超聲速噴燈的氣體燃燒組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種超聲速噴燈的氣體燃燒組件，包括：身部燃燒器（10），具有燃燒室（11），燃燒室（11）具有第一進(jìn)氣口（12）和第一排氣口（13）；點火裝置（20），設(shè)置在身部燃燒器（10）上，身部燃燒器（10）還包括：第一冷卻腔（14），具有第一進(jìn)料口（15）和第一出料口（16），燃燒室（11）設(shè)置在第一冷卻腔（14）所圍成的空間內(nèi)。本發(fā)明的氣體燃燒組件能夠降低燃燒室內(nèi)生成的高溫氣體所造成的損壞。
【專利說明】超聲速噴燈的氣體燃燒組件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及噴燈【技術(shù)領(lǐng)域】，具體而言，涉及一種超聲速噴燈的氣體燃燒組件。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，現(xiàn)有技術(shù)中的超聲速噴燈主要依靠氣態(tài)燃料與高溫氣體接觸并自燃以產(chǎn)生超聲速火焰，高溫氣體的溫度對超聲速火焰的影響比較大。高溫氣體是在氣體燃燒組件內(nèi)形成的，氣態(tài)燃料、氧氣以及空氣三者在氣體燃燒組件的燃燒室內(nèi)混合并點燃而形成的，具體過程如下，氧氣和空氣在獨立與燃燒室的混合腔內(nèi)混合，然后由混合腔通入燃燒室，與此同時，氣態(tài)燃料也通入燃燒室，啟動燃燒室內(nèi)的點火器使得燃燒室內(nèi)的混合氣燃燒并形成高溫氣體，該高溫氣體從燃燒室的超聲速噴射口噴出。之所以向燃燒室內(nèi)通入空氣是為使得隨后生成的高溫氣體中氧氣含量與空氣中氧氣含量基本一致，為后續(xù)的超聲速火焰的研究提供基礎(chǔ)。首先，燃燒室內(nèi)的生成的高溫氣體會對氣體燃燒組件造成損壞，進(jìn)而影響整個超聲速噴燈的性能。
[0003]其次，在上述過程中，氧氣與氣態(tài)燃料的流量決定了高溫氣體的溫度范圍，但是，由于氧氣和空氣在進(jìn)入燃燒室之前已經(jīng)混合，因此，調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)的氧氣流量比較困難，進(jìn)而無法控制高溫氣體的溫度，影響最后形成的超聲速火焰的性能。
[0004]再次，通過在燃燒室內(nèi)穿設(shè)燃料噴管，燃料噴管噴出的燃料氣體與高溫氣體的朝向相同，進(jìn)而生成超聲速火焰。由于燃燒室內(nèi)溫度很高，這樣，燃料噴管位于燃燒室內(nèi)的部分的外表面容易被燒壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提供一種超聲速噴燈的氣體燃燒組件，以降低現(xiàn)有技術(shù)中燃燒室內(nèi)生成的高溫氣體對氣體燃燒組件造成的損壞。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種超聲速噴燈的氣體燃燒組件，包括:身部燃燒器，具有燃燒室，燃燒室具有第一進(jìn)氣口和第一排氣口 ；點火裝置，設(shè)置在身部燃燒器上，身部燃燒器還包括:第一冷卻腔，具有第一進(jìn)料口和第一出料口，燃燒室設(shè)置在第一冷卻腔所圍成的空間內(nèi)。
[0007]進(jìn)一步地，燃燒室具有擴(kuò)張段和第一收縮段，擴(kuò)張段的流通截面積大于第一收縮段的流通截面積，第一收縮段位于擴(kuò)張段和第一進(jìn)氣口之間，點火裝置設(shè)置在擴(kuò)張段上。
[0008]進(jìn)一步地，第一冷卻腔內(nèi)設(shè)置有第一導(dǎo)流部，第一導(dǎo)流部包括多個彼此平行并且間隔排列的第一凸起，相鄰兩個第一凸起之間形成第一導(dǎo)流槽，各第一導(dǎo)流槽均在第一進(jìn)氣口到第一排氣口的方向上延伸。
[0009]進(jìn)一步地，身部燃燒器還包括:內(nèi)殼，形成燃燒室；外殼，套設(shè)在內(nèi)殼上并與該內(nèi)殼間隙配合，內(nèi)殼與外殼之間的間隙形成第一冷卻腔。
[0010]進(jìn)一步地，本發(fā)明的超聲速噴燈的氣體燃燒組件還包括:頭部注射器，設(shè)置在身部燃燒器上并且位于第一進(jìn)氣口處，頭部注射器包括氧氣噴射口、第一燃料噴射口以及第二冷卻腔，氧氣噴射口和第一燃料噴射口均朝向燃燒室，第二冷卻腔的設(shè)置位置對應(yīng)第一進(jìn)氣口，第二冷卻腔具有第二進(jìn)料口和第二出料口。
[0011]進(jìn)一步地，第二冷卻腔內(nèi)設(shè)置有第二導(dǎo)流部，第二導(dǎo)流部包括多個彼此平行并且間隔排列的第二凸起，相鄰兩個第二凸起之間形成第二導(dǎo)流槽，第二導(dǎo)流槽是以第一燃料噴射口為圓心的弧形槽。
[0012]進(jìn)一步地，頭部注射器還包括:空氣噴射口，朝向燃燒室。
[0013]進(jìn)一步地，本發(fā)明的超聲速噴燈的氣體燃燒組件還包括燃料噴射器，設(shè)置在身部燃燒器上并且位于第一排氣口處，燃料噴射器包括:超聲速噴管，具有第二進(jìn)氣口和第二排氣口，第二進(jìn)氣口對應(yīng)第一排氣口 ；第二燃料噴射口，與第二排氣口的朝向相同；第三冷卻腔，具有第三進(jìn)料口和第三出料口，第三冷卻腔環(huán)繞設(shè)置在第二進(jìn)氣口和第二排氣口之間的通道外。
[0014]進(jìn)一步地，第三冷卻腔內(nèi)設(shè)置有第三導(dǎo)流部，第三導(dǎo)流部包括多個彼此平行并且間隔排列的第三凸起，相鄰兩個第三凸起之間形成第三導(dǎo)流槽，各第三導(dǎo)流槽均在第二進(jìn)氣口到第二排氣口的方向上延伸。
[0015]進(jìn)一步地，燃料噴射器包括:第二燃料流道，與第二燃料噴射口相連通，在第二進(jìn)氣口到第二排氣口的方向上，第二燃料流道與第二進(jìn)氣口和第二排氣口形成的軸線的距離逐漸收縮。
[0016]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，各種氣體經(jīng)第一進(jìn)氣口進(jìn)入燃燒室內(nèi)并被點火裝置點燃，燃燒后形成高溫氣體并經(jīng)第一排氣口噴出。由于燃燒室設(shè)置在第一冷卻腔所圍成的空間內(nèi)，因此，冷卻液或冷卻氣體可以經(jīng)第一進(jìn)料口進(jìn)入第一冷卻腔內(nèi)以降低身部燃燒器的靠近燃燒室的部分的溫度，完成冷卻任務(wù)的冷卻液或冷卻氣體經(jīng)第一出料口排出第一冷卻腔并為新進(jìn)入第一冷卻腔內(nèi)的冷卻液或冷卻氣體提供空間。由上述分析可知，本發(fā)明的氣體燃燒組件能夠降低燃燒室內(nèi)生成的高溫氣體所造成的損壞。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0018]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的超聲速噴燈的氣體燃燒組件的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖(未示出超聲速噴管和第二基體);
[0019]圖2示出了圖1的氣體燃燒組件的縱向剖視示意圖；
[0020]圖3示出了圖1的氣體燃燒組件的內(nèi)殼的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖4示出了圖1的氣體燃燒組件的身部燃燒器和點火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5示出了圖1的氣體燃燒組件的頭部注射器的仰視示意圖；
[0023]圖6示出了圖5的頭部注射器的連接板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖7示出了圖5的頭部注射器的縱向剖視示意圖；
[0025]圖8示出了圖5的頭部注射器的另一方向的縱向剖視示意圖；
[0026]圖9示出了圖5的頭部注射器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖10示出了圖1的氣體燃燒組件的燃料噴射器的縱向剖視示意圖；
[0028]圖11示出了圖10的燃料噴射器的超聲速噴管的結(jié)構(gòu)示意圖；以及[0029]圖12示出了圖10的燃料噴射器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]其中，上述圖中的附圖標(biāo)記如下:
[0031]10、身部燃燒器；11、燃燒室；12、第一進(jìn)氣口 ； 13、第一排氣口 ； 14、第一冷卻腔；15、第一進(jìn)料口 ；16、第一出料口 ；17、擴(kuò)張段；18、第一收縮段；19、第二收縮段；20、點火裝置；30、頭部注射器；31、氧氣噴射口 ；32、空氣噴射口 ；33、第一燃料噴射口 ；34、氧氣流道；35、第一燃料流道；36、空氣流道；37、氧氣腔；38、空氣腔；40、燃料噴射器；41、超聲速噴管；42、第二進(jìn)氣口 ；43、第二排氣口 ；44、第二燃料噴射口 ；45、第二燃料流道；46、第二燃料腔；47、第二基體；48、第三基體；52、第一基體；53、第一蓋板；54、第二蓋板；55、主蓋板；56、連接板；61、第一凸起；62、內(nèi)殼；63、外殼；64、第二冷卻腔；65、第二進(jìn)料口 ；66、第二出料口 ；67、第二凸起；71、第三冷卻腔；72、第三進(jìn)料口 ；73、第三出料口 ；74、第三凸起。
【具體實施方式】
[0032]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0033]如圖1和圖2所示，本實施例的超聲速噴燈的氣體燃燒組件包括身部燃燒器10和點火裝置20。身部燃燒器10具有燃燒室11，燃燒室11具有第一進(jìn)氣口 12和第一排氣口13。點火裝置20設(shè)置在身部燃燒器10上，身部燃燒器10還包括第一冷卻腔14，第一冷卻腔14具有第一進(jìn)料口 15和第一出料口 16，燃燒室11設(shè)置在第一冷卻腔14所圍成的空間內(nèi)。點火裝置20優(yōu)選為火花塞。第一冷卻腔14優(yōu)選為環(huán)形腔。第一進(jìn)料口 15的設(shè)置位置對應(yīng)第一進(jìn)氣口 12處，第一出料口 16的設(shè)置位置對應(yīng)第一排氣口 13處。
[0034]應(yīng)用本實施例的超聲速噴燈的氣體燃燒組件，各種氣體經(jīng)第一進(jìn)氣口 12進(jìn)入燃燒室11內(nèi)并被點火裝置20點燃,燃燒后形成高溫氣體并經(jīng)第一排氣口 13噴出。由于燃燒室11設(shè)置在第一冷卻腔14所圍成的空間內(nèi)，因此，冷卻液例如冷卻水或冷卻氣體可以經(jīng)第一進(jìn)料口 15進(jìn)入第一冷卻腔14內(nèi)以降低身部燃燒器10的靠近燃燒室11的部分的溫度，完成冷卻任務(wù)的冷卻液或冷卻氣體經(jīng)第一出料口 16排出第一冷卻腔14并為新進(jìn)入第一冷卻腔14內(nèi)的冷卻液或冷卻氣體提供空間。由上述分析可知，本實施例的氣體燃燒組件能夠降低由燃燒室11內(nèi)生成的高溫氣體所造成的損壞。
[0035]如圖2所示，在本實施例中，燃燒室11具有擴(kuò)張段17和第一收縮段18，擴(kuò)張段17的流通截面積大于第一收縮段18的流通截面積，也就是說，同樣流量的氣體，在擴(kuò)張段17流通的速度小于在第一收縮段18流通的速度。第一收縮段18位于擴(kuò)張段17和第一進(jìn)氣口 12之間，點火裝置20設(shè)置在擴(kuò)張段17上。由上述內(nèi)容可知，氣體經(jīng)第一收縮段18進(jìn)入擴(kuò)張段17之后，該氣體的速度會變慢并且在擴(kuò)張段17內(nèi)被點火裝置20點燃，位于擴(kuò)張段17的氣體會燃燒的充分，使得高溫氣體的溫度能容易被控制，從第一排氣口 13噴出的高溫氣體更均勻。上述結(jié)構(gòu)尤其適用于長時間工作的氣體燃燒組件。
[0036]如圖2所示，在本實施例中，燃燒室11還具有第二收縮段19，第二收縮段19的流通截面積小于擴(kuò)張段17的流通截面積，并且擴(kuò)張段17位于第二收縮段19和第一收縮段18之間，設(shè)置第二收縮段19能夠提高經(jīng)燃燒后的高溫氣體從第一排氣口 13排出的速度，使之后形成穩(wěn)定的火焰更穩(wěn)定。
[0037]如圖2和圖3所不,在本實施例中，身部燃燒器10還包括內(nèi)殼62和外殼63。內(nèi)殼62形成燃燒室11。外殼63套設(shè)在內(nèi)殼62上并與該內(nèi)殼62間隙配合，內(nèi)殼62與外殼63之間的間隙形成第一冷卻腔14。通過內(nèi)殼62和外殼63的連接即可很方便的形成第一冷卻腔14，簡化了第一冷卻腔14的制造過程。此外，第一進(jìn)料口 15和第一出料口 16設(shè)置在外殼63上。
[0038]如圖2和圖3所示，在本實施例中，第一冷卻腔14內(nèi)設(shè)置有第一導(dǎo)流部，第一導(dǎo)流部包括多個彼此平行并且間隔排列的第一凸起61，相鄰兩個第一凸起61之間形成第一導(dǎo)流槽，各第一導(dǎo)流槽均在第一進(jìn)氣口 12到第一排氣口 13的方向上延伸。這樣，第一導(dǎo)流槽對進(jìn)入第一冷卻腔14內(nèi)的冷卻流體起到導(dǎo)流的作用，使該冷卻流體沿第一進(jìn)氣口 12到第一排氣口 13的方向流動，能夠起到更好的冷卻作用。第一凸起61設(shè)置在內(nèi)殼62上，第一凸起61的高度小于內(nèi)殼62與外殼63之間的間隙的寬度，這樣，冷卻流體可以沿垂直于第一導(dǎo)流槽的延伸方向流動。在本實施例中，第一導(dǎo)流部優(yōu)選為多個(圖3示出兩個)，多個第一導(dǎo)流部在第一進(jìn)氣口 12到第一排氣口 13的方向上間隔設(shè)置。這樣，增加了冷去流體的對撞，使得冷去流體的溫度更均勻，提高其吸熱效果。
[0039]如圖4所示，在本實施例中，第一進(jìn)料口 15為多個(圖中顯示出各第一進(jìn)料口 15均連接有管道，第一進(jìn)料口 15為四個)，多個第一進(jìn)料口 15環(huán)繞第一進(jìn)氣口 12等間隔的設(shè)置。這樣，進(jìn)入第一冷卻腔14的流體更均勻，并且形成對撞降低流速，提高冷卻效果。第一出料口 16為多個(圖中顯示出各第一出料口 16均連接有管道，第一出料口 16為四個)，多個第一出料口 16環(huán)繞第一排氣口 13等間隔的設(shè)置。
[0040]如圖1、圖5以及圖6所示，在本實施例的氣體燃燒組件還包括頭部注射器30，頭部注射器30設(shè)置在身部燃燒器10上并且位于第一進(jìn)氣口 12處，頭部注射器30包括氧氣噴射口 31、第一燃料噴射口 33以及第二冷卻腔64，氧氣噴射口 31和第一燃料噴射口 33均朝向燃燒室11，第二冷卻腔64的設(shè)置位置對應(yīng)第一進(jìn)氣口 12，第二冷卻腔64具有第二進(jìn)料口 65和第二出料口 66。頭部注射器30用于將各種氣體噴入燃燒室11內(nèi)，由于頭部注射器30與身部燃燒器10相接觸，因此，燃燒室11內(nèi)高溫氣體也會對頭部注射器30產(chǎn)生損壞。經(jīng)第二進(jìn)料口 65進(jìn)入第二冷卻腔64內(nèi)冷卻流體會有針對性地冷卻對應(yīng)第一進(jìn)氣口 12的部分，這樣，能夠有效地降低燃燒室11內(nèi)高溫氣體也會對頭部注射器30產(chǎn)生的損壞，提高氣體燃燒組件的使用壽命。
[0041]如圖5所示，在本實施例中，頭部注射器30還包括空氣噴射口 32，空氣噴射口 32朝向燃燒室11。氧氣經(jīng)氧氣噴射口 31以及第一進(jìn)氣口 12進(jìn)入燃燒室11內(nèi)，同理，空氣經(jīng)空氣噴射口 32以及第一進(jìn)氣口 12進(jìn)入燃燒室11內(nèi)，氣態(tài)燃料經(jīng)第一燃料噴射口 33以及第一進(jìn)氣口 12進(jìn)入燃燒室11內(nèi)，這樣，氧氣、空氣以及氣態(tài)燃料在燃燒室11內(nèi)混合。通過啟動點火裝置20使得燃燒室11內(nèi)的混合氣體燃燒并形成高溫氣體，該高溫氣體經(jīng)第一排氣口 13排出燃燒室11。由于氧氣、空氣以及氣態(tài)燃料在燃燒室11內(nèi)才開始混合，因此，能夠很方便地控制通入燃燒室11內(nèi)的氧氣和氣態(tài)燃料的流量，進(jìn)而控制氧氣與氣態(tài)燃料在燃燒室11內(nèi)的含量百分比，進(jìn)一步控制經(jīng)點燃后的氣體的溫度。由上述分析可知，本實施例的氣體燃燒組件能夠更方便地控制經(jīng)燃燒室11噴出的氣體溫度。該氣態(tài)燃料可以是乙烯或氫氣等。
[0042]如圖5和圖7所示，在本實施例中，頭部注射器30還包括氧氣流道34和第一燃料流道35。氧氣流道34與氧氣噴射口 31相連通，并且氧氣噴射口 31位于氧氣流道34和第一排氣口 13之間，這樣，氧氣經(jīng)氧氣流道34從氧氣噴射口 31噴入燃燒室11內(nèi)，氧氣流道34起到導(dǎo)向的作用。第一燃料流道35與第一燃料噴射口 33相連通，同理，第一燃料噴射口 33位于第一燃料流道35和第一排氣口 13之間。在第一進(jìn)氣口 12到第一排氣口 13的方向上(即混合氣體在燃燒室11的流向)，氧氣流道34與第一燃料流道35之間的距離逐漸收縮。這樣，經(jīng)第一燃料噴射口 33噴出的燃料與經(jīng)氧氣噴射口 31噴出的氧氣與彼此靠近，并且形成氣體對撞以加快氧氣與燃料的混合，同時客觀上也加快了與空氣的混合。氣體混合越均勻，該氣體燃燒的更充分并且從第一排氣口 13噴出的混合氣體越均勻。氧氣流道34與氧氣噴射口 31的數(shù)量相等并且一一對應(yīng)。氧氣噴射口 31優(yōu)選為兩個，第一燃料噴射口33位于兩個氧氣噴射口 31之間。
[0043]如圖5和圖8所示，在本實施例中，頭部注射器30還包括空氣流道36和第一燃料流道35?？諝饬鞯?6與空氣噴射口 32相連通，并且空氣噴射口 32位于空氣流道36和第一排氣口 13之間，空氣經(jīng)空氣流道36從空氣噴射口 32噴入燃燒室11內(nèi)。在第一進(jìn)氣口12到第一排氣口 13的方向上，空氣流道36與第一燃料流道35之間的距離逐漸收縮。這樣，經(jīng)第一燃料噴射口 33噴出的燃料與經(jīng)空氣噴射口 32噴出的空氣與彼此靠近，并且形成氣體對撞以加快空氣與燃料的混合，進(jìn)一步加快了燃料與氧氣的混合，此外，即使氧氣流道34與第一燃料流道35相互平行，在空氣與燃料形成氣體對撞的情況下，客觀上也加快了燃料與氧氣的混合。空氣流道36與空氣噴射口 32的數(shù)量相等并且——對應(yīng)。
[0044]如圖5和圖8所示，在本實施例中，空氣噴射口 32的數(shù)量為四個，多個空氣噴射口32的設(shè)置位置呈環(huán)形分布，也就是說，相鄰兩個空氣噴射口 32的中心連線形成四邊形。第一燃料噴射口 33位于該環(huán)形分布所圍成的區(qū)域內(nèi)。這樣，即使氧氣流道34與第一燃料流道35相互平行，空氣會與燃料形成氣體對撞，加快三種氣體的混合?？諝鈬娚淇?32的數(shù)量大于兩個即可，例如，空氣噴射口 32的數(shù)量為三個即可形成三角形分布。優(yōu)選地，空氣噴射口 32的數(shù)量為偶數(shù)，并且多個空氣噴射口 32彼此間隔均勻，這樣，以第一燃料噴射口 33為中心對稱的兩個空氣噴射口 32噴出的空氣會形成對撞，加速氣體的混合。在本實施例中，多個空氣噴射口 32彼此獨立，當(dāng)然，作為可行的實施方式，多個空氣噴射口 32相連通并且形成第一環(huán)形開口。
[0045]如圖2所示，在本實施例中，第一進(jìn)氣口 12和第一排氣口 13同軸設(shè)置，第一燃料流道35與第一排氣口 13同軸設(shè)置。這樣，混合之后的氣體會沿直線流動并最終從第一排氣口 13噴出，保證了混合氣體噴出之后的均勻性。
[0046]如圖7和圖8所示，在本實施例中，頭部注射器30還包括氧氣腔37和空氣腔38。氧氣腔37與氧氣噴射口 31相連通，氧氣噴射口 31位于氧氣腔37和第一排氣口 13之間，氧氣在氧氣腔37內(nèi)得到緩沖再經(jīng)氧氣噴射口 31噴入燃燒室11內(nèi)，氧氣腔37起到穩(wěn)壓的作用。此外，氧氣腔37通過氧氣流道34與氧氣噴射口 31相連通?？諝馇?8與空氣噴射口 32相連通，空氣噴射口 32位于空氣腔38和第一排氣口 13之間，空氣腔38通過空氣流道36與空氣噴射口 32相連通。氧氣腔37與空氣腔38均為環(huán)形腔，以便氧氣腔37與多個氧氣噴射口 31相連通，并且以便空氣腔38與多個空氣噴射口 32相連通使得氧氣和空氣分均勻地噴入燃燒室11內(nèi)。
[0047]如圖7所不,在本實施例中，頭部注射器30還包括第一基體52、第一蓋板53和第二蓋板54,第一基體52位于第一蓋板53和第二蓋板54之間。第一蓋板53的朝向第一基體52的端面開設(shè)有第一凹槽(圖中未標(biāo)注)，第一蓋板53固定在第一基體52上并與第一凹槽形成氧氣腔37。第一基體52的朝向第二蓋板54的端面開設(shè)有第二凹槽(圖中未標(biāo)注)。第二蓋板54固定在第一基體52上并第二凹槽形成空氣腔38。上述結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，簡化了氧氣腔37以及空氣腔38的加工過程。
[0048]如圖7所示，在本實施例中，第二蓋板54包括主蓋板55和連接板56，主蓋板55固定在第一基體52上，連接板56固定在主蓋板55上，主蓋板55位于第一基體52和連接板56之間。這樣，可以選用隔熱的材料制造連接板56以使其阻隔來自燃燒室11內(nèi)的高溫，進(jìn)而保護(hù)第一基體52、第一蓋板53和主蓋板55?？梢赃x用合適的材料制造主蓋板55以使其方便與第一基體52固定連接。第一燃料流道35形成在連接板56上，氧氣流道34以及空氣流道36均形成在連接板56上。
[0049]如圖9所示，在本實施例中，第二冷卻腔64、空氣腔38以及氧氣腔37均與兩個管道連通以通入對應(yīng)的流體。
[0050]如圖6所示，在本實施例中，第二冷卻腔64內(nèi)設(shè)置有第二導(dǎo)流部，第二導(dǎo)流部包括多個彼此平行并且間隔排列的第二凸起67，相鄰兩個第二凸起67之間形成第二導(dǎo)流槽，第二導(dǎo)流槽是以第一燃料噴射口 33為圓心的弧形槽?；⌒尾劭梢詼p緩冷卻流體的流動并且充分利了第二冷卻腔64內(nèi)空間，提高冷卻流體的利用率，使冷卻流體能夠充分吸收高溫氣體的熱量，進(jìn)一步降低頭部注射器30由高溫氣體造成的損壞。優(yōu)選地，第二導(dǎo)流部為兩個，氧氣噴射口 31、空氣噴射口 32以及第一燃料噴射口 33均位于該第二導(dǎo)流部之間。優(yōu)選地，連接板56上設(shè)置有第三凹槽(圖中未標(biāo)注)，第三凹槽與主蓋板55形成第二冷卻腔64，并且第二凸起67設(shè)置在連接板56上，第二凸起67的高度小于第三凹槽的槽深。
[0051]如圖1、圖2和圖10所示，本實施例的超聲速噴燈的氣體燃燒組件還包括燃料噴射器40，燃料噴射器40設(shè)置在身部燃燒器10上并且位于第一排氣口 13處，從第一排氣口13噴出的高溫混合氣體進(jìn)入燃料噴射器40內(nèi)。如圖10所示，燃料噴射器40包括超聲速噴管41、第二燃料噴射口 44和第三冷卻腔71。超聲速噴管41具有第二進(jìn)氣口 42和第二排氣口 43，第二進(jìn)氣口 42對應(yīng)第一排氣口 13。高溫混合氣體經(jīng)第二進(jìn)氣口 42進(jìn)入并從第二排氣口 43噴出形成超聲速氣體。第二燃料噴射口 44與第二排氣口 43的朝向相同。當(dāng)經(jīng)第二燃料噴射口 44噴出的燃料(可以乙烯或氫氣等)與經(jīng)第一排氣口 13噴出的高溫混合氣體接觸后形成超聲速火焰。由于第二燃料噴射口 44與第二排氣口 43均開設(shè)在燃料噴射器40上，避免了現(xiàn)有技術(shù)中燃料噴管位于燃燒室內(nèi)的部分的外表面容易被燒壞的情況。第三冷卻腔71具有第三進(jìn)料口 72和第三出料口 73，第三冷卻腔71環(huán)繞設(shè)置在第二進(jìn)氣口 42和第二排氣口 43之間的通道外。經(jīng)第三進(jìn)料口 72進(jìn)入第三冷卻腔71內(nèi)的冷卻流體對在第二進(jìn)氣口 42和第二排氣口 43之間的通道進(jìn)行冷卻，這樣，能夠有效降低高溫氣體對燃料噴射器40造成的損壞。
[0052]如圖11所示，在本實施例中，第三冷卻腔71內(nèi)設(shè)置有第三導(dǎo)流部，第三導(dǎo)流部包括多個彼此平行并且間隔排列的第三凸起74，相鄰兩個第三凸起74之間形成第三導(dǎo)流槽，各第三導(dǎo)流槽均在第二進(jìn)氣口 42到第二排氣口 43的方向上延伸。第三導(dǎo)流槽對冷卻流體起到引流的作用，改善了降溫效果。
[0053]如圖1所示，在本實施例中，第二燃料噴射口 44為四個，四個第二燃料噴射口 44兩兩對稱設(shè)置，第二排氣口 43位于兩個對稱設(shè)置的第二燃料噴射口 44之間，各第二燃料噴射口 44均為弧形開口?；⌒伍_口使得噴出燃料呈弧形，為后續(xù)的光學(xué)實驗提供基礎(chǔ)，是實驗結(jié)果更準(zhǔn)確。此外，各弧形開口的連線形成圓環(huán)。第二燃料噴射口 44不限于四個，第二燃料噴射口 44為偶數(shù)個，偶數(shù)個第二燃料噴射口 44兩兩對稱設(shè)置，第二排氣口 43位于兩個對稱設(shè)置的第二燃料噴射口 44之間。在本實施例中，多個第二燃料噴射口 44彼此獨立，當(dāng)然，作為可行的實施方式，多個第二燃料噴射口 44相連通并且形成第二環(huán)形開口。
[0054]如圖10所示，在本實施例中，燃料噴射器40包括第二燃料流道45，第二燃料流道45與第二燃料噴射口 44相連通，在第二進(jìn)氣口 42到第二排氣口 43的方向上，第二燃料流道45與第二進(jìn)氣口 42和第二排氣口 43形成的軸線的距離逐漸收縮。經(jīng)第二燃料噴射口44噴出的燃料會朝向經(jīng)第二進(jìn)氣口 42噴出的高溫混合氣體匯聚，以抬舉產(chǎn)生后的超聲速火焰，也就是說，超聲速火焰的靠近燃料噴射器40的部分比較小，降低高溫對燃料噴射器40造成的損壞。此外，燃料與高溫混合氣體剪切混合，使得超聲速火焰更穩(wěn)定。
[0055]如圖10所示，在本實施例中，燃料噴射器40還包括第二燃料腔46，第二燃料腔46與第二燃料噴射口 44相連通，這樣，第二燃料腔46起到穩(wěn)壓的作用，使得從第二燃料噴射口 44噴出的燃料更穩(wěn)定。第二燃料腔46通過第二燃料流道45與第二燃料噴射口 44相連通。第二燃料腔46為環(huán)形腔。
[0056]如圖10和圖12所示，在本實施例中，燃料噴射器40還包括第二基體47和第三基體48，第二基體47具有穿設(shè)超聲速噴管41的第二排氣口 43的第一安裝孔，第三基體48具有穿設(shè)超聲速噴管41的第二排氣口 43的第二安裝孔，第三基體48位于第二基體47和超聲速噴管41之間，第三基體48固定在超聲速噴管41上并形成間隙，該間隙形成第三冷卻腔71。此外，第二燃料噴射口 44、第二燃料流道45以及第二燃料腔46設(shè)置在第二基體47上。第三凸起74設(shè)置在超聲速噴管41上，并且第三凸起74的高度小于第三基體48與超聲速噴管41之間的距離。
[0057]本實施例的氣體燃燒組件還包括頸部摻混器。頸部摻混器設(shè)置在身部燃燒器上并且位于第一進(jìn)氣口處，頸部摻混器位于身部燃燒器和頭部注射器之間。頸部摻混器具有第一氣體通道，第一氣體通道通過第一進(jìn)氣口與燃燒室相連通，頸部摻混器上設(shè)置有多個朝向第一進(jìn)氣口的氣體第一噴口，多個氣體第一噴口的設(shè)置位置呈環(huán)形分布，第一氣體通道位于多個氣體第一噴口所圍成的區(qū)域內(nèi)。由于頸部摻混器上設(shè)置有多個朝向第一進(jìn)氣口的氣體第一噴口，并且多個氣體第一噴口的設(shè)置位置呈環(huán)形分布，這樣，經(jīng)多個氣體第一噴口噴出的氣體形成環(huán)形氣膜。第一氣體通道位于多個氣體第一噴口所圍成的區(qū)域內(nèi)，這樣，經(jīng)多個氣體第一噴口噴出的氣體所形成的環(huán)形氣膜保護(hù)了燃燒室的內(nèi)壁，使得燃燒后形成的高溫氣體不會與燃燒室的內(nèi)壁直接接觸，而是先與上述氣膜接觸，氣膜能夠有效阻擋該高溫氣體。由上述分析可知,本實施例的氣體燃燒組件能夠降低由燃燒室內(nèi)生成的高溫氣體所造成的損壞。
[0058]作為可行的實施方式，多個氣體第一噴口彼此連通并形成環(huán)形噴口。經(jīng)環(huán)形噴口噴出的氣體所形成的氣膜更均勻，能夠進(jìn)一步阻擋燃燒后形成的高溫氣體，進(jìn)一步保護(hù)了燃燒室的內(nèi)壁。
[0059]在本實施例中，頸部摻混器上設(shè)置有多個朝向第一氣體通道的內(nèi)部的氣體第二噴口，多個氣體第二噴口的設(shè)置位置呈環(huán)形分布，頸部摻混器上設(shè)置有多個氣體流道，多個氣體流道與多個氣體第二噴口一一對應(yīng)連通，各氣體流道的軸線偏離第一氣體通道的軸線。由于各氣體流道的軸線偏離第一氣體通道的軸線，因此，經(jīng)氣體流道從氣體第二噴口噴出的氣體會在第一氣體通道的內(nèi)壁上形成氣膜，這樣，使得燃燒室內(nèi)部燃燒后形成的高溫氣體不會與第一氣體通道的內(nèi)壁直接接觸，而是先與上述氣膜接觸，氣膜能夠有效阻擋該高溫氣體。由此可知，上述結(jié)構(gòu)的頸部摻混器能夠保護(hù)自身免受高溫氣體的損壞。
[0060]在本實施例中，頸部摻混器上設(shè)置有氣體腔，氣體腔與多個氣體第一噴口均連通，氣體第一噴口位于氣體腔和燃燒室之間，氣體在氣體腔內(nèi)得到緩沖再經(jīng)氣體第一噴口噴入燃燒室內(nèi)，氣體腔起到穩(wěn)壓的作用。此外，氣體腔與多個氣體流道均連通，氣體流道位于氣體腔和氣體第二噴口之間。從氣體第一噴口以及氣體第二噴口噴出的氣體優(yōu)選為空氣。
[0061]以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲速噴燈的氣體燃燒組件，包括: 身部燃燒器(10 )，具有燃燒室(11)，所述燃燒室(11)具有第一進(jìn)氣口( 12 )和第一排氣口(13)； 點火裝置(20 )，設(shè)置在所述身部燃燒器(10 )上， 其特征在于，所述身部燃燒器(10)還包括: 第一冷卻腔(14)，具有第一進(jìn)料口( 15)和第一出料口( 16)，所述燃燒室(11)設(shè)置在所述第一冷卻腔(14)所圍成的空間內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體燃燒組件，其特征在于，所述燃燒室(11)具有擴(kuò)張段(17)和第一收縮段(18)，所述擴(kuò)張段(17)的流通截面積大于所述第一收縮段(18)的流通截面積，所述第一收縮段(18)位于所述擴(kuò)張段(17)和所述第一進(jìn)氣口(12)之間，所述點火裝置(20 )設(shè)置在所述擴(kuò)張段(17 )上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體燃燒組件，其特征在于，所述第一冷卻腔(14)內(nèi)設(shè)置有第一導(dǎo)流部，所述第一導(dǎo)流部包括多個彼此平行并且間隔排列的第一凸起(61)，相鄰兩個所述第一凸起(61)之間形成第一導(dǎo)流槽，各所述第一導(dǎo)流槽均在所述第一進(jìn)氣口( 12)到所述第一排氣口(13)的方向上延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體燃燒組件，其特征在于，所述身部燃燒器(10)還包括: 內(nèi)殼(62)，形成所述燃燒室(11)； 外殼(6 3 ),套設(shè)在所述內(nèi)殼(62 )上并與該內(nèi)殼(62 )間隙配合,所述內(nèi)殼(62 )與所述外殼(63)之間的間隙形成所述第一冷卻腔(14)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體燃燒組件，其特征在于，還包括: 頭部注射器(30)，設(shè)置在所述身部燃燒器(10)上并且位于所述第一進(jìn)氣口( 12)處，所述頭部注射器(30)包括氧氣噴射口(31)、第一燃料噴射口(33)以及第二冷卻腔(64)，所述氧氣噴射口( 31)和第一燃料噴射口( 33)均朝向所述燃燒室(11 )，所述第二冷卻腔(64)的設(shè)置位置對應(yīng)所述第一進(jìn)氣口(12)，所述第二冷卻腔(64)具有第二進(jìn)料口(65)和第二出料口(66)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體燃燒組件，其特征在于，所述第二冷卻腔(64)內(nèi)設(shè)置有第二導(dǎo)流部，所述第二導(dǎo)流部包括多個彼此平行并且間隔排列的第二凸起(67)，相鄰兩個所述第二凸起(67)之間形成第二導(dǎo)流槽，所述第二導(dǎo)流槽是以第一燃料噴射口(33)為圓心的弧形槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的氣體燃燒組件，其特征在于，所述頭部注射器(30)還包括: 空氣噴射口(32)，朝向所述燃燒室(11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體燃燒組件，其特征在于，還包括燃料噴射器(40)，設(shè)置在所述身部燃燒器(10)上并且位于所述第一排氣口(13)處，所述燃料噴射器(40)包括: 超聲速噴管(41)，具有第二進(jìn)氣口(42)和第二排氣口(43)，所述第二進(jìn)氣口(42)對應(yīng)所述第一排氣口( 13); 第二燃料噴射口( 44 )，與所述第二排氣口( 43 )的朝向相同； 第三冷卻腔(71)，具有第三進(jìn)料口(72)和第三出料口(73)，所述第三冷卻腔(71)環(huán)繞設(shè)置在所述第二進(jìn)氣口(42)和所述第二排氣口(43)之間的通道外。
9.根據(jù)權(quán)利要 求8所述的氣體燃燒組件，其特征在于，所述第三冷卻腔(71)內(nèi)設(shè)置有第三導(dǎo)流部，所述第三導(dǎo)流部包括多個彼此平行并且間隔排列的第三凸起(74)，相鄰兩個所述第三凸起(74)之間形成第三導(dǎo)流槽，各所述第三導(dǎo)流槽均在第二進(jìn)氣口(42)到第二排氣口(43)的方向上延伸。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣體燃燒組件，其特征在于，所述燃料噴射器(40)包括:第二燃料流道(45 )，與所述第二燃料噴射口( 44 )相連通，在所述第二進(jìn)氣口( 42 )到所述第二排氣口(43)的方向上，所述第二燃料流道(45)與所述第二進(jìn)氣口(42)和所述第二排氣口(43)形成的軸線`的距離逐漸收縮。
【文檔編號】F23D14/20GK103868067SQ201410090453
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月12日
【發(fā)明者】孫明波, 吳錦水, 喻清, 汪洪波, 梁劍寒 申請人:中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)