[发明专利]适用于气体燃料的顶置火花塞式火焰破碎燃烧装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于气体燃料的顶置火花塞式火焰破碎燃烧装置，主要用于对各种气体燃料进行火焰破碎快速燃烧的可视化研究。进而对实际应用的内燃机的性能进行优化，属于内燃机燃烧研究领域。

背景技术

国内外现有研究气体燃料燃烧特性的模拟装置主要为定容燃烧弹或定容燃烧室，燃料和气体在此封闭空间内混合燃烧。而现有气体定容燃烧室的主要不足在于只能对气体燃料的层流燃烧速度等进行研究。已有燃烧室大多为火花塞顶置点火或电极中心点火，火焰呈现球形自由发展，没有固定装置对火球表面做任何改变，很难探讨火球表面褶皱程度对气体快速燃烧所起的作用，尽管燃烧室形状可变，而实质内部燃烧过程大致一样，形式单一。

发明内容

本发明的目的在于克服了现有定容燃烧室的用途单一，在实现层流燃烧的基础上，提出一种可实现火焰破碎燃烧从而实现快速燃烧的燃烧装置。在不加火焰破碎燃烧发生装置时，就是一个常见的一体式的燃烧室，可对气体燃料的层流燃烧特性进行研究；在加入破碎燃烧发生装置时，火焰可通过细格金属网发生火焰破碎，从而实现火焰破碎快速燃烧。为研究气体燃料燃烧以及湍流燃烧提供借鉴。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。适用于气体燃料的顶置火花塞式火焰破碎燃烧装置，特征在于：其包括燃烧装置本体6、端盖1、设置在燃烧装置本体6和端盖1上的可视化窗口13、下火花塞套8、上火花塞套10、金属网12，其中燃烧装置本体6与端盖1通过螺纹4连接，燃烧装置本体6和端盖1上的可视化窗口13对齐，可视化窗口13中安装有石英玻璃2，燃烧装置本体6与石英玻璃2围城燃烧室；在燃烧装置本体6上设置有进排气阀7，在燃烧装置本体6上安装压力传感器3以及温度传感器11；本体6顶端的中心开有火花塞套安装孔9，在火花塞套安装孔9的上半部安装上火花塞套10，并且上火花塞套10与火花塞14通过螺纹连接；在火花塞套安装孔9的下半部安装下火花塞套8，同时下火花塞套8内部套有金属网12，火花塞14伸入到下火花赛套8中，金属网12覆盖在火花塞14的表面；下火花塞套8的上表面与火上花塞套10的下表面压紧密封；下火花塞套8、上火花塞套10、金属网12和火花塞14四者共同组成火焰破碎发生装置。

火焰破碎发生装置中的金属网12位置和密度可调。

下火花塞套8和金属网12可拆卸。

燃烧室形状为圆柱形。

本装置的工作过程主要依赖于火焰破碎发生装置的变化，如图1和图4所示：

1、当采用火花塞套8和金属网12时。

1)将火焰破碎燃烧装置(图4)安装到火花塞套安装孔9上，如图1所示。

2)进行气体燃烧特性试验时，通过排气阀7将燃料气体充进燃烧室，静置。

3)金属网12的位置及网格密度可调，根据试验的需要，增大或减小网格的密度，形成火球表面不同程度的褶皱。金属网的位置可调，增大或减小金属网的半径，探讨不同位置时，火球在不同半径时出现破裂的燃烧情况，检测气体燃烧速度的变化。

4)火花塞14点火形成火核，火焰前锋面呈球形发展，当发展到通过金属网12的时候，平面的火焰前锋会被网格切割，使平整的火球表面破裂，达到增大火焰前锋面面积的目的，加速气体燃烧。

5)通过压力传感器3实时采集燃烧产生的压力。

6)燃烧结束，通过进排气阀7将废气抽出。

2、当不采用下火花塞套8和金属网12时，装置如图5所示。

1)将由上火花塞套10和火花塞14组成的燃烧装置(图5)安装到火花塞套安装孔9，装配结果如图2所示。

2)燃料气体通过进排气阀7进气，静置混合气。

3)火花塞14点火，火核形成，气体燃料层流燃烧，火球表面平滑呈球形无阻碍传播。

4)通过压力传感器3实时采集燃烧产生的压力。

5)燃烧结束后废气通过进排气阀7被抽出。

该装置的优点在于：1.专门对该装置设计分开式的两个火花塞套和独立金属网，拆卸更换方便灵活，可根据试验需求实现两种不同燃烧过程的模拟，达到在一个装置上实现两种用途的目的。用于快速燃烧或层流燃烧的研究。2.燃烧室的结构为圆柱形，利于火焰传播扩散。