热到实验计划温度时停止加热后，将外腔内抽为真空，减少热量散失，从而达到保温的效果。
本发明的使用方法包括以下步骤：
A、首先通过可燃气体喷射器向外腔内持续通入可燃气体。
B、然后通过点火装置进行点燃，同时通过鼓风机向外腔内通入空气以保证持续喷入的可燃气体能够持续燃烧。
C、当定容燃烧弹内的温度达到实验计划温度时停止可燃气体的喷射。温度由温度传感器获取。
D、打开真空泵和T型管连接处开关，利用真空泵将外腔内抽为真空状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明采用的燃烧加热方式能够实现对定容燃烧弹内部环境快速且高效的加热，提高了加热效率。
(2)本发明使用的外腔结构，由外腔焊接板焊接在定容燃烧弹的内部，并在四周均匀布置可燃气体喷射器，相比定容燃烧弹外部加热方式，能对内腔进行更加快速又均匀的加热。
(3)本发明采用的外腔结构，在完成燃烧加热后，将外腔抽为真空状态后，要远远低于无外腔结构的弹体材料的导热系数，能起到一定的保温效果，能有效防止热量的流失。
附图说明
图1为本发明外腔焊接板已焊接在定容燃烧弹内部的整体结构示意图
图2为本发明外腔焊接板已焊接在定容燃烧弹内部的结构剖面示意图
图3为本发明的定容燃烧弹上外腔的可燃气体喷射器、点火装置预留接口和鼓风机预留接口布置示意图
图4为本发明的定容燃烧弹上外腔的可燃气体喷射器和点火装置预留接口剖面示意图
图5为外腔在定容燃烧弹上排气口布置示意图
图6为鼓风机、真空泵和T型管接口示意图
图7为外腔焊接板-预留有光学观察窗口2的圆筒和支撑棱示意图
具体实施方式
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
应当指出，本申请的实施并不局限于下面的实例，对本申请所做的任何形式上的变通或改变将落入本发明的保护范围。
请参考图1和图2，本发明提供了一种技术方案：一种用于定容燃烧弹内部燃烧加热升温装置及方法，燃烧加热升温装置包括外腔外焊接板1、定容燃烧弹5、预留光学窗口视窗2、预留第一鼓风机接口11、预留第二鼓风机接口12、预留第三鼓风机接口13、预留第四鼓风机接口14，预留点火装置接口10、预留第一排气口接口15、预留第二排气口接口16，预留第一可燃气体喷射器接口6、预留第二可燃气体喷射器接口7、预留第三可燃气体喷射器接口8、预留第四可燃气体喷射器接口9，所述外腔焊接板1和定容燃烧弹5通过预留焊接处4焊接固定在一起，形成外腔，其中外腔焊接板由预留有光学观察窗口的圆筒和支撑棱焊接组成。鼓风机预留第一接口11、鼓风机预留第二接口12、鼓风机预留第三接口13、鼓风机预留第四接口14和鼓风机连接，排气口通过T型管和真空泵连接，点火装置预留接口10和点火装置连接。
工作原理：本发明的使用方法包括以下步骤：
A、首先通过可燃气体喷射器向外腔内持续通入可燃气体。
B、然后通过点火装置进行点燃，同时通过鼓风机向外腔内通入空气以保证持续喷入的可燃气体能够持续燃烧。
C、当定容燃烧弹内腔的温度达到实验计划温度时停止可燃气体的喷射。
D、打开真空泵和T型管连接处开关，关闭T型管另一侧开关和预留第一排气口接口15、预留第二排气口接口16的开关，利用真空泵将外腔内抽为真空状态。
综上所述，本发明工作原理简单，能够实现对定容燃烧弹的快速高效加热，并同时起到很好的保温效果。
上述描述为本发明的实施例，但不局限于该实施例，凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种用于定容燃烧弹内部的燃烧加热升温装置，包括外腔焊接板、定容燃烧弹、预留光学窗口视窗、预留第一鼓风机接口、预留第二鼓风机接口、预留第三鼓风机接口、预留第四鼓风机接口，预留点火装置接口、预留第一排气口接口、预留第二排气口接口，预留第一可燃气体喷射器接口、预留第二可燃气体喷射器接口、预留第三可燃气体喷射器接口、预留第四可燃气体喷射器接口；
可燃气体喷射器预留接口均布于定容燃烧弹底面的4个斜切面上，该斜切面所在平面和底面所在平面夹角为45°～50°；每个斜面上有3个可燃气体喷射器预留接口，即第一可燃气体喷射器接口包括3个可燃气体喷射器预留接口，其余类推，均包括3个可燃气体喷射器预留接口；每个可燃气体喷射器预留接口直径15～18mm，且距离底面边线20～25mm，相邻可燃气体喷射器预留接口间距30～35mm；
4个鼓风机预留接口直径为18～25mm，分别位于底面的4个斜切面上的中心处，斜切面所在平面和底面所在平面所成夹角为50°～60°；
外腔焊接板由预留有光学观察窗口的圆筒和支撑棱焊接而成，支撑棱的厚度为5mm～8mm，高度为7mm～10mm；支撑棱和预留有光学观察窗口的圆筒接触面的两条边线之间的距离为厚度；
支撑棱由横截面形状要为圆形或椭圆形的圆环加工而成，其内直径要大于预留有光学观察窗口的圆筒上预留光学观察窗口1～2mm，焊接前要将支撑棱进行弯曲加工，使圆环的一面能和预留有光学观察窗口的圆筒侧面相贴合无缝隙，另一面和定容燃烧弹内壁面相贴合无缝隙，以保证焊接质量；外腔焊接板与定容燃烧弹接触面焊接起来，形成外腔；
预留第一鼓风机接口、预留第二鼓风机接口、预留第三鼓风机接口、预留第四鼓风机接口用于和鼓风机相连，预留第一排气口接口、预留第二排气口接口都通过排气管排除废气，并在排气管上带有开关，其中一个排气管通过T型管和真空泵相连，预留点火装置接口和点火装置相连，用于点燃外腔内的可燃气体和空气的混合物，预留第一可燃气体喷射器接口、预留第二可燃气体喷射器接口、预留第三可燃气体喷射器接口、预留第四可燃气体喷射器接口和可燃气体喷射器相连，保证能够持续向外腔内通入可燃气体。
2.根据权利要求1所述的一种用于定容燃烧弹内部的燃烧加热升温装置，其特征在于外腔在定容燃烧弹上的排气口预留接口，位于上表面的4个斜切面上，斜切面所在平面和上表面所在平面夹角为45°～60°；每个斜切面上有4个排气孔预留接口，每个排气孔直径18～20mm，且相邻排气孔间距30～50mm。
3.根据权利要求1所述的一种用于定容燃烧弹内部的燃烧加热升温装置，其特征在于预留点火装置接口位于任意可燃气体喷射器接口的上方25mm～30mm处,直径为15mm～20mm。
4.应用如权利要求1所述装置的方法，其特征在于：
A、首先通过可燃气体喷射器向外腔内持续通入可燃气体；
B、然后通过点火装置进行点燃，同时通过鼓风机向外腔内通入空气以保证持续喷入的可燃气体能够持续燃烧；
C、当定容燃烧弹内的温度达到实验计划温度时停止可燃气体的喷射；温度值由安装在内腔内的温度传感器获取；
D、打开真空泵和T型管连接处开关，关闭T型管另一侧开关和预留第一排气口接口、预留第二排气口接口的开关，利用真空泵将外腔内抽为真空状态。
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