[发明专利]一种狭缝式微型定容燃烧装置

说明书

技术领域

本发明涉及微尺度燃烧技术领域，特别是涉及一种狭缝式微型定容燃烧装置。

背景技术

定容燃烧装置是一种用来研究气体和液体燃料燃烧反应特性的常用实验平台，可以在压力、温度、燃料成分、燃料氧化剂配比等变化条件下，实现燃料的着火与火焰传播燃烧特性的可视化测试，获得燃烧速度、压力升高特性、瞬时火焰形态等重要参数，达到掌握燃料燃烧基本特性的目的，是再现发动机燃烧室内燃烧过程的重要装置。

随着科学技术的发展，越来越多的产品需要高能量密度的微型供能系统，如航模、无人机和便携仪器等，作为实现高能量密度输出的一种微型供能方案，关于微型发动机的研究越来越多。由于燃料燃烧的热量释放与燃烧特征尺度的立方成正比，而热功转换与燃烧特征尺度的平方成正比，所以，与常规尺度发动机相比较，燃烧空间尺寸变小可以显著提升微型发动机的功率密度。

受燃烧特征尺度缩小的影响，微型发动机内燃烧过程会同常规尺度的存在显著差别，显然，常规尺度定容燃烧装置不适合微小空间内的燃烧过程研究，因此需要微型定容燃烧装置进行研究，然而目前技术发展中尚无这种研究、实验的装置平台。

发明内容

本发明的目的在于提出一种狭缝式微型定容燃烧装置，用以可视化观测微型发动机内关键热力循环步骤——燃料定容燃烧过程，实现对微型发动机内复杂燃烧过程的研究。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种狭缝式微型定容燃烧装置，包括燃烧室，以及与所述燃烧室相连的泄压阀、进气管、排气管和点火机构，所述进气管和排气管上分别设有阀门，其特征在于，还包括设有阶梯型通孔的上盖板，以及设有凹槽的下盖板，所述燃烧室由设置在顶部的透明的上平板、设置在底部的透明的下平板以及设置在侧面的透明的侧壁板所围成，所述上平板和侧壁板上端嵌在所述阶梯型通孔中，所述侧壁板下端和下平板嵌在所述凹槽内，所述上盖板和下盖板相对设置并固定连接。

由上平板、下平板和侧壁板围成封闭的整体透明狭缝式微型燃烧室，通过上盖板和下盖板对燃烧室进行定位和紧固，确保燃烧室在定容燃烧的高温高压环境下的安全工作，并且燃烧室的特征尺度为上平板和下平板之间的间距，间距大小为毫米级别。其结构简单、合理，能够利用光学测试仪器，光路可以从上盖板中开设的阶梯型通孔和上平板通过，也可以从侧壁面引入，实现对燃烧室内燃烧过程的观察、影像等。

所述的狭缝式微型定容燃烧装置，可搭配不同高度的侧壁板以调节所述燃烧室的高度。

所述上平板的外侧边缘与侧壁板的外侧边缘相平齐，并且所述上平板的下侧设有嵌入侧壁板上端内侧的凸台，上平板的凸台嵌入侧壁板上端内侧，可防止燃烧过程中燃烧室内气体的泄漏。可设置侧壁面的高度，调整所形成的燃烧室的燃烧特征尺度的大小，上平板，而外侧边缘相平齐的上平板和侧壁板上端又一同嵌入上盖板的阶梯型通孔中，能够增加上平板和侧壁板上端的接触面积，使其结合更紧密。

所述下平板嵌在侧壁板下端内侧，所述下盖板和下平板之间一体成型，所述进气管、排气管和点火机构从下盖板的外侧伸入燃烧室内。下平板与下盖板的环形凹槽设计，能够增加下盖板和侧壁板下端的接触面积，使得透明燃烧室壁面受力更均匀，可减少燃烧中压力波动的冲击。

所述的微型定容燃烧装置还包括设置在所述下盖板内的伴热电热元件。能够对燃烧室的气体进行预热，同时可以在燃烧过程减少燃烧室的壁面散热，减小因燃烧室壁面初始温度低对燃烧过程的影响。

本发明的优点是：其结构简单、合理，燃烧室为狭缝式，狭缝高度在次毫米范围且可调，燃烧室整体透明，能够利用光学测试仪器，可以从顶部和侧面引入光路或影像，上平板；利用凸台嵌入配合形成狭缝燃烧室，能使上平板和侧壁板上端之间、下平板和侧壁板下端之间的结合更紧密，防止燃烧过程中燃烧室内气体的泄漏，在下盖板内设置电热元件，能够对通入燃烧室的气体进行预热，同时可以在燃烧过程减少燃烧室的壁面散热，减小因燃烧室壁面初始温度低对燃烧过程的影响。

附图说明

图1是本发明的纵截面结构示意图；

图2是本发明下盖板的结构示意图；

图3是图2中E-E剖视图；

附图标记说明：1、上平板；2、侧壁板；3、下平板；4、上盖板；5、下盖板；6、电热机构；7、进气管；8、排气管；9、点火机构；10、燃烧室；11、软垫片；12、凹槽；13、电热棒孔；14、温度传感器。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。