CN202370726U - 适用于气体燃料的顶置火花塞式火焰破碎燃烧装置 - Google Patents

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Abstract

一种适用于气体燃料的顶置火花塞式火焰破碎燃烧装置，属于燃烧领域。在燃烧装置本体上设置有进排气阀，在装置上安装压力传感器和温度传感器；本体顶端的中心开有火花塞套安装孔，在火花塞套安装孔的上半部安装上火花塞套，并且上火花塞套与火花塞通过螺纹连接；在火花塞套安装孔的下半部安装下火花塞套，同时下火花塞套内部套有金属网；下火花塞套的上表面与上火花塞套的下表面压紧密封；下火花塞套、上火花塞套，金属网和火花塞四者共同组成火焰破碎发生装置。采用下火花塞套和金属网时，火花塞顶部点火后，火球传播到通过金属网时发生破碎，实现气体快速燃烧。不采用火花塞套和金属网时，燃烧装置可进行气体层流燃烧特性的研究。

Description

适用于气体燃料的顶置火花塞式火焰破碎燃烧装置
技术领域
本实用新型涉及一种适用于气体燃料的顶置火花塞式火焰破碎燃烧装置，主要用于对各种气体燃料进行火焰破碎快速燃烧的可视化研究。进而对实际应用的内燃机的性能进行优化，属于内燃机燃烧研究领域。 
背景技术
国内外现有研究气体燃料燃烧特性的模拟装置主要为定容燃烧弹或定容燃烧室，燃料和气体在此封闭空间内混合燃烧。而现有气体定容燃烧室的主要不足在于只能对气体燃料的层流燃烧速度等进行研究。已有燃烧室大多为火花塞顶置点火或电极中心点火，火焰呈现球形自由发展，没有固定装置对火球表面做任何改变，很难探讨火球表面褶皱程度对气体快速燃烧所起的作用，尽管燃烧室形状可变，而实质内部燃烧过程大致一样，形式单一。 
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服了现有定容燃烧室的用途单一，在实现层流燃烧的基础上，提出一种可实现火焰破碎燃烧从而实现快速燃烧的燃烧装置。在不加火焰破碎燃烧发生装置时，就是一个常见的一体式的燃烧室，可对气体燃料的层流燃烧特性进行研究；在加入破碎燃烧发生装置时，火焰可通过细格金属网发生火焰破碎，从而实现火焰破碎快速燃烧。为研究气体燃料燃烧以及湍流燃烧提供借鉴。 
为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。适用于气体燃料的顶置火花塞式火焰破碎燃烧装置，特征在于：其包括燃烧装置本体6、端盖1、设置在燃烧装置本体6和端盖1上的可视化窗口13、下火花塞套8、上火花塞套10、金属网12，其中燃烧装置本体6与端盖1通过螺纹4连接，燃烧装置本体6和端盖1上的可视化窗口13对齐，可视化窗口13中安装有石英玻璃2，燃烧装置本体6与石英玻璃2围成燃烧室；在燃烧装置本体6上设置有进排气阀7，在燃烧装置本体6上安装压力传感器3以及温度传感器11；本体6顶端的中心开有火花塞套安装孔9，在火花塞套安装孔9的上半部安装上火花塞套10，并且上火花塞套10与火花塞14通过螺纹连接；在火花塞套安装孔9的下半部安装下火花塞套8，同时下火花塞套8内部套有金属网12，火花塞14伸入到下火花塞套8中，金属网12覆盖在火花塞14的表面；下火花塞套8的上表面与上火花塞套10的下表面压紧密封；下火花塞套8、上火花塞套10、金属网12和火花塞14四者共同组成火焰破碎发生装置。 
火焰破碎发生装置中的金属网12位置和密度可调。 
下火花塞套8和金属网12可拆卸。 
燃烧室形状为圆柱形。 
本装置的工作过程主要依赖于火焰破碎发生装置的变化，如图1和图4所示： 
1、当采用火花塞套8和金属网12时。 
1）将火焰破碎燃烧装置（图4）安装到火花塞套安装孔9上，如图1所示。 
2）进行气体燃烧特性试验时，通过排气阀7将燃料气体充进燃烧室，静置。 
3）金属网12的位置及网格密度可调，根据试验的需要，增大或减小网格的密度，形成火球表面不同程度的褶皱。金属网的位置可调，增大或减小金属网的半径，探讨不同位置时，火球在不同半径时出现破裂的燃烧情况，检测气体燃烧速度的变化。 
4）火花塞14点火形成火核，火焰前锋面呈球形发展，当发展到通过金属网12的时候，平面的火焰前锋会被网格切割，使平整的火球表面破裂，达到增大火焰前锋面面积的目的，加速气体燃烧。 
5）通过压力传感器3实时采集燃烧产生的压力。 
6）燃烧结束，通过进排气阀7将废气抽出。 
2、当不采用下火花塞套8和金属网12时，装置如图5所示。 
1）将由上火花塞套10和火花塞14组成的燃烧装置（图5）安装到火花塞套安装孔9，装配结果如图2所示。 
2）燃料气体通过进排气阀7进气，静置混合气。 
3）火花塞14点火，火核形成，气体燃料层流燃烧，火球表面平滑呈球形无阻碍传播。 
4）通过压力传感器3实时采集燃烧产生的压力。 
5）燃烧结束后废气通过进排气阀7被抽出。 
该装置的优点在于：1.专门对该装置设计分开式的两个火花塞套和独立金属网，拆卸更换方便灵活，可根据试验需求实现两种不同燃烧过程的模拟，达到在一个装置上实现两种用途的目的。用于快速燃烧或层流燃烧的研究。2.燃烧室的结构为圆柱形，利于火焰传播扩散。 
本装置是一种用于研究火焰快速燃烧的装置，利用固定装置实现火焰破碎加快气体燃烧的研究，用途多样。对于动态实现气体湍流的定容燃烧装置而言，该装置更稳定，可抓住主要因素（网格位置，网格半径，网格密度），结合高速摄影和压力信号采集分析找出这些影响因素之间的内在联系，进而得到可燃气体的燃烧特性，火焰破裂还可以对于湍流燃烧的研究提供一些参考数据。 
附图说明
图1为顶置火花塞式火焰破碎燃烧装置装配图； 
图2为带有上火花塞套和火花塞的系统装配图； 
图3为燃烧装置本体剖视图； 
图4为火焰破碎发生装置组装图； 
图5为上火花塞套和火花塞的组装图； 
图6为上火花塞套主视图； 
图7为上火花塞套俯视图； 
图8为下火花塞套主视图； 
图9为下火花塞套俯视图； 
图10为金属网示意图； 
图11为火花塞示意图； 
图12为螺栓示意图； 
图13为石英玻璃示意图； 
图14为压力传感器示意图； 
图15为温度传感器示意图。 
图中：1-端盖；2-石英玻璃；3-压力传感器；4-螺栓；5-支撑板；6-燃烧装置本体；7-进排气阀；8-下火花塞套；9-火花塞套安装孔；10上火花塞套；11-温度传感器；12-金属网；13-可视化窗口；14-火花塞。 
具体实施方式
下面结合附图1至5和具体实施方式对于本实用新型作进一步的说明： 
基于本实用新型的特点，主要两种实施方法。一种是安装下火花塞套8和金属网12，用于探讨火焰破碎燃烧的特性。另一种为不安装下火花塞套8和金属网12，用于研究气体层流燃烧特性。 
下面结合图1至图5详细说明安装火花塞套和金属网的实施例。 
本实例主要有装置本体6，端盖1，石英玻璃2，上火花塞套10，下火花塞套8等组成。本体6在顶面中心开有火花塞套安装孔9，用于安装火花塞套。在火花塞套安装孔9的上半部安装上火花塞套10，并且上火花塞套10与火花塞14通过螺纹连接；在火花塞套安装孔9的下半部安装下火花塞套8，同时下火花塞套8内部套有金属网12。下火花塞套8的上表面与上火花塞套10的下表面压紧密封。下火花塞套8、上火花塞套10，金属网12和火花塞14四者共同组成火焰破碎发生装置，如图4所示。在火花塞安装孔9的旁边安装温度传感器11，在燃烧装置本体6的后部中心装有进排气阀7，本体6圆端面下端中心安装压力传感器3，与火花塞套安装孔9中心线同轴。本体6前端和端盖1开有相同尺寸的可视化窗口13，端盖1和石英玻璃2通过螺栓4与弹体本体6压紧密封，石英玻璃2夹在端盖1与装置本体6之间，密封面处用耐高温高压的氟橡胶密封垫来密封，本体6设计足够宽度的支撑板5，用以支撑装配好的整个系统。具体如图1所示。 
燃烧装置本体内部为半径50mm，高100mm的圆柱形。火花塞套安装螺纹孔9半径为15mm，如图3所示。 
根据火焰破碎燃烧装置的特点，选择所需适合的网格密度或位置设计试验方案。 
当不安装下火花塞套8和金属网12时候的实施例如图2所示。 
试验中如需探讨气体层流燃烧特性，只需将火焰破碎发生装置中的下火花塞套8和金属网12取下，装配如图5所示。然后将上火花塞套10，火花塞14安装到火花塞安装孔9的上半部，无需更改其他装配，具体详细装配如图2所示。燃烧装置此时可做为统一式燃烧室，火花塞顶置点火，火球即可无阻碍自由发展扩散。 
图6至15为一些具体零部件的结构图，其中图6为上火花塞套主视图，图7为上火花塞套俯视图，图8为下火花塞套主视图，图9为下火花塞套俯视图，图10为金属网示意图，图11为火花塞示意图，图12为螺栓示意图，图13为石英玻璃示意图，图14为压力传感器示意图，图15为温度传感器示意图。 

Claims (4)

1.适用于气体燃料的顶置火花塞式火焰破碎燃烧装置，特征在于：其包括燃烧装置本体（6）、端盖（1）、设置在燃烧装置本体（6）和端盖（1）上的可视化窗口（13）、下火花塞套（8）、上火花塞套（10）、金属网（12），其中燃烧装置本体（6）与端盖（1）通过螺纹（4）连接，燃烧装置本体（6）和端盖（1）上的可视化窗口（13）对齐，可视化窗口（13）中安装有石英玻璃（2），燃烧装置本体（6）与石英玻璃（2）围成燃烧室；在燃烧装置本体（6）上装有进排气阀（7），在燃烧装置本体（6）上安装压力传感器（3）以及温度传感器（11）；本体（6）顶端的中心开有火花塞套安装孔（9），在火花塞套安装孔（9）的上半部安装上火花塞套（10），并且上火花塞套（10）与火花塞（14）通过螺纹连接；在火花塞套安装孔（9）的下半部安装下火花塞套（8），同时下火花塞套（8）内部套有金属网（12），火花塞（14）伸入到下火花塞套（8）中，金属网（12）覆盖在火花塞（14）的表面；下火花塞套（8）的上表面与上火花塞套（10）的下表面压紧密封；下火花塞套（8）、上火花塞套（10）、金属网（12）和火花塞（14）四者共同组成火焰破碎发生装置。
2.根据权利要求1所述的适用于气体燃料的顶置火花塞式火焰破碎燃烧装置，其特征在于：所述的火焰破碎发生装置中的金属网（12）的位置和密度可调。
3.根据权利要求1所述的适用于气体燃料的顶置火花塞式火焰破碎燃烧装置，其特征在于：所述的下火花塞套（8）和金属网（12）可拆卸。
4.根据权利要求1所述的适用于气体燃料的顶置火花塞式火焰破碎燃烧装置，其特征在于：所述的燃烧室形状为圆柱形。 
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CN111521542A (zh) * 2020-06-10 2020-08-11 东北石油大学 致密储层岩心静态加压可视化渗吸实验装置

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