一種實驗用可視化雙向點火燃燒室的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，屬于實驗測試【技術(shù)領(lǐng)域】。本實用新型中燃燒室殼體側(cè)部安裝有壓力表、進氣管道和透明視窗，燃燒室殼體上部安裝有出氣管道、上部固定臺和補光天窗，上部固定臺上安裝有上部高度調(diào)節(jié)桿，上部高度調(diào)節(jié)桿貫穿上部固定臺且其下端位于燃燒室殼體內(nèi)，上部高度調(diào)節(jié)桿下端安裝有上端點火絲；燃燒室殼體下部安裝有下部密封固定裝置，下部密封固定裝置上安裝有下部高度調(diào)節(jié)桿和熱電偶固定架，下部高度調(diào)節(jié)桿貫穿下部密封固定裝置且其上部位于燃燒室殼體內(nèi)，下部高度調(diào)節(jié)桿上端安裝有下端點火絲；熱電偶固定架內(nèi)部穿有熱電偶。本實用新型的主要用途是測量不同氣氛、壓力條件下實驗樣品的燃燒速度與燃燒溫度。
【專利說明】一種實驗用可視化雙向點火燃燒室
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及實驗用燃燒室【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說，涉及一種實驗用可手動調(diào)節(jié)點火方向、高度，改變?nèi)紵覂?nèi)氣氛、壓力的可視化雙向點火燃燒室。
【背景技術(shù)】
[0002]燃燒溫度、燃燒速度及火焰形貌是評價高能固體燃料燃燒特性的重要參數(shù)，對揭示高能燃料的燃燒機理具有重要意義。國內(nèi)目前測試樣品燃燒溫度主要采用熱電偶來采集樣品的溫度變化，通過兩種不同金屬在高溫下的電勢差將溫度值轉(zhuǎn)化為電信號，再經(jīng)過程序處理為溫度數(shù)據(jù)。這種測試方式應(yīng)用范圍廣，測量誤差較小，廣泛適用于實驗、測試領(lǐng)域。對于研究高能燃料點火方式來說，目前主要采用單一方向點火絲加熱來進行，無法研究流場及重力因素對樣品的燃燒和火焰?zhèn)鞑サ挠绊?。另外，所使用的燃燒室多為非透明結(jié)構(gòu)，無法觀察與有效評價樣品的燃燒現(xiàn)象與傳播速度，對深入研究高能固體燃料的燃燒特性及應(yīng)用開發(fā)帶來極大不便，因此開發(fā)一種可雙向點火的透明、耐壓燃燒室顯得極為必要。
[0003]通過專利檢索發(fā)現(xiàn)，目前關(guān)于透明視窗燃燒室的技術(shù)方案已有公開，如中國專利號ZL200620132374.X，申請日為2006年8月17日，發(fā)明創(chuàng)造名稱為:高壓透明視窗燃燒室，該申請案涉及一種具有透明視窗的高壓燃燒室，它由燃燒室殼體、透明視窗窗體、透明視窗窗體壓蓋、具有多根接線柱的燃燒室頂蓋、燃燒室頂蓋壓蓋、氣體進出口和藥柱支架燈組成。上述專利方案通過將高壓下燃燒的推進劑火焰導(dǎo)出高壓燃燒室，跟蹤火焰的移動及變化測定推進劑的燃燒速度和溫度分布。上述專利的點火裝置是從頂蓋引出，只能實現(xiàn)從上方進行點火的實驗，并且對燃燒溫度是通過非接觸式測溫法來測試樣品溫度，這種測溫方式主要是通過紅外熱像儀等光學(xué)儀器來測試樣品周圍的熱輻射情況，從而間接計算得出樣品的溫度值，此方法受透明視窗的透射率和反射率、背景輻射、大氣衰減、測量距離、環(huán)境溫度等諸多因素影響，結(jié)果誤差較大，也無法得到樣品的燃燒速度、火焰形貌等。且設(shè)備投入巨大，操作起來具有一定難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1.實用新型要解決的技術(shù)問題
[0005]本實用新型的目的在于提供一種可以應(yīng)用于研究固體燃料燃燒特性的多功能實驗用可視化雙向點火燃燒室，可以實現(xiàn)雙向點火，改變環(huán)境壓力、氣氛等相關(guān)條件來測試固體燃料的燃燒溫度、燃燒速度、重力及壓力影響指數(shù)等特性，并可通過高速攝像系統(tǒng)對火焰?zhèn)鞑ゼ靶蚊策M行攝錄分析，從而為深入研究高能固體燃料的燃燒機理與應(yīng)用提供便利。
[0006]2.技術(shù)方案
[0007]本實用新型的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，包括燃燒室殼體、上部固定臺和下部密封固定裝置；所述的燃燒室殼體側(cè)部安裝有壓力表、進氣管道和透明視窗，該燃燒室殼體上部安裝有出氣管道、上部固定臺和補光天窗，所述的上部固定臺上安裝有上部高度調(diào)節(jié)桿，該上部高度調(diào)節(jié)桿貫穿上部固定臺且上部高度調(diào)節(jié)桿的下端位于燃燒室殼體內(nèi)，上述的上部高度調(diào)節(jié)桿下端安裝有上端點火絲；燃燒室殼體下部安裝有下部密封固定裝置；所述的下部密封固定裝置上安裝有下部高度調(diào)節(jié)桿和熱電偶固定架，所述的下部高度調(diào)節(jié)桿貫穿下部密封固定裝置且下部高度調(diào)節(jié)桿的上部位于燃燒室殼體內(nèi)，上述的下部高度調(diào)節(jié)桿上端安裝有下端點火絲；所述的熱電偶固定架內(nèi)部穿有熱電偶，熱電偶的高度與透明視窗的中心位置高度一致。
[0008]進一步地，所述的燃燒室殼體內(nèi)腔安裝有豎直的樣品長度測量尺，所述的樣品長度測量尺精確度為1mm。
[0009]進一步地，所述的上端點火絲和下端點火絲材質(zhì)選用鎳鉻合金，其直徑規(guī)格均為
0.3 ?3.0mm。
[0010]進一步地，所述的下部密封固定裝置選用不銹鋼材質(zhì)，與燃燒室殼體下部螺紋密封固定。
[0011]進一步地，所述的上部固定臺、下部密封固定裝置上均安裝有旋轉(zhuǎn)手柄，所述的上部高度調(diào)節(jié)桿、下部高度調(diào)節(jié)桿分別與其對應(yīng)的上部固定臺、下部密封固定裝置螺紋連接，并通過旋轉(zhuǎn)手柄調(diào)節(jié)高度，所述的下部高度調(diào)節(jié)桿上端螺紋固定有樣品槽固定支架。
[0012]進一步地，所述的樣品槽固定支架上放置有樣品槽，其內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，下端點火絲穿過樣品槽與樣品直接接觸。
[0013]進一步地，所述的透明視窗呈梯形結(jié)構(gòu)，與燃燒室殼體螺紋連接，并使用密封圈密封，該透明視窗材質(zhì)為有機玻璃。
[0014]進一步地，所述的補光天窗位于樣品長度測量尺上方，補光天窗的直徑為60mm，材質(zhì)為有機玻璃。
[0015]進一步地，所述的進氣管道和出氣管道上安裝有控制閥門。
[0016]3.有益效果
[0017]采用本實用新型提供的技術(shù)方案，與已有的公知技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0018](I)本實用新型的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，具有上下兩個點火絲，可改變固體燃料的點火方式，實現(xiàn)對流場及重力因素對燃料燃燒影響因素的測試與研究，并通過熱電偶插入到樣品內(nèi)部來測試與記錄樣品燃燒過程中溫度變化。
[0019](2)本實用新型的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，內(nèi)腔安裝有樣品長度測量尺，利用“靶線法”來實現(xiàn)對樣品燃燒傳播速度的測試，并可通過微分計算的方法得到樣品瞬時燃燒速度。
[0020](3)本實用新型的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，可通過旋轉(zhuǎn)上下高度調(diào)節(jié)桿上的手柄來調(diào)節(jié)樣品高度，適合多種樣品，且方便對樣品燃燒現(xiàn)象的觀察與攝錄。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖2為本實用新型中下部密封固定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖3為本實用新型中“凹形”樣品槽的主視圖。
[0024]圖4為本實用新型中“凹形”樣品槽的俯視圖。
[0025]圖5為本實用新型中三腳式樣品夾的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖6為本實用新型中三腳式樣品夾的主視圖。[0027]示意圖中的標(biāo)號說明:1-燃燒室殼體；2_透明視窗；3_上端點火絲；4_下端點火絲；5_熱電偶；6_熱電偶固定架；7_樣品槽；8_樣品長度測量尺；9_壓力表；10_上部固定臺；11-上部高度調(diào)節(jié)桿；12-旋轉(zhuǎn)手柄；13-進氣管道；14_出氣管道；15_閥門；16_樣品槽固定支架；17_下部密封固定裝置；18_下部高度調(diào)節(jié)桿；21_熱電偶冷端；22_固定孔；23-繃帶固定槽；24-彈性繃帶；25-弧形夾片；26_固定鋼圈；27_補光天窗。
【具體實施方式】
[0028]為進一步了解本實用新型的內(nèi)容，結(jié)合附圖對本實用新型作詳細描述。
[0029]結(jié)合圖1和圖2，本實用新型的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室包括燃燒室殼體1、上部固定臺10和下部密封固定裝置17，上部固定臺10內(nèi)安裝有上部高度調(diào)節(jié)桿11，下部密封固定裝置17內(nèi)安裝有下部高度調(diào)節(jié)桿18，上部高度調(diào)節(jié)桿11、下部高度調(diào)節(jié)桿18分別與其對應(yīng)的上部固定臺10、下部密封固定裝置17螺紋連接，下部密封固定裝置17選用不銹鋼材質(zhì)，且下部密封固定裝置17與燃燒室殼體I下部螺紋密封固定。上端點火絲3與下端點火絲4分別安裝于上部高度調(diào)節(jié)桿11和下部高度調(diào)節(jié)桿18的燃燒室內(nèi)端部，其中，下部高度調(diào)節(jié)桿18上部安裝有樣品槽固定支架16，樣品槽固定支架16上放置有樣品槽7，樣品槽7的內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，下端點火絲4穿過樣品槽7與樣品直接接觸，上端點火絲3與下端點火絲4的雙點火絲設(shè)計，可改變固體燃料的點火方式，實現(xiàn)對流場及重力因素對燃料燃燒影響因素的測試與研究。下部密封固定裝置17上安裝有熱電偶固定架6，熱電偶固定架6內(nèi)部穿有熱電偶5，樣品安放在樣品槽7中，使用時熱電偶5插入到樣品內(nèi)部，熱電偶5用來測試與記錄樣品燃燒過程中溫度變化。透明視窗2鑲嵌于燃燒室殼體I側(cè)壁上，透明視窗2呈梯形結(jié)構(gòu)，與燃燒室殼體I螺紋連接，并使用“O”型密封圈密封，該透明視窗2材質(zhì)為有機玻璃，且熱電偶5的高度與透明視窗2的中心位置高度一致，可以方便的觀察到燃燒室內(nèi)部燃燒物燃燒時火焰形態(tài)等。燃燒室殼體I上部安裝有出氣管道14，側(cè)部安裝有進氣管道13，進氣管道13和出氣管道14上安裝有控制閥門15，燃燒室殼體I外還設(shè)置有壓力表9。燃燒室殼體I內(nèi)腔安裝有豎直的樣品長度測量尺8，該樣品長度測量尺8精確度為1_，通過透明視窗2觀測樣品長度以及測量尺8測量出的火焰長度，利用“靶線法”來實現(xiàn)對樣品燃燒傳播速度的測試，并可通過微分計算的方法得到樣品瞬時燃燒速度。補光天窗27位于樣品長度測量尺8上方，直徑為60mm，材質(zhì)為有機玻璃，上部固定臺10、下部密封固定裝置17上均安裝有旋轉(zhuǎn)手柄12，并通過旋轉(zhuǎn)手柄12調(diào)節(jié)高度，適合多種樣品。本實用新型中的樣品槽7為“凹形”樣品槽或三角式樣品夾。
[0030]圖3和圖4分別為“凹”型樣品槽的主視圖和俯視圖，“凹”型樣品槽的內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，“凹”型樣品槽下端為錐形，方便安放于樣品槽固定支架16的錐形部分。
[0031]如圖5和圖6所示，三腳式樣品固定夾為中空結(jié)構(gòu)，下端為錐形，方便安放于樣品槽固定支架16的錐形部分；弧形夾片25下端內(nèi)部設(shè)置有固定孔22，上端外表面有繃帶固定槽23 ;固定鋼圈26穿過固定孔22，用于固定弧形夾片25 ;彈性繃帶24套于繃帶固定槽23用來夾緊弧形夾片25。
[0032]下面結(jié)合實施例對本實用新型作進一步的描述。
[0033]實施例1
[0034]如圖1和圖2所示，本實施例的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，包括燃燒室殼體1、透明視窗2、上部固定臺10、下部密封固定裝置17 ;壓力表9和透明視窗2安裝于燃燒室殼體I側(cè)面；下部高度調(diào)節(jié)桿18通過螺紋連接于下部密封固定裝置17，并在下端點火絲4附近安裝樣品槽固定支架16，將“凹”型樣品槽放置于樣品槽固定支架16上，上端點火絲3和下端點火絲4材質(zhì)選用鎳鉻合金，其直徑規(guī)格均為0.3?3.0mm,具體在本實施例中，其直徑規(guī)格為2.0mm,燃燒室腔內(nèi)中心附近安裝樣品長度測量尺8。本實施例中的“凹”型樣品槽如圖3和圖4所示。
[0035]具體使用時，將膏狀的鋁/水基高能燃料放置于“凹”型樣品槽內(nèi)，通過手柄12調(diào)節(jié)下部高度調(diào)節(jié)桿18，并將熱電偶5插入燃料內(nèi)部，旋緊下部密封固定裝置17;關(guān)閉燃燒室出氣管道14，將進氣管道13連接空氣氣體鋼瓶，當(dāng)燃燒室內(nèi)壓力達到0.5MPa時關(guān)閉進氣管道13并接通下部點火線路，通過可連續(xù)調(diào)整電壓的接觸式調(diào)壓器將輸出電壓調(diào)節(jié)至6V來引燃燃料。在透明視窗2外部架設(shè)高速攝像機記錄燃料燃燒現(xiàn)象，熱電偶冷端21與數(shù)據(jù)采集器連接，讀取并記錄燃料的溫度變化。通過本實用新型可觀察到樣品的燃燒在相應(yīng)壓力下的著火溫度，最高溫度及火焰形貌、燃燒持續(xù)時間等，并可收集樣品殘渣進行后期進一步研究。
[0036]實施例2
[0037]本實施例的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，包括燃燒室殼體1、透明視窗2、上部固定臺10、下部密封固定裝置17 ;壓力表9和透明視窗2安裝于燃燒室殼體I側(cè)面；下部高度調(diào)節(jié)桿18通過螺紋連接于下部密封固定裝置17，并在下端點火絲4附近安裝樣品槽固定支架16，將三腳式樣品固定夾放置于樣品槽固定支架16上，本實施例中的三腳式樣品固定夾如圖5和圖6所示。燃燒室腔內(nèi)中心附近安裝樣品長度測量尺8。
[0038]具體使用時，用三腳式樣品固定夾將固態(tài)的鋁/冰基高能燃料固定并放置于樣品槽固定支架16上，通過手柄12調(diào)節(jié)下部高度調(diào)節(jié)桿18，并將熱電偶5插入燃料內(nèi)部，旋緊下部密封固定裝置17，然后調(diào)節(jié)上部高度調(diào)節(jié)桿11，將上端點火絲3接觸到鋁/冰基高能燃料的上端，關(guān)閉燃燒室出氣管道14，將進氣管道13連接氬氣氣體鋼瓶，當(dāng)燃燒室內(nèi)壓力分別達到0.1MPa,0.3MPa、0.6MPa、0.9MPa、l.2MPa、l.5MPa時關(guān)閉進氣管道13并接通上部點火線路，通過可連續(xù)調(diào)整電壓的接觸式調(diào)壓器將輸出電壓調(diào)節(jié)至6V來引燃燃料。在透明視窗2外部架設(shè)高速攝像機記錄燃料燃燒現(xiàn)象，熱電偶冷端21與數(shù)據(jù)采集器連接讀取并記錄燃料的溫度變化。通過本實用新型可觀察到樣品的燃燒在各個壓力下燃燒的著火溫度，最高溫度及火焰形貌、燃燒速度、燃燒持續(xù)時間等，并通過計算得出燃料燃燒速度的壓力影響指數(shù)，并可對樣品殘渣收集進行后期進一步研究。
[0039]以上示意性的對本實用新型及其實施方式進行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本實用新型的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本實用新型創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，包括燃燒室殼體(1)、上部固定臺(10)和下部密封固定裝置(17)，其特征在于:所述的燃燒室殼體(1)側(cè)部安裝有壓力表(9)、進氣管道(13)和透明視窗(2)，該燃燒室殼體⑴上部安裝有出氣管道(14)、上部固定臺(10)和補光天窗(27)，所述的上部固定臺(10)上安裝有上部高度調(diào)節(jié)桿(11)，該上部高度調(diào)節(jié)桿(11)貫穿上部固定臺(10)且上部高度調(diào)節(jié)桿(11)的下端位于燃燒室殼體(1)內(nèi)，上述的上部高度調(diào)節(jié)桿(11)下端安裝有上端點火絲(3);所述的燃燒室殼體(1)下部安裝有下部密封固定裝置(17)，所述的下部密封固定裝置(17)上安裝有下部高度調(diào)節(jié)桿(18)和熱電偶固定架(6)，所述的下部高度調(diào)節(jié)桿(18)貫穿下部密封固定裝置(17)且下部高度調(diào)節(jié)桿(18)的上部位于燃燒室殼體(1)內(nèi)，上述的下部高度調(diào)節(jié)桿(18)上端安裝有下端點火絲⑷；所述的熱電偶固定架(6)內(nèi)部穿有熱電偶(5)，熱電偶(5)的高度與透明視窗(2)的中心位置高度一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特征在于:所述的燃燒室殼體(1)內(nèi)腔安裝有豎直的樣品長度測量尺(8)，所述的樣品長度測量尺(8)精確度為Imm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特征在于:所述的上端點火絲(3)和下端點火絲(4)材質(zhì)選用鎳鉻合金，其直徑規(guī)格均為0.3~3.0mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特征在于:所述的下部密封固定裝置(17)選用不銹鋼材質(zhì)，與燃燒室殼體(1)下部螺紋密封固定。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特征在于:所述的上部固定臺(10)、下部密封固定裝置(17)上均安裝有旋轉(zhuǎn)手柄(12)，所述的上部高度調(diào)節(jié)桿(11)、下部高度調(diào)節(jié)桿(18)分別與其對應(yīng)的上部固定臺(10)、下部密封固定裝置(17)螺紋連接，并通過旋轉(zhuǎn)手柄(12)調(diào)節(jié)高度，所述的下部高度調(diào)節(jié)桿(18)上端螺紋固定有樣品槽固定支架(16) ο
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特征在于:所述的樣品槽固定支架(16)上放置有樣品槽(7)，其內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，下端點火絲(4)穿過樣品槽(7)與樣品直接接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特征在于:所述的透明視窗(2)呈梯形結(jié)構(gòu)，與燃燒室殼體(1)螺紋連接，并使用密封圈密封，該透明視窗(2)材質(zhì)為有機玻璃。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特征在于:所述的補光天窗(27)位于樣品長度測量尺(8)上方，補光天窗(27)的直徑為60mm，材質(zhì)為有機玻3? ο
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種實驗用可視化雙向點火燃燒室，其特征在于:所述的進氣管道(13)和出氣管道(14)上安裝有控制閥門(15)。
【文檔編號】G01N25/26GK203786068SQ201420208531
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】李 浩, 朱寶忠, 孫華建, 王雙, 孫運蘭 申請人:安徽工業(yè)大學(xué)