CN109459243A - 一种温度可控的变油流量喷雾燃烧定容*** - Google Patents

Abstract

本本发明属于热力发动机技术领域，涉及一种温度可控的变油流量喷雾燃烧定容***，包括弹体上端盖、弹体主体、弹体下端盖、弹体支架、喷油器万能支座和喷油器。弹体上端盖有主进气口，确保气体连续稳定进入定容弹，盖体上设置多组导气口，连接温度压力传感器对喷雾环境进行动态精确监测；弹体主体开设四个两两相对的石英玻璃观测窗，能够实现不同侧位的成像观测。弹体下端盖下凹形成集油腔，实验过程中的油气混合物在下端盖下部实现一次油气分离，集油腔充分收集燃油，保证***动态连续运转。本发明结构设计合理，可靠性强，在较高温度压力下能够稳定连续实现喷雾；有效地消除壁面对液体燃料雾化液滴的运动干扰，提高实验分析的准确性。

Description

一种温度可控的变油流量喷雾燃烧定容***

技术领域

本发明属于热力发动机技术领域，特别涉及一种温度可控的变油流量喷雾燃烧定容***，是一种用于模拟燃油喷雾***的定容弹。

背景技术

燃油喷雾特性对发动机缸内油气混合、燃烧和排放过程有着重要的影响，掌握并获得燃油喷雾的雾化、蒸发、混合等特性对发动机***的设计开发和技术改进具有重大的实际意义。定容雾化弹能够模拟燃油与发动机内部压力相当工况下液滴雾化过程，因具有结构简单、可靠性强、功能扩展性好、成本较低且试验周期短等特点，被广泛应用于发动机内部雾化模拟试验研究中。

发明内容

本发明旨在提出一种温度可控的变油流量喷雾燃烧定容***，是一种用于模拟燃油喷雾***的定容弹，能够连续供气喷油、储存余油、动态监测弹体的温度压力，实现连续稳定测试；该定容***显著提高喷雾特性测试的实验效率，增加实验过程的安全性，减少喷雾测试过程对环境的污染，对于不同类型的喷油器具有普适性。

本发明通过如下技术方案实现：

一种温度可控的变油流量喷雾燃烧定容***，主要由弹体上端盖1、弹体本体2、弹体下端盖3、弹体支架4、喷油器万能支座5和喷油器6组成；所述的弹体上端盖1和弹体下端盖3分别安装在弹体本体2的顶端和底端，所述的弹体支架4与弹体下端盖3的下部连接，用于支撑整个***；所述的喷油器万能支座5安装在弹体上端盖1与弹体本体2之间，用于安装喷油器6。

所述的弹体本体2主要由弹体筒体2-3、视窗筒体通道2-2、视窗法兰2-1和石英玻璃组成；所述的弹体筒体2-3为顶端和底端开口的筒状结构，其侧面对称开有四个圆形开口，所述的视窗筒体通道2-2为筒状结构，安装在弹体筒体2-3侧面的圆形开口上，通过视窗法兰2-1将石英玻璃安装在视窗筒体通道2-2的外端作为观测窗；视窗法兰2-1上设有水冷通道2-4，水冷通道2-4的上下表面设有上水管接口2-5，分别用于连接冷却水进水管和出水管，形成冷却水***，降低视窗法兰2-1壁面温度，保证***密封性；弹体本体2的上端面对称设有多个定位孔2-6；通过观测窗实现从不同侧方位观测喷射过程，且弹体筒体2-3的内部空间消除壁面对液体燃料雾化液滴的运动干扰。

所述的弹体上端盖1主要由扩压器1-1和上盖封头1-3组成；所述的上盖封头1-3为底端开口的圆弧结构，其内表面上凸；上盖封头1-3顶端中心设有开口，扩压器1-1安装在中心开口上，作为主进气口，中心开口的两侧分别设有进油口1-2和导气口1-6，导气口1-6根据需要设置多个，用于连接温度传感器、压力传感器和安全阀，对喷雾环境进行动态监测和安全保障，进油口1-2的顶端与油泵相连，底端通过导油管与喷油管接口5-3相连；上盖封头1-3的底端安装在设备法兰a1-4上，通过设备法兰a1-4将弹体上端盖1安装在弹体本体2的顶端；设备法兰a1-4的侧面设有焊式吊点1-5，在弹体上端盖1拆卸与安装时，吊装设备通过焊式吊点1-5对弹体上端盖1进行操作，安全方便；

所述的喷油器万能支座5的主体为安装座支架5-1，呈十字形，安装座支架5-1的端部设有安装定位孔5-2，通过安装定位孔5-2与定位孔2-6的配合，将喷油器万能支座5固定在弹体本体2的上端面；安装座支架5-1的中心为管状结构，其顶端为喷油管接口5-3、底端为喷嘴接口5-4，喷油管接口5-3连接喷油管，喷嘴接口5-4连接喷油器6，实现连续喷油。

所述的弹体下端盖3主要由下盖筒体3-3和下盖封头3-4组成；所述的下盖筒体3-3的顶端安装有设备法兰b3-1，通过设备法兰b3-1将弹体下端盖3安装在弹体本体2的底端；下盖筒体3-3的侧面设有排气口3-2和耳式支座3-6；所述的下盖封头3-4为顶端开口的圆弧结构，下盖封头3-4的内表面下凹，形成集油腔，下盖封头3-4固定在下盖筒体3-3的底端；油气混合物在弹体下端盖3的下部实现一次油气分离，集油腔收集燃油；下盖封头3-4底端的中心设有排油孔3-5，根据定容***内压力，通过排气口3-2控制排出气体的流量，实验结束后集中清理集油腔内燃油，保证***动态连续运转。

所述的弹体支架4的顶端与耳式支座3-6相连接，将***整体固定在弹体支架4上。

所述的弹体支架4主要由垫板4-1、支柱4-2和加强横梁4-4组成；所述的支柱4-2通过加强横梁4-4连接形成框架结构，支柱4-2与加强横梁4-4之间设有加强肋4-3，加强整体的稳定性；所述的垫板4-1固定安装在支柱4-2的顶端，垫板4-1与耳式支座3-6相连接；所述的弹体支架4的高度满足排油孔3-5排油。

所述的弹体本体2与弹体上端盖1、弹体本体2与弹体下端盖3、视窗筒体通道2-2与石英玻璃、石英玻璃与视窗法兰2-1之间均采用耐高温高压密封垫片连接。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所提供的喷雾燃烧定容***，能够根据流量需求实现连续供油供气，油流量由变频油泵控制，罐内压力由排气流量控制，喷雾燃烧定容***使整个实验过程能够连续稳定运行，在一定程度上提高实验效率，缩短实验准备时间。

2.本发明所提供的喷雾燃烧定容***，弹体本体内表面形成具有一定容积的大空间发生腔，确保弹体内压力稳定、气流均匀，同时使燃油喷雾实验过程有足够的观测空间，避免燃油附着在石英观察窗内壁，影响拍摄效果。

3.本发明所提供的喷雾燃烧定容***，弹体下端盖的下部形成大空间凹形集油器，喷雾测定过程中消耗的雾化燃油碰撞下盖封头底部壁面后，速度方向迅速改变，同时发生油气分离，液态油滴积存在集油器内，实验结束后通过弹体下端盖底部的排油孔排至回收装置中，气体从侧壁排气口排出，实现了排油排气过程的自动控制。

4.本发明所提供的喷雾燃烧定容***，弹体本体内固定喷油器万能支座，能够实现喷油器稳定定位，并且根据实验需要更换不同形式的喷油器，具有一定普适性。

附图说明

图1(a)和图1(b)为本发明的喷雾燃烧定容***整体结构图

图2为本发明的喷雾燃烧定容***弹体上端盖结构图；

图3为本发明的喷雾燃烧定容***弹体本体主视图；

图4为本发明的喷雾燃烧定容***弹体本体俯视图；

图5为本发明的喷雾燃烧定容***弹体下端盖结构图；

图6为本发明的喷雾燃烧定容***弹体支架结构图；

图7(a)和图7(b)为本发明的喷雾燃烧定容***喷油器万能支座结构图。

图中：1弹体上端盖；2弹体本体；3弹体下端盖；4弹体支架；5喷油器万能支座；6喷油器；

1-1扩压器；1-2进油口；1-3上盖封头；1-4设备法兰a；1-5焊式吊点；1-6导气口；

2-1视窗法兰；2-2视窗筒体通道；2-3弹体筒体；2-4水冷通道；2-5水管接口；2-6定位孔；

3-1设备法兰b；3-2排气口；3-3下盖筒体；3-4盖下封头；3-5排油孔；3-6耳式支座；

4-1垫板；4-2支柱；4-3加强肋；4-4加强横梁；

5-1安装座支架；5-2安装定位孔；5-3喷油管接口；5-4喷嘴接口。

具体实施方式

下面结合技术方案和附图进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明提供的一种温度可控的变油流量喷雾燃烧定容***，如图1(a)和图1(b)所示，主要包括：弹体上端盖1、弹体本体2、弹体下端盖3、弹体支架4、喷油器万能支座5和喷油器6。所述的弹体上端盖1顶部连接扩压器1-1作为主进气口，盖体上设置多组气体导气口1-6，可连接温度传感器、压力传感器和安全阀。所述的弹体本体2上通过视窗法兰2-1连接四个两两相对的石英玻璃观察窗，保证四面贯穿通透，能够实现从不同侧方位进行成像观测。所述的弹体下端盖3底端具有排油孔3-5，侧壁有排气口3-2，可实现一次分油、连续储油和排气。所述的弹体上端盖1和弹体下端盖3分别通过设备法兰a1-4和设备法兰b3-1与弹体本体2采用耐高温高压垫片密封连接，弹体支架4通过螺栓与弹体下端盖3的耳式支座3-6相连，保证整个定容弹***的稳定安全。喷油器万能支座5通过安装定位孔5-2与弹体本体2上表面连接，下端连接不同类型喷油器6，用于将燃油稳定喷射至弹体本体2内腔。

如图2所示，所述的弹体上端盖1顶端连接有扩压器1-1，高压气体从进气口进入，通过扩压器1-1后流速降低，使进入弹体本体2腔内的气体压力迅速稳定；弹体上端盖1顶端有进油口1-2和导气口1-6，导气口1-6上安装温度传感器、压力传感器和安全阀，动态监测喷雾测试的环境保证***安全。

如图3和图4所示，所述的弹体本体2侧壁的视窗法兰2-1与视窗筒体通道2-2连接，在一定程度上有效避免了燃油直接喷射至石英玻璃表面影响观测效果。视窗法兰2-1上设置水冷通道2-4，通道上下表面设有水管接口2-5，分别连接冷却水进水管和出水管，冷却水***降低法兰壁面温度，保证***密封良好持久有效。

如图5所示，所述的弹体下端盖3下部的盖下封头3-4的内表面下凹，形成集油腔，收集并暂存实验过程中喷射的燃油，保证实验能够连续进行；弹体下端盖3正下方设有排油孔3-5，侧面有排气口3-2，实验结束排空腔体内燃油及空气，保证实验设备干燥清洁。

如图6所示，所述的弹体支架4主要由垫板4-1、支柱4-2和加强横梁4-4组成；弹体支架4通过螺栓与下端盖3侧壁的耳式支座3-6连接，弹体支架4上设置加强肋4-3，保证整个定容弹体平稳可靠，支柱4-2具有一定高度，保证弹体下端盖3的排油孔3-5排油顺畅。

如图7(a)和图7(b)所示，所述的喷油器万能支座5呈十字形，安装座支架5-1上有安装定位孔5-2，与定容弹主体2上部相应的定位孔2-6固定连接，弹体上端盖1的进油口1-2下部连接导油管接至喷油管接口5-3，喷嘴接口5-4连接各种类型的喷油器6，实现连续喷油。

利用所述的温度可控的变油流量喷雾燃烧定容***模拟燃油喷雾过程，进行喷雾性能测试的过程中，压缩空气经过储气瓶充分稳压后，通过加热器加热至工况温度，从弹体上端盖1的扩压器1-1进入***，一定流量的燃油通过油泵压入弹体上端盖1的进油口1-2，二者在弹体本体2主体腔内混合形成高速油气混合物，喷射至弹体下端盖3下表面速度方向突变，形成油气一次分离，燃油以液体状态聚集在弹体下端盖3底部集油腔，气体从弹体下端盖3侧面排气口3-2排出，排出后的低油浓度油气混合物经过外置油气分离器进一步分离，燃油被分离回收，气体直接排到大气中。弹体本体2内温度和压力通过弹体上端盖1导气口1-6连接的温度传感器和压力传感器动态监测，气体从弹体下端盖3侧壁的排气口3-2排出，排气量通过弹体本体2内压力来自动调节。

Claims (3)

1.一种温度可控的变油流量喷雾燃烧定容***，其特征在于，所述的温度可控的变油流量喷雾燃烧定容***主要由弹体上端盖(1)、弹体本体(2)、弹体下端盖(3)、弹体支架(4)、喷油器万能支座(5)和喷油器(6)组成；所述的弹体上端盖(1)和弹体下端盖(3)分别安装在弹体本体(2)的顶端和底端，所述的弹体支架(4)与弹体下端盖(3)的下部连接，用于支撑整个***；所述的喷油器万能支座(5)安装在弹体上端盖(1)与弹体本体(2)之间，用于安装喷油器(6)；

所述的弹体本体(2)主要由弹体筒体(2-3)、视窗筒体通道(2-2)、视窗法兰(2-1)和石英玻璃组成；所述的弹体筒体(2-3)为顶端和底端开口的筒状结构，其侧面对称开有四个圆形开口，所述的视窗筒体通道(2-2)为筒状结构，安装在弹体筒体(2-3)侧面的圆形开口上，通过视窗法兰(2-1)将石英玻璃安装在视窗筒体通道(2-2)的外端作为观测窗；视窗法兰(2-1)上设有水冷通道(2-4)，水冷通道(2-4)的上下表面设有上水管接口(2-5)，分别用于连接冷却水进水管和出水管，形成冷却水***，降低视窗法兰(2-1)壁面温度，保证***密封性；弹体本体(2)的上端面对称设有多个定位孔(2-6)；通过观测窗实现从不同侧方位观测喷射过程，且弹体筒体(2-3)的内部空间消除壁面对液体燃料雾化液滴的运动干扰；

所述的弹体上端盖(1)主要由扩压器(1-1)和上盖封头(1-3)组成；所述的上盖封头(1-3)为底端开口的圆弧结构，其内表面上凸；上盖封头(1-3)顶端中心设有开口，扩压器(1-1)安装在中心开口上，作为主进气口，中心开口的两侧分别设有进油口(1-2)和导气口(1-6)，导气口(1-6)根据需要设置多个，用于连接温度传感器、压力传感器和安全阀，对喷雾环境进行动态监测和安全保障，进油口(1-2)的顶端与油泵相连，底端通过导油管与喷油管接口(5-3)相连；上盖封头(1-3)的底端安装在设备法兰a(1-4)上，通过设备法兰a(1-4)将弹体上端盖(1)安装在弹体本体(2)的顶端；设备法兰a(1-4)的侧面设有焊式吊点(1-5)，在弹体上端盖(1)拆卸与安装时，吊装设备直接通过焊式吊点(1-5)对弹体上端盖(1)进行操作；

所述的喷油器万能支座(5)的主体为安装座支架(5-1)，呈十字形，安装座支架(5-1)的端部设有安装定位孔(5-2)，通过安装定位孔(5-2)与定位孔(2-6)的配合，将喷油器万能支座(5)固定在弹体本体(2)的上端面；安装座支架(5-1)的中心为管状结构，其顶端为喷油管接口(5-3)、底端为喷嘴接口(5-4)，喷油管接口(5-3)连接喷油管，喷嘴接口(5-4)连接喷油器(6)，实现连续喷油；

所述的弹体下端盖(3)主要由下盖筒体(3-3)和下盖封头(3-4)组成；所述的下盖筒体(3-3)的顶端安装有设备法兰b(3-1)，通过设备法兰b(3-1)将弹体下端盖(3)安装在弹体本体(2)的底端；下盖筒体(3-3)的侧面设有排气口(3-2)和耳式支座(3-6)；所述的下盖封头(3-4)为顶端开口的圆弧结构，下盖封头(3-4)的内表面下凹，形成集油腔，下盖封头(3-4)固定在下盖筒体(3-3)的底端；油气混合物在弹体下端盖(3)的下部实现一次油气分离，集油腔收集燃油；下盖封头(3-4)底端的中心设有排油孔(3-5)，根据定容***内压力，通过排气口(3-2)控制排出气体的流量，实验结束后集中清理集油腔内燃油，保证***动态连续运转；

所述的弹体支架(4)的顶端与耳式支座(3-6)相连接，将***整体固定在弹体支架(4)上。

2.根据权利要求1所述的一种温度可控的变油流量喷雾燃烧定容***，其特征在于，所述的弹体支架(4)主要由垫板(4-1)、支柱(4-2)和加强横梁(4-4)组成；所述的支柱(4-2)通过加强横梁(4-4)连接形成框架结构，支柱(4-2)与加强横梁(4-4)之间设有加强肋(4-3)，加强整体的稳定性；所述的垫板(4-1)固定安装在支柱(4-2)的顶端，垫板(4-1)与耳式支座(3-6)相连接；所述的弹体支架(4)的高度满足排油孔(3-5)排油。

3.根据权利要求1或2所述的一种温度可控的变油流量喷雾燃烧定容***，其特征在于，所述的弹体本体(2)与弹体上端盖(1)、弹体本体(2)与弹体下端盖(3)、视窗筒体通道(2-2)与石英玻璃、石英玻璃与视窗法兰(2-1)之间均采用耐高温高压密封垫片连接。