CN210921489U

CN210921489U - 新一代航空防火标准火焰燃烧器

Info

Publication number: CN210921489U
Application number: CN201921193463.9U
Authority: CN
Inventors: 丛北华
Original assignee: Tongji University
Current assignee: Tongji University
Priority date: 2019-07-26
Filing date: 2019-07-26
Publication date: 2020-07-03
Anticipated expiration: 2029-07-26

Abstract

本实用新型涉及一种新一代航空防火标准火焰燃烧器，包括火焰喷射装置、调节移动装置和沿调节移动装置长度方向布置的火焰标定装置及夹持装置，所述夹持装置用于固定试样件，所述火焰喷射装置滑动设置于所述调节移动装置上，且所述调节移动装置具有第一位置、第二位置和第三位置，所述火焰喷射装置滑动于第一位置和第二位置，所述火焰喷射装置的火焰出口正对所述火焰标定装置以检测火焰热流与温度，所述火焰喷射装置滑动于第三位置，所述火焰喷射装置的火焰出口正对所述试样件以测试试样件的防火和耐火性能。本实用新型只需移动火焰喷射装置即可获得标准火焰的温度和热流校准、试验件的防火耐火测试，并且可严格控制火焰的温度、热流密度等火焰特征参数。

Description

新一代航空防火标准火焰燃烧器

技术领域

本实用新型属于航空防火领域。涉及新一代航空防火标准火焰燃烧器。

背景技术

一直以来，安全性是民用飞机设计过程中最需着重考虑的方面。据统计，在美国民航飞机坠毁事故中，坠毁后被火烧死的人数占全部死亡人数的15％，而在那些撞击可生存的事故中，烧死的人数比例更是高达40％，因而，不管是在飞行中还是在地面上，火对飞机来说都是最严重的威胁之一，同时飞机的失火也是飞机使用、维护过程中常见的事故之一。

根据美国交通运输安全委员会(NSTB)统计的1983年-2015年各类民用飞机的火灾事故，燃油是飞机火灾事故中的最大风险；而对于飞机发动机而言，总失火概率可高达29％。在民用飞机的指定火区中，发动机短舱遍布复杂的管路，并且舱内整体区域温度相对较高，是引起飞机着火的重要危险部位之一，其防火保护对飞机的安全运行至关重要。美国联邦航空局 (FAA)和中国民用航空局(CAAC)都对民用飞机及发动机短舱防火提出了相关的适航要求 (FAR25、FAR33.17及CAAR25、CAAR33.17)。根据适航条款的要求，发动机火区中的众多部件要进行部件防火试验来满足适航符合性要求。但是防火试验属于破坏性试验，试验成本高、准备周期长；并且，试验中涉及的物理过程复杂，涵盖火焰燃烧、流动、传热、结构力学等多学科的耦合，试验结果的一致性受到很大影响。因此，有必要建立可靠的标准燃烧器防火试验装置，并对防火试验过程进行深入研究。部件防火试验的成功与否取决于所选用的试验条件的准确性、合理性和重现性，为保证上述指标的达成，火焰温度、热流密度及火焰稳定性必须被严格控制。虽然国际上针对防火试验中的火焰特征及标准燃烧器已经开展了广泛而有成效的研究，但国内相关标准包括最新修订的HB6167.14、HB7044(2014年)标准仍在延续使用传统的气体或液体燃烧器，这无疑会对我国发动机的国际防火适航取证带来重大影响，迫切需要建立基于NexGen标准燃烧器的防火试验标准及方法。本实用新型设计到新一代标准火焰燃烧器，参考ISO2685相关规定对燃烧器进行标准火焰测试与校准。

实用新型内容

基于此，有必要于提供一新一代航空防火标准火焰燃烧器。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种新一代航空防火标准火焰燃烧器，包括火焰喷射装置、调节移动装置和沿调节移动装置长度方向布置的火焰标定装置及夹持装置，所述夹持装置用于固定试样件，所述火焰检测装置与所述夹持装置相邻且间隔设置，所述火焰喷射装置滑动设置于所述调节移动装置上，且所述调节移动装置具有第一位置、第二位置和第三位置，所述火焰喷射装置滑动于第一位置和第二位置，所述火焰喷射装置的火焰出口正对所述火焰标定装置以测量火焰热流与温度，所述火焰喷射装置滑动于第三位置，所述火焰喷射装置的火焰出口正对所述试样件以测试试样件的防火和耐火性能。

在其中一个实施例中，所述调节移动装置包括相对设置的两个滑轨、齿条、齿轮及轨道步进电机，所述齿条与所述两个滑轨平行设置，所述火焰喷射装置滑动设置于所述两个滑轨上，所述轨道步进电机固定连接于所述火焰喷射装置，所述齿轮与所述轨道步进电机的活塞杆固定连接，所述齿轮与所述齿条啮合。

在其中一个实施例中，所述火焰标定装置包括火焰热流标定装置和火焰温度标定装置，其中，

所述火焰热流标定装置包括热流测量支架和安装于热流测量支架上的热流测量系统，所述热流测量系统包括底板、热流标定管、调节支架及水循环接头，所述热流标定管通过所述调节支架连接于所述底板，所述热流标定管的两端分别连接于一所述水循环接头，且所述热流标定管的两端的还分别设有热电偶。

在其中一个实施例中，所述热流标定管包括两个陶瓷管和铜管，两个所述陶瓷管通过所述铜管连接，所述热电偶设置于所述陶瓷管的侧壁上。

在其中一个实施例中，所述火焰温度标定装置包括温度测量支架和安装于温度测量支架上的温度测量试系统，所述温度测量系统包括底座和热电偶，所述热电偶安装于所述底座上以用于测量所述火焰喷射装置的火焰温度。

在其中一个实施例中，所述火焰喷射装置包括火焰喷射器、风压调节阀、流量调节阀、空气管路及燃油管路，所述火焰喷射器具有空气进口和燃油进口，所述风压调节阀的出气口通过管件与所述空气进口连通，所述风压调节阀的进气口与所述空气管路连通，所述流量调节阀的进油口与所述燃油管路连通，所述流量调节阀的出油口与所述燃油进口连通。

在其中一个实施例中，所述空气管路包括空压机及储气罐，所述空压机的供气口通过管件与所述储气罐的进气口连通，所述储气罐的出气口与所述风压调节阀的进气口连通。

在其中一个实施例中，所述燃油管路包括高压氮气瓶、气体减压阀及储油罐，所述高压氮气瓶的供气口通过管件与所述气体减压阀的进气口连通，所述气体减压阀的出气口通过管件与所述储油罐的进气口连通，所述储油罐的出油口通过管件与所述流量调节阀的进油口连通。

在其中一个实施例中，所述火焰喷射装置还包括支撑架、减速器、转动轴及摆动步进电机，所述转动轴可转动设置于所述支撑架上，所述火焰喷射器固定设置于所述转动轴的周壁上，所述摆动步进电机通过所述减速器与所述转动轴联结。

在其中一个实施例中，所述火焰喷射器包括喷射器本体、空气旋流器、喷油嘴及点火装置，所述喷射器本体设有与所述空气进口连通的空气通道和与所述燃油进口连通的燃油通道，所述空气通道和所述燃油通道同心设置，所述空气旋流器设置于所述空气通道内，所述喷油嘴与所述燃油通道的出口连通。

在其中一个实施例中，所述喷射器本体靠近所述喷油嘴的一端设有喇叭部，所述点火装置的点火器与所述喇叭部连接。

在其中一个实施例中，所述喇叭部的宽度沿远离所述喷射器本体的方向逐渐增大。

由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型通过设置调节移动装置，在试验过程中，只需移动火焰喷射装置即可获得标准火焰的温度和热流校准、试验件的防火耐火测试，节省了时间和提高了效率。

2.本实用新型通过风压调节阀和流量调节阀进行油压和风压的调节，从而控制火焰特性。

3.本实用新型通过设置火焰热流标定装置和火焰温度标定装置，严格控制火焰的温度、热流密度等火焰特征参数。

4.本实用新型通过设置减速器、转动轴及摆动步进电机，可随意更改火焰位置及火焰角度。

附图说明

图1是本实用新型新一代航空防火标准火焰燃烧器的结构示意图；

图2是本实用新型火焰喷射装置的局部结构示意图；

图3是本实用新型火焰热流标定装置的结构示意图；

图4是本实用新型热流测量系统的结构示意图；

图5是本实用新型火焰温度标定装置的结构示意图；

图6是本实用新型温度测量系统的结构示意图；

图7是风压控制系统图；

图8是油压控制系统图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。

请参阅图1，在其中一个实施例中，一种新一代航空防火标准火焰燃烧器，包括火焰喷射装置22、调节移动装置1和沿调节移动装置长度方向布置的火焰标定装置及夹持装置2，所述火焰喷射装置22采用空气和燃油混合作为原料，所述夹持装置2用于固定试样件，所述火焰标定装置与所述夹持装置相邻且间隔设置，所述火焰喷射装置滑动设置于所述调节移动装置上，且所述调节移动装置具有第一位置、第二位置和第三位置，所述火焰喷射装置滑动于第一位置和第二位置，所述火焰喷射装置的火焰出口正对所述火焰标定装置以标定火焰的热流与温度，所述火焰喷射装置滑动于第三位置，所述火焰喷射装置的火焰出口正对所述试样件以测试试样件的防火和耐火特性。本实施例中，所述火焰标定装置包括火焰热流标定装置和火焰温度标定装置，所述第一位置和第二位置分别为温度标定位置和热流标定位置，当所述火焰喷射装置滑动于温度标定位置时，所述火焰喷射装置的火焰出口正对火焰温度测量装置以标定火焰的温度，当所述火焰喷射装置滑动于热流标定位置时，所述火焰喷射装置的火焰出口正对火焰热流标定装置以标定火焰的热流。

在其中一个实施例中，所述调节移动装置1包括支撑台、相对设置的两个滑轨1、齿条、齿轮及轨道步进电机2209，所述两个滑轨固定连接于所述支撑台，所述齿条与所述两个滑轨平行设置，且固定在所述支撑台上，所述火焰喷射装置滑动设置于所述两个滑轨上，所述轨道步进电机固定连接于所述火焰喷射装置，所述齿轮与所述轨道步进电机的活塞杆固定连接，所述齿轮与所述齿条啮合。所述轨道步进电机带动所述齿轮转动，所述齿轮与所述齿条啮合，从而带动所述火焰喷射装置横向移动。

在其中一个实施例中，所述火焰标定装置包括火焰热流标定装置和火焰温度标定装置，其中，请参阅图3，所述火焰热流标定装置包括热流测量支架6和安装于热流测量支架上的热流测量系统5，所述热流测量系统5在热流测量支架上的角度和位置可随意固定。请参阅图4，所述热流测量系统包括底板0501、热流标定管、调节支架0505及水循环接头0502，所述热流标定管通过所述调节支架连接于所述热流测量支架，调节支架0505用于调节热流标定管的高度。所述热流标定管的两端分别连接于一所述水循环接头0502，且所述热流标定管的两端的还分别设有热电偶0503，所述热电偶用于监测水温温度。所述火焰热流测量系统还包括两组隔热板0504，两组所述隔热板0504分别套置于所述热流标定管的两测，且与所述热流标定管有限游隙连接，即所述热流标定管的两端分别一一对应穿设于两组所述隔热板且不与所述隔热板接触，所述隔热板0504用于遮挡热量保护非火焰侧器件，同时避免影响热电偶的测量准确性。所述火焰热流测量系统5内部通过循环水工作，所述水循环接头与水管路连通。当所述火焰喷射装置的火焰出口正对所述铜管，火焰热流测量系统工作时，水流从所述热流标定管的一端流入其另一端，热电偶0503持续测量所述导流管两端的水温变化，根据水温变化计算出火焰的热流。

本实施例中，所述热流标定管包括两个陶瓷管0506和铜管0507，两个所述陶瓷管通过所述铜管连接，所述热电偶设置于所述陶瓷管的侧壁上。所述水管路包括恒温水罐9、循环水泵7及循环水管8，所述恒温水罐9设有水温调节器10，所述恒温水罐9与所述循环水管 8的一端连接，所述循环水管8的另一端与一所述水循环接头0502连接，所述循环水泵7设置于所述恒温水罐9与所述循环水管8之间以提供动力，水流循环时，循环水经由恒温水罐 9内的水温调节器10提供恒温水，然后经由循环水泵7输送恒温水通过循环水管8连接水循环接头0502水经过通过陶瓷管0506至铜管0507重复循环。

请参阅图5和图6，在其中一个实施例中，所述火焰温度标定装置包括温度测量支架3 和安装于温度测量支架上的温度测量系统4，所述温度测量系统包括底座0402和热电偶0401，所述热电偶安装于所述底座上以用于测量所述火焰喷射器火焰的温度。值得一提的是，所述火焰温度测量系统4在热流测量支架上的位置及角度可随意设置。

请参阅图1和图2，在其中一个实施例中，所述火焰喷射装置包括火焰喷射器22、风压调节阀2203、流量调节阀、空气管路及燃油管路，所述火焰喷射器具有空气进口和燃油进口 2202，所述风压调节阀的出气口通过管件与所述空气进口连通，所述风压调节阀的进气口与所述空气管路连通，所述流量调节阀的进油口与所述燃油管路连通，所述流量调节阀的出油口与所述燃油进口连通。

请参阅图7，其示为风压控制系统，本实施例中，所述空气管路包括空压机12及储气罐 11，所述空压机的供气口通过管件与所述储气罐的进气口连通，所述储气罐的出气口与所述风压调节阀的进气口连通，其中空压机12产生压缩空气通过高压输气管13进入储气罐11，储气罐11通过输气管连接风压调节阀2203，风压调节阀用于调节风压和流量，再通过所述火焰喷射器的空气进口，最后从所述火焰喷射器的空气出口2208喷出空气。

请参阅图8，其示为油压控制系统，所述燃油管路包括高压氮气瓶15、气体减压阀14及储油罐17，所述高压氮气瓶的供气口通过管件与所述气体减压阀的进气口连通，所述气体减压阀的出气口通过管件与所述储油罐的进气口连通，所述储油罐的出油口通过管件与所述流量调节阀的进油口连通。其中高压氮气瓶15经由气体减压阀14产生稳定压力氮气通过稳压管16对储油罐17罐体上半部分空气进行加压，然后储油罐17里面油料通过压力经由抽油管 18被抽取出去，然后通过电磁阀19和流量调节阀20的调节至合适压力再经输油管21连接输油口2202最后经由内部管路输送至喷油嘴2206喷出。

在其中一个实施例中，所述火焰喷射装置还包括支撑架2210、减速器、转动轴2211及摆动步进电机2201，所述转动轴可转动设置于所述支撑架上，所述火焰喷射器22固定设置于所述转动轴的周壁上，所述摆动步进电机2201通过所述减速器与所述转动轴联结。通过设置减速器和转动轴，可以调节喷射火焰的角度，通过控制摆动步进电机2201带动减速器转动，所述减速器与所述传动轴2211联结使传动轴2211转动，由于所述火焰喷射器固定设置于所述转动轴的周壁上，因此传动轴2211转动带动所述火焰喷射器的火焰出口上下运动，从而可以控制喷射火焰的角度，方便进行多角度使用。所述火焰喷射装置在所述滑轨上可以自动移动至夹持装置2、温度测试支架3、热流测试支架6位置进行多角度多位置的测试。

如图2所示，在其中一个实施例中，所述火焰喷射器包括喷射器本体、空气旋流器2204、喷油嘴2206及点火装置2205，所述喷射器本体设有与所述空气进口连通的空气通道和与所述燃油进口连通的燃油通道，所述空气通道和所述燃油通道同心设置，所述空气旋流器设置于所述空气通道内，通过空气旋流器2204对压缩空气进行旋流最后压缩空气经空气出口2208 出来。所述喷油嘴与所述燃油通道的出口连通。

在其中一个实施例中，所述喷射器本体靠近所述喷油嘴的一端设有喇叭部2207，所述点火装置的点火器与所述喇叭部连接。喷油嘴2206喷出的油料和空气出口2208喷出空气在喇叭部2207里面混合，再由点火装置2205点燃，最后产生喷射火焰，并且火焰特性可通风压调节阀2203和流量调节阀20进行油压和风压的调节，从而控制火焰特性。

在其中一个实施例中，所述喇叭部的宽度沿远离所述喷射器本体的方向逐渐增大。例如，所述喇叭部为锥台形，所述喇叭部的小端与所述喷射器本体连接。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种新一代航空防火标准火焰燃烧器，其特征在于，包括火焰喷射装置、调节移动装置和沿调节移动装置长度方向布置的火焰标定装置及夹持装置，所述夹持装置用于固定试样件，所述火焰标定装置与所述夹持装置相邻且间隔设置，所述火焰喷射装置滑动设置于所述调节移动装置上，且所述调节移动装置具有第一位置、第二位置和第三位置，所述火焰喷射装置滑动于第一位置和第二位置，所述火焰喷射装置的火焰出口正对所述火焰标定装置以检测火焰热流与温度，所述火焰喷射装置滑动于第三位置，所述火焰喷射装置的火焰出口正对所述试样件以测试试样件的防火和耐火性能。

2.根据权利要求1所述的新一代航空防火标准火焰燃烧器，其特征在于，所述调节移动装置包括相对设置的两个滑轨、齿条、齿轮及轨道步进电机，所述齿条与所述两个滑轨平行设置，所述火焰喷射装置滑动设置于所述两个滑轨上，所述轨道步进电机固定连接于所述火焰喷射装置，所述齿轮与所述轨道步进电机的活塞杆固定连接，所述齿轮与所述齿条啮合。

3.根据权利要求1所述的新一代航空防火标准火焰燃烧器，其特征在于，所述火焰标定装置包括火焰热流标定装置和火焰温度标定装置，其中，

所述火焰热流标定装置包括热流测试支架和安装于热流测量支架上的热流测量系统，所述热流测量系统包括底板、热流标定管、调节支架及水循环接头，所述热流标定管通过所述调节支架连接于所述底板，所述热流标定管的两端分别连接于一所述水循环接头，且所述热流标定管的两端还分别设有热电偶。

4.根据权利要求3所述的新一代航空防火标准火焰燃烧器，其特征在于，所述热流标定管包括两个陶瓷管和铜管，两个所述陶瓷管通过所述铜管连接，所述热电偶设置于所述陶瓷管的侧壁上。

5.根据权利要求3所述的新一代航空防火标准火焰燃烧器，其特征在于，所述火焰温度标定装置包括温度测量支架和安装于温度测量支架上的温度测量系统，所述温度测量系统包括底座和温度热电偶，所述温度热电偶安装于所述底座上以用于测量所述火焰喷射装置的火焰温度。

6.根据权利要求1所述的新一代航空防火标准火焰燃烧器，其特征在于，所述火焰喷射装置包括火焰喷射器、风压调节阀、流量调节阀、空气管路及燃油管路，所述火焰喷射器具有空气进口和燃油进口，所述风压调节阀的出气口通过管件与所述空气进口连通，所述风压调节阀的进气口与所述空气管路连通，所述流量调节阀的进油口与所述燃油管路连通，所述流量调节阀的出油口与所述燃油进口连通。

7.根据权利要求6所述的新一代航空防火标准火焰燃烧器，其特征在于，所述空气管路包括空压机及储气罐，所述空压机的供气口通过管件与所述储气罐的进气口连通，所述储气罐的出气口与所述风压调节阀的进气口连通。

8.根据权利要求6所述的新一代航空防火标准火焰燃烧器，其特征在于，所述燃油管路包括高压氮气瓶、气体减压阀及储油罐，所述高压氮气瓶的供气口通过管件与所述气体减压阀的进气口连通，所述气体减压阀的出气口通过管件与所述储油罐的进气口连通，所述储油罐的出油口通过管件与所述流量调节阀的进油口连通。

9.根据权利要求6所述的新一代航空防火标准火焰燃烧器，其特征在于，所述火焰喷射装置还包括支撑架、减速器、转动轴及摆动步进电机，所述转动轴可转动设置于所述支撑架上，所述火焰喷射器固定设置于所述转动轴的周壁上，所述摆动步进电机通过所述减速器与所述转动轴联结。

10.根据权利要求6所述的新一代航空防火标准火焰燃烧器，其特征在于，所述火焰喷射器包括喷射器本体、空气旋流器、喷油嘴及点火装置，所述喷射器本体设有与所述空气进口连通的空气通道和与所述燃油进口连通的燃油通道，所述空气通道和所述燃油通道同心设置，所述空气旋流器设置于所述空气通道内，所述喷油嘴与所述燃油通道的出口连通。

11.根据权利要求10所述的新一代航空防火标准火焰燃烧器，其特征在于，所述喷射器本体靠近所述喷油嘴的一端设有喇叭部，所述点火装置的点火器与所述喇叭部连接。

12.根据权利要求11所述的新一代航空防火标准火焰燃烧器，其特征在于，所述喇叭部的宽度沿远离所述喷射器本体的方向逐渐增大。