CN114910602B - 一种用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构，单向气阀安装在提升阀端盖的外端三路注气管道口上，用于给整个装置注气，气缸与卡板一起安装在提升阀端盖上用于控制阀轴的开启与闭合。本体一端是点火堵头，点火头安装在点火堵头上，且伸向本体内部，用于点燃内部气体，为了保证燃烧室密闭效果，在点火线和点火头之间增加了承压航插，点火线通过承压航插连接到内部点火头，本体另一端安装泄压堵头，泄压阀安装在泄压堵头外端用于气体燃烧结束后释放燃烧室内部压力。本体上设有两个压力传感器和两个温度探头，用于测试气体燃烧过程中的温度和压力变化。
Description
技术领域
本发明涉及氢能发射技术研究领域。具体涉及一种用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构。
背景技术
多年来，火炮发射技术不断寻求大幅增大发射初速的技术途径，火炮发射技术本质上是利用高温高压燃气膨胀做功、发射高速弹丸的技术，但是由于固体火药发射药燃烧生成物自身分子量等物理性能限制，火药膛内燃烧时除推动弹丸做功外还要对自身加速，因此其滞止声速在1.6-3.3km/s之间，为了降低发射药的分子质量，提高弹丸初速，采用低分子量的氢气等轻质气体作为工质使弹丸获得极高初速，其本质是利用氢等轻质气体与氧混合燃烧形成高温高压轻质气体膨胀做功获得极高初速的发射技术，有望为大幅提高初速提供一种新的解决途径。因此设计一种集注气、点火、测温、测压、泄压等多种功能于一体的用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构是十分必要的。
发明内容
本发明通过设置在本体一端的提升阀端盖7上的单向阀连接阀轴，连接到燃烧室，通过设置在本体上的点火线点燃腔体内部的点火头，点燃注入的可燃物气体，通过压力传感器和温度传感器，测试气体在不同温度、不同浓度、不同压力下的燃烧特性进行研究。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构，包括燃烧室本体，本体内部设置燃烧室，所述本体一端固定设置有点火堵头，点火堵头位于本体内部，点火堵头靠近燃烧室一侧与本体连接，点火堵头另一端侧壁与本体之间设置有第一压筒，第一压筒远离燃烧室一侧连接提升阀端盖，提升阀端盖固定连接在本体上，提升阀端盖通过第一压筒压紧点火堵头，第一单向阀安装在提升阀端盖上的注气孔位置上，注气孔连接设置在提升阀端盖的第一阀轴，第一阀轴通过提升阀端盖和点火堵头上设置的通孔连接到燃烧室，第二单向阀安装在提升阀端盖上的另一个注气孔位置上，注气孔连接设置在提升阀端盖的第二阀轴，第二阀轴通过提升阀端盖和点火堵头上设置的通孔连接到燃烧室，提升阀端盖中心设置有通孔，通孔连通点火堵头中心设置的中心孔，通孔和中心孔内设置有点火线，点火线一端设置在提升阀端盖外侧，另一端连接固定在设置在点火堵头燃烧室一侧的承压航插上，承压航插另一端连接点火头，点火头位于燃烧室内，所述本体上通过螺栓连接压力传感器和温度传感器，压力传感器和温度传感器延伸到燃烧室内。
所述本体另一端部固定设置有泄压堵头，泄压堵头位于本体内部，泄压堵头靠近燃烧室一侧与本体连接，泄压堵头另一端侧壁与本体之间设置有第二压筒，第二压筒远离燃烧室一侧连接加压法兰，加压法兰固定连接在本体上，泄压堵头通过第二压筒压紧点火堵头，泄压堵头中间固定安装泄压阀，泄压阀另一端通过在泄压堵头上设置的中间孔连接到燃烧室内。
所述的本体上通过螺钉固定安装第一卡板，第一卡板上固定安装第一气缸，第一气缸的活动头连接第一长叉接头，第一长叉接头连接第一长杆，第一长杆另外一端通过第一钢叉接头连接第一阀轴，第一钢叉接头通过销轴和第一长杆活动连接。
所述的第一长杆靠近第一钢叉接头的一端设置有第一支座，第一支座一端固定在提升阀端盖上，另一端通过杠杆轴活动连接在第一长杆上。
所述的本体相对于第一卡板另一侧上通过螺钉固定安装第二卡板，第二卡板上固定安装第二气缸，第二气缸的活动头连接第二长叉接头，第二长叉接头连接第二长杆，第二长杆另外一端通过第二钢叉接头连接第二阀轴，第二钢叉接头通过销轴和第二长杆活动连接。
所述的第二长杆靠近第二钢叉接头的一端设置有第二支座，第二支座一端固定在提升阀端盖上，另一端通过杠杆轴活动连接在第二长杆上。
所述的点火堵头和本体之间，泄压堵头和本体之间设置有轴向密封环。
所述的点火堵头靠近腔体侧与本体相邻处设置有面环槽，面环槽内布置有密封圈；泄压堵头靠近腔体侧设置有面环槽，面环槽内布置有密封圈。
所述的点火头数量至少为两个，至少为两个的点火头串联设置。
通过本发明，可以通过在腔体上设置的传感器和温度传感器，测试气体在不同温度、不同浓度、不同压力下的燃烧特性进行研究，实现了注气、点火、测温、测压、泄压等多种功能于一体。
附图说明
图1是本成果用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构正剖视图。
图2是本成果用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构左视图。
图3是本成果用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构俯视图。
图4是本发明用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构的立体效果。
其中：1．第一单向阀，27．第二单向阀，2.螺塞环，3.第一阀轴，28. 第二阀轴,4.第一钢叉接头，41.第二钢叉接头,5.销轴,6.大螺钉，7.提升阀端盖,8.第一压筒，30.第二压筒,9.本体,10.第一轴向密封环,11.第一端面密封环，12.压力传感器,13.加压法兰,14.泄压阀,15.泄压堵头，16.第二端面密封环,17.点火头，18.温度传感器，19.承压航插，20.点火堵头, 21.第一长杆，211.第二长杆，22.第一卡板，221.第二卡板，23.第一支座，231.第二支座，24.第一气缸，28.第二气缸，25.第一长叉接头，251.第二长叉接头，26.杠杆轴。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
一种用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构，包括燃烧室本体9，本体9内部设置燃烧室，所述本体9一端固定设置有点火堵头20，点火堵头2位于本体9内部，点火堵头20靠近燃烧室一侧与本体9连接，点火堵头20另一端侧壁与本体之间设置有第一压筒8，第一压筒8远离燃烧室一侧连接提升阀端盖7，提升阀端盖7使用大螺栓固定连接在本体9上，提升阀端盖7通过第一压筒8进行压紧点火堵头20，第一压筒8通过螺栓固定在本体9上，第一单向阀1安装在提升阀端盖7上的注气孔位置上，第一阀轴3大头端通过螺塞环2固定在提升阀端盖7上，第一阀轴3小头端穿过提升阀端盖7和点火堵头20上设置的通孔延伸要燃烧室内，安装有第一单向阀1的注气孔连接设置在提升阀端盖7的第一阀轴3所在的通孔，第一阀轴3通过提升阀端盖7和点火堵头20上设置的通孔连接到燃烧室，第一单向阀1连通设置有第一阀轴3的通孔，第二单向阀27安装在提升阀端盖7上的另一个注气孔位置上，该注气孔连通设置有第二阀轴29的通孔，在提升阀端盖7的第二阀轴29，第二阀轴29通过提升阀端盖7和点火堵头20上设置的通孔连接到燃烧室，第一阀轴3所在的通孔连接第一单向阀1所在的通孔，可以往燃烧室注入气体；同样，第二阀轴29所在的通孔连接第二单向阀27所在的通孔，可以往燃烧室注入气体，第一阀轴3燃烧室端压紧后，可以阻止燃烧室内的气体和第一阀轴所在的通孔连通；同样，第二阀轴29燃烧室端压紧后，可以阻止燃烧室内的气体和第二阀轴所在的通孔连通。提升阀端盖7中心设置有通孔，通孔连通点火堵头20中心设置的中心孔，通孔和中心孔内设置有点火线，点火线一端设置在提升阀端盖7外侧，另一端连接固定在点火堵头20燃烧室一侧的承压航插19上，承压航插19另一端连接点火头17，由于内部压力大，承压航插19一是用来密封，二是通过点火线给点火头17通电，点火头17位于燃烧室内，至少两个点火头17串联后固定连接在点火堵头20的靠近燃烧室一端。
点火堵头20靠近燃烧室一侧与本体9相邻处设置有面环槽，面环槽的数量为两个，面环槽内布置有密封圈，密封圈为第一密封圈11和第二密封圈16，第一密封圈11靠近第二密封圈16外侧；同样，泄压堵头15靠近腔体侧与本体9相邻处也同样设置有面环槽，面环槽的数量为两个，面环槽内布置有密封圈，密封圈为第三密封圈111和第四密封圈161，第一密封圈111靠近第二密封圈161外侧。
所述本体9另一端部固定设置有泄压堵头15，泄压堵头15位于本体9内部，泄压堵头15靠近燃烧室一侧与本体9连接，泄压堵头15另一端侧壁与本体之间设置有第二压筒30，第二压筒30通过螺栓固定在本体9上，第二压筒30远离燃烧室一侧连接加压法兰13，加压法兰13使用大螺栓固定连接在本体9上，泄压堵头15通过第二压筒30进行压紧点火堵头20，泄压堵头15中间固定安装泄压阀14，泄压阀14另一端通过在泄压堵头15上设置的中间孔连接到燃烧室内。
点火堵头20与本体9之间设置有第一轴向密封环10，同样，泄压堵头15与本体9之间设置也设有第二轴向密封环101。
所述本体9上通过螺栓连接压力传感器12和温度传感器18，压力传感器12和温度传感器18延伸到燃烧室内，温度传感器18布置在压力传感器12对面，并且压力传感器12和温度传感器18的数量分别为两个。
所述的本体9上通过螺钉固定安装第一卡板22，第一卡板22上固定安装第一气缸24，第一气缸24的活动头连接第一长叉接头25，第一长叉接头25连接第一长杆21，第一长杆21另外一端通过第一钢叉接头4连接第一阀轴3，第一钢叉接头4通过销轴和第一长杆21活动连接。
所述的第一长杆21靠近第一钢叉接头4的一端设置有第一支座23，第一支座23一端固定在提升阀端盖7上，另一端通过第一杠杆轴26活动连接在第一长杆21上。
所述的本体9同一端相对于第一卡板22另一侧上通过螺钉固定安装第二卡板221，第二卡板221上固定安装第二气缸28，第二气缸28的活动头连接第二长叉接头251，第二长叉接头251连接第二长杆211，第二长杆211另外一端通过第二钢叉接头41连接第二阀轴29，第二钢叉接头41通过销轴和第二长杆211活动连接。
所述的第二长杆211靠近第二钢叉接头41的一端设置有第二支座231，第二支座231一端固定在提升阀端盖7上，另一端通过第二杠杆轴261活动连接在第二长杆211上。
该结构的工作原理为：试验测试时首先使第一气缸24和第二气缸28收缩，拉紧第一长杆21和第二长杆211，进而拉紧第一阀轴3和第二阀轴29，使整个装置完全密封。注入氢气时，释放第一气缸24，打开第一阀轴3，通过第一单向阀1开始注气，注气过程中要始终保持第二气缸28处于收缩状态，保持第二阀轴29始终处于关闭状态。
氢气注入完毕后，收缩第一气缸24，关闭第一阀轴3，然后释放第二气缸28，打开第二阀轴29，通过第二单向阀27开始注入氧气，注气过程中要始终保持第一气缸24处于收缩状态，保持第一阀轴3始终处于关闭状态，氧气注入完毕后，收缩第二气缸28关闭第二阀轴29。停止注气后第一单向气阀1和第二单向阀27和自动关闭，利用导线和点火头17点燃燃烧室内气体，通过压力传感器12和温度传感器18测试并检测燃烧室内部压力和温度变化情况，并存储相关测试数据，待燃烧室内压力和温度降到安全值以内，释放第一气缸24和第二气缸28，并打开第一阀轴3和第二阀轴29，随后打开泄压阀14，对燃烧室进行排空泄压。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。而且，对于本领域普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理的精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型都在本说明书的范围内。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构，包括燃烧室本体（9），本体（9）内部设置燃烧室，其特征在于：所述本体（9）一端固定设置有点火堵头（20），点火堵头（20）位于本体（9）内部，点火堵头（20）靠近燃烧室一侧与本体（9）连接，点火堵头（20）另一端侧壁与本体之间设置有第一压筒（8），第一压筒（8）远离燃烧室一侧连接提升阀端盖（7），提升阀端盖（7）固定连接在本体（9）上，提升阀端盖（7）通过第一压筒（8）压紧点火堵头（20），第一单向阀（1）安装在提升阀端盖（7）上的注气孔位置上，注气孔连接设置在提升阀端盖（7）的第一阀轴（3），第一阀轴（3）通过提升阀端盖（7）和点火堵头（20）上设置的通孔连接到燃烧室，第二单向阀（27）安装在提升阀端盖（7）上的另一个注气孔位置上，注气孔连接设置在提升阀端盖（7）的第二阀轴（29），第二阀轴（29）通过提升阀端盖（7）和点火堵头（20）上设置的通孔连接到燃烧室，提升阀端盖（7）中心设置有通孔，通孔连通点火堵头（20）中心设置的中心孔，通孔和中心孔内设置有点火线，点火线一端设置在提升阀端盖（7）外侧，另一端连接固定在设置在点火堵头（20）燃烧室一侧的承压航插（19）上，承压航插（19）另一端连接点火头（17），点火头（17）位于燃烧室内，所述本体（9）上通过螺栓连接压力传感器（12）和温度传感器（18），压力传感器（12）和温度传感器（18）延伸到燃烧室内。
2.如权利要求1所述的一种用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构，其特征在于：所述本体（9）另一端部固定设置有泄压堵头（15），泄压堵头（15）位于本体（9）内部，泄压堵头（15）靠近燃烧室一侧与本体（9）连接，泄压堵头（15）另一端侧壁与本体之间设置有第二压筒（30），第二压筒（30）远离燃烧室一侧连接加压法兰（13），加压法兰（13）固定连接在本体（9）上，泄压堵头（15）通过第二压筒（30）压紧点火堵头（20），泄压堵头（15）中间固定安装泄压阀（14），泄压阀（14）另一端通过在泄压堵头（15）上设置的中间孔连接到燃烧室内。
3.如权利要求1所述的一种用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构，其特征在于：所述的本体（9）上通过螺钉固定安装第一卡板（22），第一卡板（22）上固定安装第一气缸（24），第一气缸（24）的活动头连接第一长叉接头（25），第一长叉接头（25）连接第一长杆（21），第一长杆（21）另外一端通过第一钢叉接头（4）连接第一阀轴（3），第一钢叉接头（4）通过销轴和第一长杆（21）活动连接。
4.如权利要求3所述的一种用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构，其特征在于：所述的第一长杆（21）靠近第一钢叉接头（4）的一端设置有第一支座（23），第一支座（23）一端固定在提升阀端盖（7）上，另一端通过杠杆轴活动连接在第一长杆（21）上。
5.如权利要求1所述的一种用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构，其特征在于：所述的本体（9）相对于第一卡板（22）另一侧上通过螺钉固定安装第二卡板（221），第二卡板（221）上固定安装第二气缸（28），第二气缸（28）的活动头连接第二长叉接头（251），第二长叉接头（251）连接第二长杆（211），第二长杆（211）另外一端通过第二钢叉接头（41）连接第二阀轴（29），第二钢叉接头（41）通过销轴和第二长杆（211）活动连接。
6.如权利要求5所述的一种用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构，其特征在于：所述的第二长杆（211）靠近第二钢叉接头（41）的一端设置有第二支座（231），第二支座（231）一端固定在提升阀端盖（7）上，另一端通过杠杆轴活动连接在第二长杆（211）上。
7.如权利要求2所述的一种用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构，其特征在于：所述的点火堵头（20）和本体（9）之间，泄压堵头（15）和本体（9）之间设置有轴向密封环。
8.如权利要求2所述的一种用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构，其特征在于：所述的点火堵头（20）靠近腔体侧与本体（9）相邻处设置有面环槽，面环槽内布置有密封圈；泄压堵头（15）靠近腔体侧设置有面环槽，面环槽内布置有密封圈。
9.如权利要求1所述的一种用于氢氧密闭爆发研究的高压燃烧室结构，其特征在于：所述的点火头（17）数量至少为两个，至少为两个的点火头串联设置。
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| CN114047286A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-15 | 西北工业大学 | 一种模块化富氧富燃燃气特性测试装置 |
-
2022
- 2022-04-14 CN CN202210389932.4A patent/CN114910602B/zh active Active
Patent Citations (7)
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| CN114047286A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-02-15 | 西北工业大学 | 一种模块化富氧富燃燃气特性测试装置 |
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