專利名稱：適用于氣體燃料的頂置火花塞式火焰破碎燃燒裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種適用于氣體燃料的頂置火花塞式火焰破碎燃燒裝置，主要用于對各種氣體燃料進(jìn)行火焰破碎快速燃燒的可視化研究。進(jìn)而對實(shí)際應(yīng)用的內(nèi)燃機(jī)的性能進(jìn)行優(yōu)化，屬于內(nèi)燃機(jī)燃燒研究領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外現(xiàn)有研究氣體燃料燃燒特性的模擬裝置主要為定容燃燒彈或定容燃燒室， 燃料和氣體在此封閉空間內(nèi)混合燃燒。而現(xiàn)有氣體定容燃燒室的主要不足在于只能對氣體燃料的層流燃燒速度等進(jìn)行研究。已有燃燒室大多為火花塞頂置點(diǎn)火或電極中心點(diǎn)火，火焰呈現(xiàn)球形自由發(fā)展，沒有固定裝置對火球表面做任何改變，很難探討火球表面褶皺程度對氣體快速燃燒所起的作用，盡管燃燒室形狀可變，而實(shí)質(zhì)內(nèi)部燃燒過程大致一樣，形式單

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服了現(xiàn)有定容燃燒室的用途單一，在實(shí)現(xiàn)層流燃燒的基礎(chǔ)上，提出一種可實(shí)現(xiàn)火焰破碎燃燒從而實(shí)現(xiàn)快速燃燒的燃燒裝置。在不加火焰破碎燃燒發(fā)生裝置時，就是一個常見的一體式的燃燒室，可對氣體燃料的層流燃燒特性進(jìn)行研究；在加入破碎燃燒發(fā)生裝置時，火焰可通過細(xì)格金屬網(wǎng)發(fā)生火焰破碎，從而實(shí)現(xiàn)火焰破碎快速燃燒。為研究氣體燃料燃燒以及湍流燃燒提供借鑒。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下技術(shù)方案。適用于氣體燃料的頂置火花塞式火焰破碎燃燒裝置，特征在于其包括燃燒裝置本體6、端蓋1、設(shè)置在燃燒裝置本體6和端蓋1上的可視化窗口 13、下火花塞套8、上火花塞套10、金屬網(wǎng)12，其中燃燒裝置本體6 與端蓋1通過螺紋4連接，燃燒裝置本體6和端蓋1上的可視化窗口 13對齊，可視化窗口 13中安裝有石英玻璃2，燃燒裝置本體6與石英玻璃2圍城燃燒室；在燃燒裝置本體6上設(shè)置有進(jìn)排氣閥7，在燃燒裝置本體6上安裝壓力傳感器3以及溫度傳感器11 ；本體6頂端的中心開有火花塞套安裝孔9，在火花塞套安裝孔9的上半部安裝上火花塞套10，并且上火花塞套10與火花塞14通過螺紋連接；在火花塞套安裝孔9的下半部安裝下火花塞套8，同時下火花塞套8內(nèi)部套有金屬網(wǎng)12，火花塞14伸入到下火花賽套8中，金屬網(wǎng)12覆蓋在火花塞14的表面；下火花塞套8的上表面與火上花塞套10的下表面壓緊密封；下火花塞套8、 上火花塞套10、金屬網(wǎng)12和火花塞14四者共同組成火焰破碎發(fā)生裝置?；鹧嫫扑榘l(fā)生裝置中的金屬網(wǎng)12位置和密度可調(diào)。下火花塞套8和金屬網(wǎng)12可拆卸。燃燒室形狀為圓柱形。本裝置的工作過程主要依賴于火焰破碎發(fā)生裝置的變化，如圖1和圖4所示1、當(dāng)采用火花塞套8和金屬網(wǎng)12時。1)將火焰破碎燃燒裝置(圖4)安裝到火花塞套安裝孔9上，如圖1所示。
2)進(jìn)行氣體燃燒特性試驗(yàn)時，通過排氣閥7將燃料氣體充進(jìn)燃燒室，靜置。3)金屬網(wǎng)12的位置及網(wǎng)格密度可調(diào)，根據(jù)試驗(yàn)的需要，增大或減小網(wǎng)格的密度， 形成火球表面不同程度的褶皺。金屬網(wǎng)的位置可調(diào)，增大或減小金屬網(wǎng)的半徑，探討不同位置時，火球在不同半徑時出現(xiàn)破裂的燃燒情況，檢測氣體燃燒速度的變化。4)火花塞14點(diǎn)火形成火核，火焰前鋒面呈球形發(fā)展，當(dāng)發(fā)展到通過金屬網(wǎng)12的時候，平面的火焰前鋒會被網(wǎng)格切割，使平整的火球表面破裂，達(dá)到增大火焰前鋒面面積的目的，加速氣體燃燒。5)通過壓力傳感器3實(shí)時采集燃燒產(chǎn)生的壓力。6)燃燒結(jié)束，通過進(jìn)排氣閥7將廢氣抽出。2、當(dāng)不采用下火花塞套8和金屬網(wǎng)12時，裝置如圖5所示。1)將由上火花塞套10和火花塞14組成的燃燒裝置(圖5)安裝到火花塞套安裝孔9，裝配結(jié)果如圖2所示。2)燃料氣體通過進(jìn)排氣閥7進(jìn)氣，靜置混合氣。3)火花塞14點(diǎn)火，火核形成，氣體燃料層流燃燒，火球表面平滑呈球形無阻礙傳播。4)通過壓力傳感器3實(shí)時采集燃燒產(chǎn)生的壓力。
5)燃燒結(jié)束后廢氣通過進(jìn)排氣閥7被抽出。該裝置的優(yōu)點(diǎn)在于1.專門對該裝置設(shè)計(jì)分開式的兩個火花塞套和獨(dú)立金屬網(wǎng)， 拆卸更換方便靈活，可根據(jù)試驗(yàn)需求實(shí)現(xiàn)兩種不同燃燒過程的模擬，達(dá)到在一個裝置上實(shí)現(xiàn)兩種用途的目的。用于快速燃燒或?qū)恿魅紵难芯俊?.燃燒室的結(jié)構(gòu)為圓柱形，利于火焰?zhèn)鞑U(kuò)散。本裝置是一種用于研究火焰快速燃燒的裝置，利用固定裝置實(shí)現(xiàn)火焰破碎加快氣體燃燒的研究，用途多樣。對于動態(tài)實(shí)現(xiàn)氣體湍流的定容燃燒裝置而言，該裝置更穩(wěn)定，可抓住主要因素(網(wǎng)格位置，網(wǎng)格半徑，網(wǎng)格密度)，結(jié)合高速攝影和壓力信號采集分析找出這些影響因素之間的內(nèi)在聯(lián)系，進(jìn)而得到可燃?xì)怏w的燃燒特性，火焰破裂還可以對于湍流燃燒的研究提供一些參考數(shù)據(jù)。


圖1為頂置火花塞式火焰破碎燃燒裝置裝配圖
圖2為上火花S塞套和金屬網(wǎng)的系統(tǒng)裝配圖3為燃燒裝置本體剖視圖4為火焰破碎發(fā)生裝置組裝圖5為上火花S塞套和金屬網(wǎng)的組裝圖6為上火花S塞套主視圖7為上火花S塞套俯視圖8為下火花S塞套主視圖9為下火花S塞套俯視圖10為金屬網(wǎng)示意圖11為火花塞示意圖12為螺栓示意圖；圖13為石英玻璃示意圖；圖14為壓力傳感器示意圖；圖15為溫度傳感器示意圖。圖中1-端蓋；2-石英玻璃；3-壓力傳感器；4-螺栓；5-支撐板；6_燃燒裝置本體；7-進(jìn)排氣閥；8-下火花塞套；9-火花塞套安裝孔；10上火花塞套；11-溫度傳感器； 12-金屬網(wǎng)；13-可視化窗口 ； 14-火花塞。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖1至5和具體實(shí)施方式
對于本發(fā)明作進(jìn)一步的說明基于本專利的特點(diǎn)，主要兩種實(shí)施方法。一種是安裝下火花塞套8和金屬網(wǎng)12，用于探討火焰破碎燃燒的特性。另一種為不安裝下火花塞套8和金屬網(wǎng)12，用于研究氣體層流燃燒特性。下面結(jié)合圖1至圖5詳細(xì)說明安裝火花塞套和金屬網(wǎng)的實(shí)施例。本實(shí)例主要有裝置本體6，端蓋1，石英玻璃2，上火花塞套10，下火花塞套8等組成。本體6在頂面中心開有火花塞套安裝孔9，用于安裝火花塞套。在火花塞套安裝孔9的上半部安裝上火花塞套10，并且上火花塞套10與火花塞14通過螺紋連接；在火花塞套安裝孔9的下半部安裝下火花塞套8，同時下火花塞套8內(nèi)部套有金屬網(wǎng)12。下火花塞套8 的上表面與上火花塞套10的下表面壓緊密封。下火花塞套8、上火花塞套10，金屬網(wǎng)12和火花塞14四者共同組成火焰破碎發(fā)生裝置，如圖4所示。在火花塞安裝孔9的旁邊安裝溫度傳感器11，在燃燒裝置本體6的后部中心裝有進(jìn)排氣閥7，本體6圓端面下端中心安裝壓力傳感器3，與火花塞套安裝孔9中心線同軸。本體6前端和端蓋1開有相同尺寸的可視化窗口 13，端蓋1和石英玻璃2通過螺栓4與彈體本體6壓緊密封，石英玻璃2夾在端蓋1 與裝置本體6之間，密封面處用耐高溫高壓的氟橡膠密封墊來密封，本體6設(shè)計(jì)足夠?qū)挾鹊闹伟?，用以支撐裝配好的整個系統(tǒng)。具體如圖1所示。燃燒裝置本體內(nèi)部為半徑50mm，高IOOmm的圓柱形。火花塞套安裝螺紋孔9半徑為15mm，如圖3所示。根據(jù)火焰破碎燃燒裝置的特點(diǎn)，選擇所需適合的網(wǎng)格密度或位置設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案。當(dāng)不安裝下火花塞套8和金屬網(wǎng)12時候的實(shí)施例如圖2所示。試驗(yàn)中如需探討氣體層流燃燒特性，只需將火焰破碎發(fā)生裝置中的下火花塞套8 和金屬網(wǎng)12取下，裝配如圖5所示。然后將上火花塞套10，火花塞14安裝到火花塞安裝孔 9的上半部，無需更改其他裝配，具體詳細(xì)裝配如圖2所示。燃燒裝置此時可做為統(tǒng)一式燃燒室，火花塞頂置點(diǎn)火，火球即可無阻礙自由發(fā)展擴(kuò)散。圖6至15為一些具體零部件的結(jié)構(gòu)圖，其中圖6為上火花塞套主視圖，圖7為上火花塞套俯視圖，圖8為下火花塞套主視圖，圖9為下火花塞套俯視圖，圖10為金屬網(wǎng)示意圖，圖11為火花塞示意圖，圖12為螺栓示意圖，圖13為石英玻璃示意圖，圖14為壓力傳感器示意圖，圖15為溫度傳感器示意圖。
權(quán)利要求
1.適用于氣體燃料的頂置火花塞式火焰破碎燃燒裝置，特征在于其包括燃燒裝置本體(6)、端蓋(1)、設(shè)置在燃燒裝置本體(6)和端蓋⑴上的可視化窗口(13)、下火花塞套 (8)、上火花塞套(10)、金屬網(wǎng)(12)，其中燃燒裝置本體(6)與端蓋⑴通過螺紋⑷連接， 燃燒裝置本體(6)和端蓋(1)上的可視化窗口(13)對齊，可視化窗口(13)中安裝有石英玻璃O)，燃燒裝置本體(6)與石英玻璃O)圍城燃燒室；在燃燒裝置本體(6)上裝有進(jìn)排氣閥(7)，在燃燒裝置本體(6)上安裝壓力傳感器(3)以及溫度傳感器(11)；本體(6)頂端的中心開有火花塞套安裝孔(9)，在火花塞套安裝孔(9)的上半部安裝上火花塞套(10)， 并且上火花塞套(10)與火花塞(14)通過螺紋連接；在火花塞套安裝孔(9)的下半部安裝下火花塞套(8)，同時下火花塞套(8)內(nèi)部套有金屬網(wǎng)(12)，火花塞(14)伸入到下火花賽套(8)中，金屬網(wǎng)(1 覆蓋在火花塞(14)的表面；下火花塞套(8)的上表面與火上花塞套 (10)的下表面壓緊密封；下火花塞套(8)、上火花塞套(10)、金屬網(wǎng)(1 和火花塞(14)四者共同組成火焰破碎發(fā)生裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于氣體燃料的頂置火花塞式火焰破碎燃燒裝置，其特征在于所述的火焰破碎發(fā)生裝置中的金屬網(wǎng)(1 的位置和密度可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于氣體燃料的頂置火花塞式火焰破碎燃燒裝置，其特征在于所述的下火花塞套(8)和金屬網(wǎng)(12)可拆卸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于氣體燃料的頂置火花塞式火焰破碎燃燒裝置，其特征在于所述的燃燒室形狀為圓柱形。
全文摘要
一種適用于氣體燃料的頂置火花塞式火焰破碎燃燒裝置，屬于燃燒領(lǐng)域。在燃燒裝置本體上設(shè)置有進(jìn)排氣閥，在裝置上安裝壓力傳感器和溫度傳感器；本體頂端的中心開有火花塞套安裝孔，在火花塞套安裝孔的上半部安裝上火花塞套，并且上火花塞套與火花塞通過螺紋連接；在火花塞套安裝孔的下半部安裝下火花塞套，同時下火花塞套內(nèi)部套有金屬網(wǎng)；下火花塞套的上表面與上火花塞套的下表面壓緊密封；下火花塞套、上火花塞套，金屬網(wǎng)和火花塞四者共同組成火焰破碎發(fā)生裝置。采用下火花塞套和金屬網(wǎng)時，火花塞頂部點(diǎn)火后，火球傳播到通過金屬網(wǎng)時發(fā)生破碎，實(shí)現(xiàn)氣體快速燃燒。不采用火花塞套和金屬網(wǎng)時，燃燒裝置可進(jìn)行氣體層流燃燒特性的研究。
文檔編號F02P13/00GK102410125SQ20111039189
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月30日
發(fā)明者姚寶峰, 孫娜, 張紅光, 韓雪嬌 申請人:北京工業(yè)大學(xué)