本發(fā)明涉及燃油燃燒器領(lǐng)域，提供了一種燃燒試驗(yàn)設(shè)備。

背景技術(shù)：

在航空航天領(lǐng)域，存在這樣兩種類型的零部件：一種是長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境下，耐熱溫度及時(shí)長(zhǎng)是檢驗(yàn)其性能和安全性的主要指標(biāo)，如航空燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室、渦輪等部件。另一種是在特定或特殊情況下會(huì)承受為時(shí)較短的高溫環(huán)境考驗(yàn)，比如，一旦飛行器失事，要求黑匣子能在超過(guò)一千攝氏度的高溫中“存活”超過(guò)半小時(shí)；航天器返回大氣層時(shí)，外殼需要承受由于與空氣高速摩擦產(chǎn)生的高溫等等。

由于以上兩種類型的零部件在工作過(guò)程中一定會(huì)或可能會(huì)接觸高溫環(huán)境，為保證其可靠性和安全性，在設(shè)計(jì)階段需要進(jìn)行耐熱性試驗(yàn)，即在設(shè)計(jì)溫度和熱流密度條件下，對(duì)部件加熱的時(shí)間不短于設(shè)計(jì)時(shí)長(zhǎng)，然后考核其在高溫環(huán)境下的強(qiáng)度、剛度等，或者測(cè)試其極限壽命、破壞時(shí)長(zhǎng)。

目前國(guó)內(nèi)外全自動(dòng)燃油燃燒器盡管品牌、規(guī)格繁多，但其結(jié)構(gòu)原理及功能基本相同，主要用于鍋爐、窯爐等場(chǎng)合的加熱。燃燒器知名品牌有德國(guó)威索、英國(guó)力威等。經(jīng)分析論證，現(xiàn)有的傳統(tǒng)燃油燃燒器不適用于大中型(尺度在數(shù)十厘米～數(shù)米量級(jí))熱端部件的耐熱性試驗(yàn)，主要原因有以下兩點(diǎn)：

(1)傳統(tǒng)燃油燃燒器產(chǎn)生的通常為柱形火焰，火焰不同位置溫度不同，即使同一平面，內(nèi)外層火焰溫度也存在較大差異，難以對(duì)大型部件的不同位置進(jìn)行均勻加熱。

(2)傳統(tǒng)燃油燃燒器的火焰直徑(燃燒頭口徑)大致與功率成正比。以德國(guó)威索燃燒器為例，其大型燃燒器的燃燒頭口徑可以達(dá)到約一米，但其功率高達(dá)18mw，熱流密度過(guò)大，能耗驚人。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的是提供一種火源面積較大、且火焰不同位置溫度較均勻且能耗相對(duì)較低的燃燒試驗(yàn)設(shè)備。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種燃燒試驗(yàn)設(shè)備，該設(shè)備包括外筒以及設(shè)置在所述外筒內(nèi)、并與所述外筒限定形成環(huán)形進(jìn)氣腔的內(nèi)筒，所述環(huán)形進(jìn)氣腔與所述內(nèi)筒的進(jìn)氣端連通；所述內(nèi)筒的進(jìn)氣端處插入有一級(jí)進(jìn)氣管，所述一級(jí)進(jìn)氣管內(nèi)設(shè)有一級(jí)噴油管；在所述內(nèi)筒的內(nèi)部、并位于所述一級(jí)進(jìn)氣管的上方設(shè)有二級(jí)進(jìn)油管；在所述環(huán)形進(jìn)氣腔內(nèi)、并靠近所述內(nèi)筒的排氣端處設(shè)有二級(jí)進(jìn)氣管，所述二級(jí)進(jìn)氣管沿所述內(nèi)筒的外壁周向延伸，所述二級(jí)進(jìn)氣管上設(shè)有多個(gè)排氣孔。

優(yōu)選的，所述內(nèi)筒的內(nèi)徑由進(jìn)氣端至排氣端逐漸增大。

優(yōu)選的，所述排氣孔朝向所述內(nèi)筒設(shè)置。

優(yōu)選的，在氣體流動(dòng)的方向上，插入到所述內(nèi)筒的進(jìn)氣端的部分所述第一進(jìn)氣管的內(nèi)徑逐漸增大。

優(yōu)選的，所述外筒的進(jìn)氣端通過(guò)第一環(huán)形擋板與所述一級(jí)進(jìn)氣管的外壁連接，所述第一環(huán)形擋板與所述內(nèi)筒的進(jìn)氣端之間具有間隙。

優(yōu)選的，所述內(nèi)筒的排氣端通過(guò)第二環(huán)形擋板與所述外筒連接。

優(yōu)選的，所述內(nèi)筒的中部通過(guò)第三環(huán)形擋板與所述外筒連接，在所述第三環(huán)形擋板上、并靠近所述內(nèi)筒的外壁處開(kāi)設(shè)有多個(gè)通氣孔，多個(gè)通氣孔沿所述第三環(huán)形擋板的周向排布。

優(yōu)選的，所述二級(jí)進(jìn)油管靠近所述內(nèi)筒的內(nèi)壁設(shè)置。

優(yōu)選的，所述二級(jí)噴油管為整體呈螺旋形的結(jié)構(gòu)，所述二級(jí)噴油管上設(shè)有多個(gè)燃油霧化孔。

優(yōu)選的，所述二級(jí)噴油管上的燃油霧化孔朝向所述內(nèi)筒的進(jìn)氣端。

(三)有益效果

本發(fā)明提供的一種燃燒試驗(yàn)設(shè)備，包括外筒以及設(shè)置在外筒內(nèi)、并與外筒限定形成環(huán)形進(jìn)氣腔的內(nèi)筒，通過(guò)設(shè)置在內(nèi)筒進(jìn)氣端的一級(jí)噴油管和一級(jí)進(jìn)氣管，形成主要分布于內(nèi)筒中央的火焰；環(huán)形進(jìn)氣腔與內(nèi)筒的進(jìn)氣端連通，以此使環(huán)形進(jìn)氣腔中的二級(jí)進(jìn)氣管噴出的氣體沿著內(nèi)筒的外壁向下流動(dòng)而進(jìn)入到內(nèi)筒中，另外再通過(guò)一級(jí)進(jìn)氣管與內(nèi)筒的進(jìn)氣端之間形成的環(huán)形通道的導(dǎo)流作用，使上述氣流再沿著內(nèi)筒的內(nèi)壁向上流動(dòng)，最終與二級(jí)噴油管噴出的燃料混合燃燒，這樣不僅能夠在內(nèi)筒的邊緣區(qū)域也形成火焰，而且氣流在沿著內(nèi)筒的外壁和內(nèi)壁流動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)被內(nèi)筒加熱升溫，因此還能保持二級(jí)噴油管噴出的燃料能夠充分燃燒，以此在外筒的排氣端處形成均勻分布的火焰，從而對(duì)被試驗(yàn)材料形成均勻的加熱。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的一種燃燒試驗(yàn)設(shè)備的外部視圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的一種燃燒試驗(yàn)設(shè)備的剖視圖一。

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的一種燃燒試驗(yàn)設(shè)備的剖視圖二。

附圖標(biāo)記：

1、外筒；11、第一環(huán)形擋板；12、第二環(huán)形擋板；13、第三環(huán)形擋板；14、支架結(jié)構(gòu)；2、內(nèi)筒；3、一級(jí)進(jìn)氣管；4、一級(jí)噴油管；5、二級(jí)進(jìn)氣管；6、二級(jí)噴油管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

結(jié)合圖1至圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種燃燒試驗(yàn)設(shè)備，包括外筒1、內(nèi)筒2、一級(jí)進(jìn)氣管3、二級(jí)進(jìn)氣管5、一級(jí)進(jìn)油管以及二級(jí)進(jìn)油管。

外筒1可以為圓筒狀結(jié)構(gòu)，可通過(guò)支架結(jié)構(gòu)14豎直站立設(shè)置，下端為進(jìn)氣端，上端為排氣端。內(nèi)筒2設(shè)置在外筒1的內(nèi)部，可以與外筒1同軸心設(shè)置，內(nèi)筒2與外筒1之間限定形成的空間構(gòu)成為環(huán)形進(jìn)氣腔，環(huán)形進(jìn)氣腔與內(nèi)筒2的進(jìn)氣端連通，即環(huán)形進(jìn)氣腔中的氣體可由內(nèi)筒2的進(jìn)氣端進(jìn)入到內(nèi)筒2中。

二級(jí)進(jìn)氣管5設(shè)置在環(huán)形進(jìn)氣腔內(nèi)、并靠近內(nèi)筒2的排氣端處，二級(jí)進(jìn)氣管5沿內(nèi)筒2的外壁周向延伸，二級(jí)進(jìn)氣管5上設(shè)有多個(gè)排氣孔，用于向環(huán)形進(jìn)氣腔內(nèi)注入氣體；一級(jí)進(jìn)氣管3的排氣端插設(shè)于內(nèi)筒2的進(jìn)氣端，插入到內(nèi)筒2的部分一級(jí)進(jìn)氣管3可以是與內(nèi)筒2同軸心設(shè)置；一級(jí)噴油管4設(shè)置在一級(jí)進(jìn)氣管3內(nèi)，一級(jí)噴油管4的燃油霧化孔大致處在內(nèi)筒2的進(jìn)氣端處，該一級(jí)噴油管4的燃油霧化孔通常還具有點(diǎn)火器，用于使一級(jí)噴油管4內(nèi)噴出的燃料與一級(jí)進(jìn)氣管3排出的氣體在內(nèi)筒2中發(fā)生燃燒反應(yīng)；二級(jí)進(jìn)油管設(shè)置在內(nèi)筒2的內(nèi)部、并位于一級(jí)進(jìn)氣管3的上方，二級(jí)噴油管6優(yōu)選為整體呈螺旋形的結(jié)構(gòu)，且二級(jí)噴油管6上設(shè)有多個(gè)燃油霧化孔，以使燃料充分與氣流混合，而且，二級(jí)進(jìn)油管6靠近優(yōu)選為靠近內(nèi)筒2的內(nèi)壁設(shè)置，這樣二級(jí)噴油管6噴出的燃料氣體所處的區(qū)域更能夠與沿著內(nèi)筒2的內(nèi)壁向上流動(dòng)的氣流的位置相對(duì)應(yīng)，在內(nèi)筒的內(nèi)壁附近燃燒；當(dāng)然，二級(jí)噴油管6也可以是分布于內(nèi)筒2的整個(gè)橫截面上，而僅在靠近內(nèi)筒的內(nèi)部處開(kāi)設(shè)多個(gè)燃油霧化孔，這樣也可以主要將燃料噴射在內(nèi)筒的內(nèi)壁附近，而位于內(nèi)筒中央?yún)^(qū)域的部分二級(jí)噴油管6則用于使受熱，更有利于其內(nèi)部燃料的蒸發(fā)、霧化；二級(jí)噴油管6上的燃油霧化孔朝向內(nèi)筒2的進(jìn)氣端，這樣可以與一級(jí)噴油管4形成的火焰氣體和來(lái)自二級(jí)進(jìn)氣管5的氣體形成對(duì)流，以提升混合效果，二級(jí)噴油管6噴出的燃料被一級(jí)噴油管4噴出的火焰點(diǎn)燃，并主要與來(lái)自環(huán)形進(jìn)氣腔內(nèi)的氣體發(fā)生燃燒反應(yīng)。

在進(jìn)行燃燒試驗(yàn)時(shí)，一方面，一級(jí)進(jìn)油管噴出的燃料與其周圍由一級(jí)進(jìn)氣管3噴出來(lái)的氣體發(fā)生燃燒反應(yīng)，在內(nèi)筒2內(nèi)形成燃燒火焰，但畢竟由一級(jí)噴油管4噴出的燃料多集中在內(nèi)筒2的中央，所以一級(jí)噴油管4所形成的火焰也主要集中在內(nèi)筒2的中央，該一級(jí)噴油管4所形成的火焰還可以經(jīng)過(guò)旋流，減速網(wǎng)等結(jié)構(gòu)，使火焰集中問(wèn)題得以改善，擴(kuò)大火焰范圍。

另一方面，二級(jí)進(jìn)氣管5噴出的氣體在進(jìn)入環(huán)形進(jìn)氣腔后，使環(huán)形進(jìn)氣腔內(nèi)的氣壓升高，而由于環(huán)形進(jìn)氣腔還通過(guò)內(nèi)筒2的進(jìn)氣端與內(nèi)筒2的內(nèi)部空間連通，所以環(huán)形進(jìn)氣腔中的高壓氣體只得由內(nèi)筒2的進(jìn)氣端進(jìn)入到內(nèi)筒2中，進(jìn)入到內(nèi)筒2中的氣體沿著內(nèi)筒2與一級(jí)進(jìn)氣管3之間的環(huán)形通道向上流動(dòng)，流動(dòng)到內(nèi)筒2的上部空間中后不僅可以對(duì)來(lái)自一級(jí)噴油管4未完全燃燒的燃料形成補(bǔ)燃，還主要是為了與二級(jí)噴油管6噴出的燃料混合、并被一級(jí)噴油管4所形成的火焰點(diǎn)燃，而在此過(guò)程中，由于插入到內(nèi)筒2中的部分一級(jí)進(jìn)氣管3與內(nèi)筒2之間所形成的環(huán)形通道的導(dǎo)流作用，上述來(lái)自環(huán)形進(jìn)氣腔中的氣體主要是沿著內(nèi)筒2的內(nèi)壁向上流動(dòng)，最終在內(nèi)筒2上部空間靠近筒內(nèi)壁的區(qū)域處與二級(jí)噴油管6噴出的燃料形成燃燒，由此填補(bǔ)了內(nèi)筒2中的邊緣區(qū)域處火焰分別較弱的缺陷，與一級(jí)噴油管4所形成的火焰相配合，使內(nèi)筒2中的火焰分布均勻，保證了不同位置處的加熱溫度更為均勻，從而可以對(duì)外筒1排氣端處的試驗(yàn)不僅形成均勻的加熱，以得到準(zhǔn)確的耐熱性試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

另外，由于二級(jí)進(jìn)氣管5噴出的氣體溫度較低，倘若此低溫的氣體直接排入到內(nèi)筒2的上部空間中、與二級(jí)噴油管6噴出的燃料混合燃燒，會(huì)極大抑制二級(jí)噴油管6噴出的初始燃燒率，而且，由于二級(jí)噴油管6距離外筒1的排氣端距離較近，即二級(jí)噴油管6噴出的燃料與二級(jí)進(jìn)氣管5噴出的氣體混合后燃燒的距離較短，在此雙重因素的影響下，會(huì)使二級(jí)噴油管6噴出的燃料的燃燒極不充分，因此幾乎不能達(dá)到在外筒1的開(kāi)口處形成均勻加熱面的效果。

為此，本發(fā)明將二級(jí)進(jìn)氣管5靠近內(nèi)筒2的排氣端設(shè)置，而環(huán)形進(jìn)氣腔中的氣體最終又是繞過(guò)內(nèi)筒2的進(jìn)氣端而進(jìn)入到內(nèi)筒2中，因此，二級(jí)進(jìn)氣管5噴出的氣體大體上是貼著內(nèi)筒2的外壁向下流動(dòng)的，而氣體在貼著內(nèi)筒2的外壁向下流動(dòng)的過(guò)程中，會(huì)在一定程度上被內(nèi)筒2的外壁加熱，而氣流在進(jìn)入到內(nèi)筒2中后，由于受到內(nèi)筒2與一級(jí)進(jìn)氣管3之間環(huán)形通道的導(dǎo)流作用，氣體會(huì)繼續(xù)大體上貼著內(nèi)筒2的內(nèi)壁向上流動(dòng)，這樣不僅可以在內(nèi)筒2上部空間的邊緣區(qū)域形成過(guò)量空氣、以與二級(jí)噴油管6噴出的燃料形成燃燒，還可以被內(nèi)筒2的內(nèi)壁進(jìn)一步加熱，這樣待氣流上升至與二級(jí)噴油管6噴出的燃料結(jié)合時(shí)，已經(jīng)達(dá)到很高的溫度，且二級(jí)噴油管6中的燃料在噴出前也會(huì)受到火焰的烘烤而升溫，這樣較高溫度的燃料在與較高溫度的氣體混合后，即便燃燒距離較短，仍能夠保證充分燃燒，最終達(dá)到與內(nèi)筒中央?yún)^(qū)域的火焰同等的溫度。

另外，二級(jí)進(jìn)氣管5噴出的氣體在流經(jīng)內(nèi)筒2的內(nèi)壁與外壁的過(guò)程中，也會(huì)對(duì)內(nèi)筒2形成一定的冷卻效果，由此，本設(shè)備不會(huì)因內(nèi)筒2的耐熱極限而限制對(duì)試驗(yàn)材料的加熱溫度，且有益于延長(zhǎng)內(nèi)筒2的使用壽命。

其中，內(nèi)筒2的內(nèi)徑優(yōu)選由進(jìn)氣端至排氣端逐漸增大，即內(nèi)筒2大體上是一個(gè)截頭錐形結(jié)構(gòu)，一級(jí)噴油管4噴出的燃料一般呈放射狀，噴出的燃料在于周圍來(lái)自一級(jí)進(jìn)氣管3的氣體燃燒的過(guò)程中，混合氣體的體積膨脹，最終在外筒1的排氣端處達(dá)到較大的加熱面積，以滿足對(duì)大型材料的耐熱性試驗(yàn)要求。

進(jìn)一步的，二級(jí)進(jìn)氣管5上的排氣孔優(yōu)選為朝向內(nèi)筒2設(shè)置，因?yàn)閮?nèi)筒2的筒壁為錐面結(jié)構(gòu)，所以由二級(jí)進(jìn)氣管5上的排氣孔噴出的氣體在吹到內(nèi)筒2的外壁上后，受斜面的作用，會(huì)繼續(xù)向下并緊貼著內(nèi)筒2的外壁流動(dòng)，由此可進(jìn)一步提高內(nèi)筒2的外壁對(duì)氣體的加熱效果，亦可提高對(duì)內(nèi)筒2的冷卻作用。

在氣體流動(dòng)的方向上，插入到內(nèi)筒2的進(jìn)氣端的部分第一進(jìn)氣管的內(nèi)徑優(yōu)選為逐漸增大，這樣不僅更適應(yīng)于一級(jí)噴油管4所噴出的燃料的燃燒，而且還可與內(nèi)筒2的形成相對(duì)應(yīng)，即插入到內(nèi)筒2中的部分一級(jí)進(jìn)氣管3與內(nèi)筒2之間形成的環(huán)形通道也是整體呈錐形的空間結(jié)構(gòu)，以將來(lái)自環(huán)形進(jìn)氣腔中的氣流導(dǎo)流向內(nèi)筒2的內(nèi)壁。

外筒1的進(jìn)氣端通過(guò)第一環(huán)形擋板11與一級(jí)進(jìn)氣管3的外壁連接，第一環(huán)形擋板11與內(nèi)筒2的進(jìn)氣端之間具有間隙，這樣一方面在一級(jí)進(jìn)氣管3與外筒1之間建立起了連接關(guān)系，使二者相對(duì)固定，而且還在一環(huán)形擋板與內(nèi)筒2的進(jìn)氣端之間自然形成用于使環(huán)形進(jìn)氣腔中的氣體進(jìn)入到內(nèi)筒2中的通道。

內(nèi)筒2的排氣端通過(guò)第二環(huán)形擋板12與外筒1連接，這樣既可以在內(nèi)筒2與外筒1之間建立起連接關(guān)系，使二者相對(duì)固定，還可以將環(huán)形進(jìn)氣腔的上部封閉。

內(nèi)筒2的中部?jī)?yōu)選通過(guò)第三環(huán)形擋板13與外筒1連接，在第三環(huán)形擋板13上、并靠近內(nèi)筒2的外壁處開(kāi)設(shè)有多個(gè)通氣孔，多個(gè)通氣孔沿第三環(huán)形擋板13的周向排布，該通氣孔優(yōu)選為長(zhǎng)孔狀結(jié)構(gòu)，以具備更佳的通過(guò)性；第三環(huán)形擋板13既可以加強(qiáng)內(nèi)筒2與外筒1之間的連接，而且利用第三環(huán)形擋板13靠近內(nèi)筒2處的通氣孔，在氣流向下流動(dòng)的途中，再次限定氣流沿內(nèi)筒2的外壁向下流動(dòng)，進(jìn)一步提高了氣流與內(nèi)筒2的換熱。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和替換，這些改進(jìn)和替換也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。