CN203786068U - 一种实验用可视化双向点火燃烧室 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种实验用可视化双向点火燃烧室，属于实验测试技术领域。本实用新型中燃烧室壳体侧部安装有压力表、进气管道和透明视窗，燃烧室壳体上部安装有出气管道、上部固定台和补光天窗，上部固定台上安装有上部高度调节杆，上部高度调节杆贯穿上部固定台且其下端位于燃烧室壳体内，上部高度调节杆下端安装有上端点火丝；燃烧室壳体下部安装有下部密封固定装置，下部密封固定装置上安装有下部高度调节杆和热电偶固定架，下部高度调节杆贯穿下部密封固定装置且其上部位于燃烧室壳体内，下部高度调节杆上端安装有下端点火丝；热电偶固定架内部穿有热电偶。本实用新型的主要用途是测量不同气氛、压力条件下实验样品的燃烧速度与燃烧温度。

Description

一种实验用可视化双向点火燃烧室

技术领域

本实用新型涉及实验用燃烧室技术领域，更具体地说，涉及一种实验用可手动调节点火方向、高度，改变燃烧室内气氛、压力的可视化双向点火燃烧室。

背景技术

燃烧温度、燃烧速度及火焰形貌是评价高能固体燃料燃烧特性的重要参数，对揭示高能燃料的燃烧机理具有重要意义。国内目前测试样品燃烧温度主要采用热电偶来采集样品的温度变化，通过两种不同金属在高温下的电势差将温度值转化为电信号，再经过程序处理为温度数据。这种测试方式应用范围广，测量误差较小，广泛适用于实验、测试领域。对于研究高能燃料点火方式来说，目前主要采用单一方向点火丝加热来进行，无法研究流场及重力因素对样品的燃烧和火焰传播的影响。另外，所使用的燃烧室多为非透明结构，无法观察与有效评价样品的燃烧现象与传播速度，对深入研究高能固体燃料的燃烧特性及应用开发带来极大不便，因此开发一种可双向点火的透明、耐压燃烧室显得极为必要。

通过专利检索发现，目前关于透明视窗燃烧室的技术方案已有公开，如中国专利号ZL200620132374.X，申请日为2006年8月17日，发明创造名称为：高压透明视窗燃烧室，该申请案涉及一种具有透明视窗的高压燃烧室，它由燃烧室壳体、透明视窗窗体、透明视窗窗体压盖、具有多根接线柱的燃烧室顶盖、燃烧室顶盖压盖、气体进出口和药柱支架灯组成。上述专利方案通过将高压下燃烧的推进剂火焰导出高压燃烧室，跟踪火焰的移动及变化测定推进剂的燃烧速度和温度分布。上述专利的点火装置是从顶盖引出，只能实现从上方进行点火的实验，并且对燃烧温度是通过非接触式测温法来测试样品温度，这种测温方式主要是通过红外热像仪等光学仪器来测试样品周围的热辐射情况，从而间接计算得出样品的温度值，此方法受透明视窗的透射率和反射率、背景辐射、大气衰减、测量距离、环境温度等诸多因素影响，结果误差较大，也无法得到样品的燃烧速度、火焰形貌等。且设备投入巨大，操作起来具有一定难度。

发明内容

1.实用新型要解决的技术问题

本实用新型的目的在于提供一种可以应用于研究固体燃料燃烧特性的多功能实验用可视化双向点火燃烧室，可以实现双向点火，改变环境压力、气氛等相关条件来测试固体燃料的燃烧温度、燃烧速度、重力及压力影响指数等特性，并可通过高速摄像系统对火焰传播及形貌进行摄录分析，从而为深入研究高能固体燃料的燃烧机理与应用提供便利。

2.技术方案

本实用新型的一种实验用可视化双向点火燃烧室，包括燃烧室壳体、上部固定台和下部密封固定装置；所述的燃烧室壳体侧部安装有压力表、进气管道和透明视窗，该燃烧室壳体上部安装有出气管道、上部固定台和补光天窗，所述的上部固定台上安装有上部高度调节杆，该上部高度调节杆贯穿上部固定台且上部高度调节杆的下端位于燃烧室壳体内，上述的上部高度调节杆下端安装有上端点火丝；燃烧室壳体下部安装有下部密封固定装置；所述的下部密封固定装置上安装有下部高度调节杆和热电偶固定架，所述的下部高度调节杆贯穿下部密封固定装置且下部高度调节杆的上部位于燃烧室壳体内，上述的下部高度调节杆上端安装有下端点火丝；所述的热电偶固定架内部穿有热电偶，热电偶的高度与透明视窗的中心位置高度一致。

进一步地，所述的燃烧室壳体内腔安装有竖直的样品长度测量尺，所述的样品长度测量尺精确度为1mm。

进一步地，所述的上端点火丝和下端点火丝材质选用镍铬合金，其直径规格均为0.3～3.0mm。

进一步地，所述的下部密封固定装置选用不锈钢材质，与燃烧室壳体下部螺纹密封固定。

进一步地，所述的上部固定台、下部密封固定装置上均安装有旋转手柄，所述的上部高度调节杆、下部高度调节杆分别与其对应的上部固定台、下部密封固定装置螺纹连接，并通过旋转手柄调节高度，所述的下部高度调节杆上端螺纹固定有样品槽固定支架。

进一步地，所述的样品槽固定支架上放置有样品槽，其内部为中空结构，下端点火丝穿过样品槽与样品直接接触。

进一步地，所述的透明视窗呈梯形结构，与燃烧室壳体螺纹连接，并使用密封圈密封，该透明视窗材质为有机玻璃。

进一步地，所述的补光天窗位于样品长度测量尺上方，补光天窗的直径为60mm，材质为有机玻璃。

进一步地，所述的进气管道和出气管道上安装有控制阀门。

3.有益效果

采用本实用新型提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下有益效果：

(1)本实用新型的一种实验用可视化双向点火燃烧室，具有上下两个点火丝，可改变固体燃料的点火方式，实现对流场及重力因素对燃料燃烧影响因素的测试与研究，并通过热电偶插入到样品内部来测试与记录样品燃烧过程中温度变化。

(2)本实用新型的一种实验用可视化双向点火燃烧室，内腔安装有样品长度测量尺，利用“靶线法”来实现对样品燃烧传播速度的测试，并可通过微分计算的方法得到样品瞬时燃烧速度。

(3)本实用新型的一种实验用可视化双向点火燃烧室，可通过旋转上下高度调节杆上的手柄来调节样品高度，适合多种样品，且方便对样品燃烧现象的观察与摄录。

附图说明

图1为本实用新型的一种实验用可视化双向点火燃烧室的结构示意图。

图2为本实用新型中下部密封固定装置的结构示意图。

图3为本实用新型中“凹形”样品槽的主视图。

图4为本实用新型中“凹形”样品槽的俯视图。

图5为本实用新型中三脚式样品夹的结构示意图。

图6为本实用新型中三脚式样品夹的主视图。

示意图中的标号说明：1-燃烧室壳体；2-透明视窗；3-上端点火丝；4-下端点火丝；5-热电偶；6-热电偶固定架；7-样品槽；8-样品长度测量尺；9-压力表；10-上部固定台；11-上部高度调节杆；12-旋转手柄；13-进气管道；14-出气管道；15-阀门；16-样品槽固定支架；17-下部密封固定装置；18-下部高度调节杆；21-热电偶冷端；22-固定孔；23-绷带固定槽；24-弹性绷带；25-弧形夹片；26-固定钢圈；27-补光天窗。

具体实施方式

为进一步了解本实用新型的内容，结合附图对本实用新型作详细描述。

结合图1和图2，本实用新型的一种实验用可视化双向点火燃烧室包括燃烧室壳体1、上部固定台10和下部密封固定装置17，上部固定台10内安装有上部高度调节杆11，下部密封固定装置17内安装有下部高度调节杆18，上部高度调节杆11、下部高度调节杆18分别与其对应的上部固定台10、下部密封固定装置17螺纹连接，下部密封固定装置17选用不锈钢材质，且下部密封固定装置17与燃烧室壳体1下部螺纹密封固定。上端点火丝3与下端点火丝4分别安装于上部高度调节杆11和下部高度调节杆18的燃烧室内端部，其中，下部高度调节杆18上部安装有样品槽固定支架16，样品槽固定支架16上放置有样品槽7，样品槽7的内部为中空结构，下端点火丝4穿过样品槽7与样品直接接触，上端点火丝3与下端点火丝4的双点火丝设计，可改变固体燃料的点火方式，实现对流场及重力因素对燃料燃烧影响因素的测试与研究。下部密封固定装置17上安装有热电偶固定架6，热电偶固定架6内部穿有热电偶5，样品安放在样品槽7中，使用时热电偶5插入到样品内部，热电偶5用来测试与记录样品燃烧过程中温度变化。透明视窗2镶嵌于燃烧室壳体1侧壁上，透明视窗2呈梯形结构，与燃烧室壳体1螺纹连接，并使用“O”型密封圈密封，该透明视窗2材质为有机玻璃，且热电偶5的高度与透明视窗2的中心位置高度一致，可以方便的观察到燃烧室内部燃烧物燃烧时火焰形态等。燃烧室壳体1上部安装有出气管道14，侧部安装有进气管道13，进气管道13和出气管道14上安装有控制阀门15，燃烧室壳体1外还设置有压力表9。燃烧室壳体1内腔安装有竖直的样品长度测量尺8，该样品长度测量尺8精确度为1mm，通过透明视窗2观测样品长度以及测量尺8测量出的火焰长度，利用“靶线法”来实现对样品燃烧传播速度的测试，并可通过微分计算的方法得到样品瞬时燃烧速度。补光天窗27位于样品长度测量尺8上方，直径为60mm，材质为有机玻璃，上部固定台10、下部密封固定装置17上均安装有旋转手柄12，并通过旋转手柄12调节高度，适合多种样品。本实用新型中的样品槽7为“凹形”样品槽或三角式样品夹。

图3和图4分别为“凹”型样品槽的主视图和俯视图，“凹”型样品槽的内部为中空结构，“凹”型样品槽下端为锥形，方便安放于样品槽固定支架16的锥形部分。

如图5和图6所示，三脚式样品固定夹为中空结构，下端为锥形，方便安放于样品槽固定支架16的锥形部分；弧形夹片25下端内部设置有固定孔22，上端外表面有绷带固定槽23；固定钢圈26穿过固定孔22，用于固定弧形夹片25；弹性绷带24套于绷带固定槽23用来夹紧弧形夹片25。

下面结合实施例对本实用新型作进一步的描述。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例的一种实验用可视化双向点火燃烧室，包括燃烧室壳体1、透明视窗2、上部固定台10、下部密封固定装置17；压力表9和透明视窗2安装于燃烧室壳体1侧面；下部高度调节杆18通过螺纹连接于下部密封固定装置17，并在下端点火丝4附近安装样品槽固定支架16，将“凹”型样品槽放置于样品槽固定支架16上，上端点火丝3和下端点火丝4材质选用镍铬合金，其直径规格均为0.3～3.0mm，具体在本实施例中，其直径规格为2.0mm，燃烧室腔内中心附近安装样品长度测量尺8。本实施例中的“凹”型样品槽如图3和图4所示。

具体使用时，将膏状的铝/水基高能燃料放置于“凹”型样品槽内，通过手柄12调节下部高度调节杆18，并将热电偶5插入燃料内部，旋紧下部密封固定装置17；关闭燃烧室出气管道14，将进气管道13连接空气气体钢瓶，当燃烧室内压力达到0.5MPa时关闭进气管道13并接通下部点火线路，通过可连续调整电压的接触式调压器将输出电压调节至6V来引燃燃料。在透明视窗2外部架设高速摄像机记录燃料燃烧现象，热电偶冷端21与数据采集器连接，读取并记录燃料的温度变化。通过本实用新型可观察到样品的燃烧在相应压力下的着火温度，最高温度及火焰形貌、燃烧持续时间等，并可收集样品残渣进行后期进一步研究。

实施例2

本实施例的一种实验用可视化双向点火燃烧室，包括燃烧室壳体1、透明视窗2、上部固定台10、下部密封固定装置17；压力表9和透明视窗2安装于燃烧室壳体1侧面；下部高度调节杆18通过螺纹连接于下部密封固定装置17，并在下端点火丝4附近安装样品槽固定支架16，将三脚式样品固定夹放置于样品槽固定支架16上，本实施例中的三脚式样品固定夹如图5和图6所示。燃烧室腔内中心附近安装样品长度测量尺8。

具体使用时，用三脚式样品固定夹将固态的铝/冰基高能燃料固定并放置于样品槽固定支架16上，通过手柄12调节下部高度调节杆18，并将热电偶5插入燃料内部，旋紧下部密封固定装置17，然后调节上部高度调节杆11，将上端点火丝3接触到铝/冰基高能燃料的上端，关闭燃烧室出气管道14，将进气管道13连接氩气气体钢瓶，当燃烧室内压力分别达到0.1MPa、0.3MPa、0.6MPa、0.9MPa、1.2MPa、1.5MPa时关闭进气管道13并接通上部点火线路，通过可连续调整电压的接触式调压器将输出电压调节至6V来引燃燃料。在透明视窗2外部架设高速摄像机记录燃料燃烧现象，热电偶冷端21与数据采集器连接读取并记录燃料的温度变化。通过本实用新型可观察到样品的燃烧在各个压力下燃烧的着火温度，最高温度及火焰形貌、燃烧速度、燃烧持续时间等，并通过计算得出燃料燃烧速度的压力影响指数，并可对样品残渣收集进行后期进一步研究。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种实验用可视化双向点火燃烧室，包括燃烧室壳体(1)、上部固定台(10)和下部密封固定装置(17)，其特征在于：所述的燃烧室壳体(1)侧部安装有压力表(9)、进气管道(13)和透明视窗(2)，该燃烧室壳体(1)上部安装有出气管道(14)、上部固定台(10)和补光天窗(27)，所述的上部固定台(10)上安装有上部高度调节杆(11)，该上部高度调节杆(11)贯穿上部固定台(10)且上部高度调节杆(11)的下端位于燃烧室壳体(1)内，上述的上部高度调节杆(11)下端安装有上端点火丝(3)；所述的燃烧室壳体(1)下部安装有下部密封固定装置(17)，所述的下部密封固定装置(17)上安装有下部高度调节杆(18)和热电偶固定架(6)，所述的下部高度调节杆(18)贯穿下部密封固定装置(17)且下部高度调节杆(18)的上部位于燃烧室壳体(1)内，上述的下部高度调节杆(18)上端安装有下端点火丝(4)；所述的热电偶固定架(6)内部穿有热电偶(5)，热电偶(5)的高度与透明视窗(2)的中心位置高度一致。

2.根据权利要求1所述的一种实验用可视化双向点火燃烧室，其特征在于：所述的燃烧室壳体(1)内腔安装有竖直的样品长度测量尺(8)，所述的样品长度测量尺(8)精确度为1mm。

3.根据权利要求1所述的一种实验用可视化双向点火燃烧室，其特征在于：所述的上端点火丝(3)和下端点火丝(4)材质选用镍铬合金，其直径规格均为0.3～3.0mm。

4.根据权利要求1或3所述的一种实验用可视化双向点火燃烧室，其特征在于：所述的下部密封固定装置(17)选用不锈钢材质，与燃烧室壳体(1)下部螺纹密封固定。

5.根据权利要求4所述的一种实验用可视化双向点火燃烧室，其特征在于：所述的上部固定台(10)、下部密封固定装置(17)上均安装有旋转手柄(12)，所述的上部高度调节杆(11)、下部高度调节杆(18)分别与其对应的上部固定台(10)、下部密封固定装置(17)螺纹连接，并通过旋转手柄(12)调节高度，所述的下部高度调节杆(18)上端螺纹固定有样品槽固定支架(16)。

6.根据权利要求5所述的一种实验用可视化双向点火燃烧室，其特征在于：所述的样品槽固定支架(16)上放置有样品槽(7)，其内部为中空结构，下端点火丝(4)穿过样品槽(7)与样品直接接触。

7.根据权利要求6所述的一种实验用可视化双向点火燃烧室，其特征在于：所述的透明视窗(2)呈梯形结构，与燃烧室壳体(1)螺纹连接，并使用密封圈密封，该透明视窗(2)材质为有机玻璃。

8.根据权利要求7所述的一种实验用可视化双向点火燃烧室，其特征在于：所述的补光天窗(27)位于样品长度测量尺(8)上方，补光天窗(27)的直径为60mm，材质为有机玻璃。

9.根据权利要求8所述的一种实验用可视化双向点火燃烧室，其特征在于：所述的进气管道(13)和出气管道(14)上安装有控制阀门(15)。