[发明专利]一种高温高压润滑油单液滴蒸发和着火装置及其使用方法

说明书

一种高温高压润滑油单液滴蒸发和着火装置及其使用方法，属于高粘度易结焦油液滴蒸发与自燃的实验技术领域。实验装置的密闭高压外容器为高压环境，而内部高温室为高温高压环境，加热空间小，加热效率高。液滴悬挂装置采取交叉石英丝方式，利用油滴高粘度的特点，实现油液滴近距离滴落到交叉石英丝上完成悬挂，解决了液滴在进入到高温室后提前挥发的问题，提高实验精度。在实验装置底部加装蜗轮蜗杆传动装置，来完成石英丝支架的自动定角度旋转，以实现油滴蒸发自燃结焦后石英丝支架的自动换取，并通过升降气缸进行实现液滴支架的快速定时的高温环境的送入，解决了液滴悬挂支架结焦后换支架难的问题，缩短了每组实验时间，使实验更精确便利。

技术领域

本发明涉及一种高温高压润滑油单液滴蒸发和着火装置及其使用方法，属于高粘度易结焦油液滴蒸发与自燃的实验技术领域。

背景技术

近二十年来，二冲程船用发动机的热效率和机械效率得到了显著提高，但与此同时，在发动机中也经常伴随着较高着火压力的不正常燃烧。而造成这种不正常燃烧的主要原因是缸内润滑油（主要是气缸油）的自燃。而自燃发生的频率主要受点火延时的控制，点火延时又分为物理点火延时和化学点火延时。针对于大分子烃类，物理点火延时占整体延时的绝大部分，而润滑油的物理点火延时主要受蒸发过程的影响。因此，展开对船用发动机润滑油的蒸发及着火特性的研究，对了解润滑油特性，消除和避免不正常燃烧现象，保证主机安全高效工作有十分重要的意义。

目前，液滴悬挂装置在研究液滴着火及蒸发特性中得到了广泛的应用。此类方法应用小直径的石英丝或者热电偶原件作为液滴的悬挂装置，运用线性导轨将液滴迅速放入高温环境，并用高速摄像机对于着火情况进行拍摄。运用此类方法进行了许多关于液滴着火的研究。而这些实验的研究对象均为分子量较小并且粘度较低的燃油的着火特性。而做为分子量较高，粘度较大的润滑油的着火特性的相关研究却很少。气缸油具有高粘度，高表面张力，高沸点，液滴直径较大的特点。由于其与燃油的诸多性质均有差异，燃油的着火特性与气缸油的性质也不尽相同。目前高温高压环境下对于液滴尤其高粘度油液滴的蒸发和着火的实验还未见涉及，尤其是对于易结焦油液滴的实验后结焦的处理的实验装置更是没有涉及。

发明内容

为了解决现有技术对粘性较大且易结焦油液滴蒸发自燃实验的不足，本发明提供一种高温高压单液滴蒸发和着火装置及其使用方法，利用油滴高粘度的特点，实现油液滴近距离滴落到交叉石英丝上完成悬挂，解决了液滴在进入到高温室后提前挥发的问题，提高实验精度。

本发明采用的技术方案是：一种高温高压单液滴蒸发和着火装置，它包括由上端盖、下端盖以及侧板围成的密闭高压外容器、单液滴发生器、光学摄影设备和背光源，它还包括内部蜗轮蜗杆传动装置、液滴悬挂装置、石英丝支架和内部高温室，所述上端盖上设有氮气增压进气口、空气增压进气口、单液滴发生器和安全阀；所述密闭高压外容器中除设有液滴悬挂装置和内部高温室外，还设有下隔热板、压力传感器和热电偶；所述下端盖上设有用传动装置保护盖保护的内部蜗轮蜗杆传动装置和排污阀，内部蜗轮蜗杆传动装置的传动轴与位于密闭高压外容器中的液滴悬挂装置连接；所述液滴悬挂装置上设有由内部蜗轮蜗杆传动装置驱动的旋转支撑盘，在旋转支撑盘上环形布置多个石英丝支架，石英丝支架的交叉石英丝中心位置与单液滴发生器的石英喷嘴中心位置相对应，在旋转支撑盘的下部设有多个升降气缸；所述内部高温室包括一个固定的高温壳体，高温壳体上设有与侧板上相匹配的石英玻璃窗和与水泵连接的冷却水套，所述氮气增压进气口、空气增压进气口通过管道与设有加热装置的高温壳体内腔连通；所述光学摄影设备、背光源、侧板上的两个石英玻璃窗和高温壳体上的两个石英玻璃窗布置在一直线上。

所述上端盖和下端盖通过螺栓与侧板固定连接，采用紫铜垫密封。

所述加热装置采用4kw的电加热丝和用于支撑电加热丝、隔热的陶瓷圈。

所述石英丝支架均布在旋转支撑盘周围，旋转支撑盘与内部蜗轮蜗杆传动装置进行螺纹连接，通过对蜗轮蜗杆传动装置的控制，自动控制石英丝支架的定角度旋转。