一种可精准调节燃烧器喷嘴的对冲火焰试验台的制作方法

本实用新型属于对冲火焰试验装置领域，具体涉及一种可精准调节燃烧器喷嘴的对冲火焰试验台。

背景技术：

由于物质的燃烧是一个非常复杂的过程，因此对于燃烧特性的研究，一直是很多领域的研究前沿，例如航空航天、锅炉等领域，其中对冲燃烧一直是燃烧学领域的一个热点问题。对冲燃烧过程中产生对冲火焰，对冲火焰是相同流量的预混气流从上下两个对称的喷嘴喷出，经点燃后，如果不考虑浮力的影响，将形成相对滞止面对称的两个稳定的平面火焰，对冲火焰有效解决了火焰下边缘散热的问题，构造出一种类绝热状态，避免了大量热损失对火焰传播特性的影响。目前针对对冲火焰的研究大部分采用软件仿真的方法，其中以chemkin软件为主流。chemkin软件是美国sandia国家实验室开发的一种大型软件，是燃烧领域中普遍使用的模拟计算软件，该软件中包括很多燃烧模型，例如opposed-flowflameextinction、opposed-flowflamegassootradiation、opposed-flow_flame_h2_air、opposed-flowflamesootparticles，在进行对冲火焰研究时，多基于这些模型进行模拟仿真。因为进行对冲火焰试验研究，对试验设备的要求较高，因此目前的研究中，采用实验研究的相对较少，并且，试验研究过程中，一般是在实验室条件下搭建简单的试验装置，因此无论是精度上，还是适用性上都有待提高。

对冲火焰的实验装置，通常包括上下两个对称的喷嘴，因此，在试验过程中，面临这两个重要的问题，一个是上下喷嘴的距离如何调节，另一个是上下喷嘴如何对准。现有技术中，关于上下喷嘴的距离如何调节的问题，通常是采用拆卸式安装架，通过上下移动承载上喷嘴和下喷嘴托盘来调节上下喷嘴的距离，但是，每次调节时，需要拆卸安装架，并且还需要对托盘调平，整个过程非常复杂和费时间，并且精度难以保证。

针对上下喷嘴如何对准的问题，现有技术中通常是水平调节平台，来实现上下喷嘴的对准，但是传统的水平调节平台在调节喷嘴水平位置时，水平调节平台不能连续调节，造成上下对冲喷嘴难以对准，下喷嘴的火焰无法将上喷嘴对称包合，导致火焰不对称，从而难以分析其火焰特性。

因此，根据以上分析，现有技术的冲火焰实验装置，存在这上下喷嘴难以精确调节距离和难以对准的问题。

技术实现要素：

技术问题：本实用新型提供一种可精准调节对冲燃烧器喷嘴上下距离、并能使喷嘴对准的可精准调节燃烧器喷嘴的对冲火焰试验台。

技术方案：本实用新型可精准调节燃烧器喷嘴的对冲火焰试验台，包括安装台架、设置在所述安装台架底板上的水平调节平台、设置在所述水平调节平台上的下燃烧器支撑装置、设置在所述下燃烧器支撑装置上的下对冲燃烧器、穿过所述安装台架顶板的上燃烧器调节装置、设置在所述上燃烧器调节装置下端的上对冲燃烧器，所述下对冲燃烧器的喷嘴与上对冲燃烧器的喷嘴相对；所述上燃烧器调节装置包括固定部件、穿过所述固定部件的活动部件，所述活动部件与固定部件通过齿轮齿条啮合传动，实现活动部件相对固定部件的上下调节。

进一步的，所述固定部件上设置有第一传动齿轮，所述活动部件上设置有第一传动齿条，所述第一传动齿轮与第一传动齿条啮合，所述固定部件上设置的第一调节部件驱动第一传动齿轮转动，通过第一传动齿轮与第一传动齿条啮合传动，实现活动部件相对固定部件的上下调节。

进一步的，所述移动部件上设置有竖向的第一标尺。

进一步的，所述水平调节平台由两个上下正交设置的调节器组成，所述调节器包括第一调节盘和第二调节盘，所述第一调节盘与第二调节盘通过齿轮齿条啮合传动，实现第二调节盘相对于第一调节盘的水平调节。

进一步的，所述第一调节盘上开有第一导槽和调节杆安装孔，所述第一导槽底部开有齿条滑槽，所述齿条滑槽中设置有第二传动齿轮，所述调节杆安装孔中设置有与第二传动齿轮连接的第二调节部件，所述第二调节部件驱动第二传动齿轮转动；所述第二调节盘的上设置有第一滑块，所述第一滑块上设置有第二传动齿条，第一滑块嵌合在所述第一导槽中，第一调节盘与第二调节盘通过第二传动齿条与第二传动齿轮啮合传动，实现第二调节盘相对于第一调节盘的水平调节。

进一步的，所述第一调节盘的一侧水平设置有第二标尺。

进一步的，所述第一调节盘上开有辅助引导槽，所述第二调节盘上对应设置有辅助引导滑块，所述辅助引导滑块嵌合在辅助引导槽中。

进一步的，所述第一导槽与第一滑块的截面形状均为燕尾形。

进一步的，所述下燃烧器支撑装置包括下平板和上平板，所述下平板上设置有多个调节套管，所述上平板下侧面设置有多个调节立柱，所述调节立柱对应安装在调节套管中。

进一步的，所述调节套管上设置有用于将调节立柱锁紧的锁紧螺栓。

有益效果：本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

(1)本实用新型的对冲火焰试验台包括安装台架、水平调节平台、下燃烧器支撑装置、下对冲燃烧器、上对冲燃烧器和上燃烧器调节装置，其中上燃烧器调节装置包括固定部件、活动部件，活动部件与固定部件通过齿轮齿条啮合传动，实现活动部件相对固定部件的上下调节。本实用新型中，采用齿轮齿条啮合传动的方式，使得上对冲燃烧器竖直方向上的位置在一定范围内可以连续调节，解决了传统试验台在调节上对冲燃烧器相对于下对冲燃烧器距离时，不能连续调节的问题，同时解决了传统试验台每次调节都需要拆卸和安装大量的零部件，费时又费力的问题。

(2)本实用新型对冲火焰试验台的上燃烧器调节装置上的固定部件设置有第一传动齿轮，活动部件上设置有第一传动齿条，第一调节部件驱动第一传动齿轮转动，然后通过齿轮齿条传动，实现活动部件的上下运动，进而调节上对冲燃烧器的喷嘴相对与下对冲燃烧器的喷嘴间的距离。因此，调节方式简单，容易操作，只需转动第一调节部件即可实现距离调节。并且，齿轮齿条传动大方式，精度相对较高，使得上对冲燃烧器的喷嘴相对与下对冲燃烧器的喷嘴间的距离可以实现微调，从而为实现精准上对冲燃烧器的喷嘴相对与下对冲燃烧器的喷嘴间的距离创造了条件。

(3)本实用新型的上燃烧器调节装置的活动部件上设置有第一标尺，在调节上对冲燃烧器喷嘴与下对冲燃烧器的喷嘴间的距离时，可以设定调节刻度，调节时只需参照标尺调节到预先设定的刻度即可，既可以精准调节上对冲燃烧器的喷嘴相对与下对冲燃烧器的喷嘴间的距离，而且又造作简单迅速。通过设置标尺，对冲火焰试验台具备了更高的调节精度，从而保证了采用试验台进行试验的准确性。

(4)本实用新型的水平调节平台由两个上下正交设置的调节器组成，一个设置在下面，另一个设置在上面，采用这种结构，可以方便的调节下对冲燃烧器的水平位置，使得下对冲燃烧器的喷嘴能够与上对冲燃烧器的喷嘴对准，从而保证了试验过程中，下对冲燃烧器的喷嘴能将上对冲喷嘴对称包合，上下火焰对称，使得火焰特性稳定容易分析。

(5)本实用新型的调节器包括第一调节盘、第二调节盘、第二调节部件、第二传动齿轮、第二传动齿条，第二调节部件驱动第二传动齿轮转动，然后通过齿轮齿条传动，使得第二调节盘可相对第一调节盘水平调节，从而实现了下对冲燃烧器两个方向上的位置调节。采用齿轮齿条机构，不仅在调节过程中更加稳定，而且可以在一定范围内连续调节，从而更加方便下对冲燃烧器水平方向的位置调节。此外，采用该机构，可以实现微调，从而使得下对冲燃烧器的喷嘴能够与上对冲燃烧器的喷嘴对的更加精准，解决传统试验台喷嘴难以对准的问题。

(6)在本实用新型的一种具体结构中，第一调节盘上开有第一导槽，并在第一导槽底部开齿条滑槽，第一调节盘上开有调节杆安装孔，第二传动齿轮安装在齿轮滑槽中，第二调节部件安装在调节安装孔中，对应地，第二调节盘的下面设置第一滑块，第二传动齿条设置在第一滑块上，第一滑块嵌合在第一导槽中，第二传动齿条与第二传动齿轮啮合。采用这种结构形式，结构简单，易于制造和装配，并且第二调节盘可以在第一调节盘上滑动的比较平稳，从而保证了试验台在调节过程的稳定性，有效的提高了调节精度。此外，为了使得第二调节盘在第一调节盘上滑动更加平稳，还在第一调节盘上开有辅助引导槽，并对应在第二调节盘上设置了辅助引导滑块，更进一步的增强了水平调节平台的调节稳定性，使得在实验过程中，下对冲燃烧器的喷嘴与上对冲燃烧器的喷嘴对的更加精准。

(7)本实用新型在第一调节盘的一侧水平设置第二标尺，在调节过程中，可参照标尺进行调节，并根据标尺实现下对冲燃烧器水平位置的精确调节，从而可以使得下对冲燃烧器的喷嘴与上对冲燃烧器的喷嘴对的更加精准，进而提高了试验台的精度。

(8)本实用新型的下燃烧器支撑装置包括上下两个平板，下平板与水平调节平台固定在一起，上平板可调节，采用这种结构形式，使得下对冲燃烧器的竖直方向的位置可以调节，并且当试验台不水平时，可通过调节上平板，使得下对冲燃烧器的喷嘴保持水平，从而提高了试验台的精度。

附图说明

图1为本实用新型对冲火焰试验台的结构图；

图2为本实用新型对冲火焰试验台的上燃烧器调节装置的结构图；

图3为本实用新型对冲火焰试验台的上燃烧器调节装置的结构爆炸图；

图4为本实用新型对冲火焰试验台的水平调节平台的一种实施例的结构示意图；

图5为本实用新型对冲火焰试验台的水平调节平台的另一种实施例的结构示意图；

图6为本实用新型对冲火焰试验台的调节器的爆炸结构图；

图7为本实用新型对冲火焰试验台的下燃烧器支撑装置的结构爆炸图。

图中有：1、安装台架；

2、水平调节平台；21、调节器；210、第一调节盘；211、第二调节盘；212、第二传动齿轮；213、第二调节部件；214、第二传动齿条；215、第二标尺；2101、第一导槽；2102、调节杆安装孔；2103、齿条滑槽；2104、辅助引导槽；2110、第一滑块；2111、辅助引导滑块；2112、指针；

3、下燃烧器支撑装置；31、下平板；32、上平板；310、调节套管；311、锁紧螺栓；320、调节立柱；

4、下对冲燃烧器；

5、上燃烧器调节装置；51、固定部件；52、活动部件；510、第一传动齿轮；511、第一调节部件；512、固定块；513、连接块；514、第一滑槽；515、锁紧螺母；516、安装通孔；517、安装腔；520、第一传动齿条；521、第一标尺；522、标尺凹槽；523、移动柱；

6、上对冲燃烧器。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，本实用新型的冲火焰试验台包括安装台架1、设置在所述安装台架1底板上的水平调节平台2、设置在所述水平调节平台2上的下燃烧器支撑装置3、设置在所述下燃烧器支撑装置3上的下对冲燃烧器4、穿过所述安装台架1顶板的上燃烧器调节装置5、设置在所述上燃烧器调节装置5下端的上对冲燃烧器6，所述下对冲燃烧器4的喷嘴与上对冲燃烧器6的喷嘴相对。

安装台架1主要用与安装和固定其他零部件，安装台架1包括底板、设置在底板上的立柱、设置在立柱顶端的顶板，如图1所示的实施方式中，共设置了四根立柱，顶板的中间位置开一个安装孔，用于安装上燃烧器调节装置5。水平调节平台2可实现前后左右四个方向上的调节，通过调节设置在水平调节平台2，下燃烧器支撑装置3的水平位置发生改变，从而间接的调节了下对冲燃烧器4的水平位置。下燃烧器支撑装置3的作用一方面是可以对下对冲燃烧器4竖直方向的位置进行微调，另一方面是使下对冲燃烧器4保持水平，从而使下对冲燃烧器4的喷嘴能够保持水平。上对冲燃烧器6和下对冲燃烧器4的作用是燃料在其中燃烧，并从喷嘴中喷出火焰。上燃烧器调节装置5的作用是调节上对冲燃烧器6上下运动，从而调节上对冲燃烧器6的喷嘴与下对冲燃烧器4的喷嘴之间的距离。

如图2和图3所示，本实用新型的上燃烧器调节装置5包括固定部件51、穿过固定部件51的活动部件52、所述活动部件52与固定部件51通过齿轮齿条啮合传动，实现活动部件52相对固定部件51的上下调节，当活动部件52向上运动时，会带着上对冲燃烧器6向上运动，当活动部件52向下运动时，会带着上对冲燃烧器6向下运动，从而调节上对冲燃烧器6相对于下对冲燃烧器4的距离。采用齿轮齿条传动的方式，使得活动部件52可以在一定范围内连续运动，并且调节精度相对较高。

在本实用新型的一种实施例中，参见图2和图3，固定部件51上设置有第一传动齿轮510，所述活动部件52上设置有第一传动齿条520，所述第一传动齿轮510与第一传动齿条520啮合，在固定部件51上设置有第一调节部件511，第一调节部件511驱动第一传动齿轮510转动，通过第一传动齿轮510与第一传动齿条520啮合传动，使得所述活动部件52上下调节，从而使得上对冲燃烧器6上下位置可以调节。在该实施例具体实施时，固定部件51包括固定块512、设置在固定块512侧面的连接块513，所述固定块512上开有上下贯通的安装腔517，所述连接块513上开有与安装腔517连通的第一滑槽514和用于安装第一调节部件511的安装通孔516，第一传动齿轮510设置在第一滑槽514中，并且第一调节部件511采用的是调节杆的结构形式，将第一调节部件511安装在安装通孔516中，并同时穿过第一传动齿轮510，从而将第一传动齿轮510设置在第一滑槽514中。当第一调节部件511转动时，可以驱动第一传动齿轮510转动，因此第一调节部件511与第一传动齿轮510之间可通过键传动。并且，对于固定块512，可以采用一个方形的块体加工而成，也可以采用圆柱形的块体加工而成，但要保持固定块512的上表面是水平的，例如图2或图3所示的结构，采用的是方形的块体，并且为了方便制造，将固定块512与连接块513做成一体结构进行加工。

活动部件52包括移动柱523、具体实施时，移动柱523为一圆柱体，当然也何以是矩形柱体或者其他形状的结构，第一传动齿条520设置在移动柱523侧面的，当移动柱523穿过固定块512的安装腔517时第一传动齿条520恰好位于第一滑槽514中并与第一传动齿轮510啮合；转动所述第一调节部件511时，通过所述第一传动齿轮510和第一传动齿条520传动使活动部件52上下调节，从而调节上对冲燃烧器6在竖直方向上位置。

为了避免当第一调节部件511调节完毕后，如果上对冲燃烧器6质量过大的话，可能会因为重力因素或者实验过程中产生向下的力，带动活动部件52向下运动，在本实用新型的一种实施例中，可以在第一调节部件511的另一端设置一个锁紧螺母515，当调节到合适的位置时，将锁紧螺母515锁紧，不让第一传动齿轮510发生转动，从而避免活动部件52向下运动，使得上对冲燃烧器6的喷嘴与下对冲燃烧器4的喷嘴之间的距离发生变化，从而影响试验的准确性。

为了能够更加精准调节上对冲燃烧器6的喷嘴与下对冲燃烧器4的喷嘴竖直方向的距离，在活动部件52上设置一竖向的第一标尺521，具体的，第一标尺521设置在移动柱523的侧面，本实用新型的优选实施例中，在移动柱523侧面开有标尺凹槽522，第一标尺521设置在标尺凹槽522中，第一标尺521的最小刻度为1mm，并且与第一标尺521对应的参照是固定块512的上表面，固定块512上表面可以与第一标尺521的零刻度对齐，当固定块512与第一标尺521的零刻度对齐时，称此时的状态为活动部件归零。

本实用新型的水平调节平台2由两个上下正交设置的调节器2组成，用于调节所述下对冲燃烧器4的水平位置。上下两个调节器2可以采用如图4所示的结构形式设置，也可以以图5所示的结构进行设置，本实用新型的优选方式是图4所示的结构形式。具体的，下面的一个调节器2设置在安装台架1的底板上，上面的一个调节器2设置在下面的调节器2的上表面，并且两个调节器是固定在一起的，两个调节器2正交，下燃烧器支撑装置3设置上面的调节器2的上表面。每个调节器2分别调节两个方向的位移，两个调节器2正好可以调节四个方向，调节水平调节平台2，下燃烧器支撑装置3可以前后左右移动，从而调节了下对冲燃烧器4的水平位置，使得下对冲燃烧器4的喷嘴能够上对冲燃烧器6的喷嘴调节对准。

本实用新型的一种实施例中，如图6所示，调节器2包括第一调节盘210和第二第一调节盘210，第一调节盘210与第二调节盘211通过齿轮齿条传动，实现第二调节盘211相对于第一调节盘210的水平调节。具体地，第一调节盘210上开有第一导槽2101，第一导槽2101底部开有齿条滑槽2103，所述第一调节盘210上开有连通第一调节盘210的侧面和齿条滑槽2103的调节杆安装孔2102，所述第二传动齿轮212设置在齿条滑槽2103中，所述第二调节部件213设置在调节杆安装孔2102中，第二调节部件213末端与第二传动齿轮212连接所述第二调节部件213驱动第二传动齿轮212转动。更具体的，第二调节部件213是采用的是一个调节杆的形式，将调节杆插入调节杆安装孔2102，当转动调节杆，第二传动齿轮212随之转动。

第二调节盘211上设置有第一滑块2110，第一滑块2110上设置有第二传动齿条214，第一滑块2110嵌合在所述第一导槽2101中，并且第二传动齿条214恰好嵌入齿条滑槽2103中与第二传动齿轮212啮合，从而当调节第二调节部件213时，第二传动齿轮212与第二传动齿条214啮合传动，从而实现第二调节盘211相对于第一调节盘210的水平调节。

当采用图4所示的结构形式时，调节器2的第一调节盘210在下面，第二调节盘211在第一调节盘210的上面，并且位于下面的调节器2的第二调节盘211与位于上面的调节器2的第一调节盘210固定连接。当采用图5所示的结构形式时，调节器2的第二调节盘211在下面，第一调节盘210在第二调节盘211的上面，此时，位于下面的调节器2的第一调节盘210与位于上面的调节器2的第二调节盘211固定连接。

本实用新型的一种优选的实施例中，第一导槽2101采用的是燕尾形结构，对应的第一滑块2110也为燕尾形，当然，第一导槽2101与第一滑块2110也可以采用其他的结构形式，例如矩形、梯形等。

为了第二调节盘211相对第一调节盘210滑动的更加平稳，本实用新型的一种实施例中，在第一调节盘210上开有辅助引导槽2104，所述第二调节盘211上对应设置有辅助引导滑块2111，辅助引导滑块2111嵌合在辅助引导槽2104中。

为了使得下对冲燃烧器4的水平调节位置更加精准，在第一调节盘210的一侧水平设置有第二标尺215，第二标尺215的最小刻度为1mm，第二标尺215的零点设置在标尺的中间位置，对应的，在第二调节盘211的一侧设置一个指针2112，指针2112与第二标尺215位于同一侧，当指针2112与第二标尺215的零点对齐时，可以称这个状态为调节器归零。

如图7所示，本实用新型的下燃烧器支撑装置3包括下平板31和上平板32，所述下平板31上设置有多个调节套管310，所述上平板32下面设置有多个调节立柱320，所述调节立柱320对应安装在调节套管310中。在优选的实施例中，上平板32和下平板31均为圆形的板，下平板31上设置四个套管调节套管310，对应地，在上平板32下面设置四个调节立柱320，然后四个调节立柱320对应插入四个调节套管310中。当然，上平板32和下平板31的形状也可以为矩形或其他形状，调节立柱320和调节套管310的数量也可以是三个或三个以上，在具体实施过程中，在调节套管310上设置锁紧螺栓311，用于锁紧调节立柱320。当将上平板32调平后，拧紧锁紧螺栓311，避免表面上平板32发生偏斜，从而保持下对冲燃烧器4水平，进而下对冲燃烧器4的喷嘴是水平的。

本实用新型中上对冲燃烧器6和下对冲燃烧器4的结构均可采用现有的燃烧器的结构，火焰从燃烧器的喷嘴喷出，从上对冲燃烧器6和下对冲燃烧器4的喷嘴中喷出的火焰形成对冲火焰。

本实用新型的对冲火焰试验台在使用时，可按如下方法进行，以优选的实施方式进行说明，具体参照图1所示。首先调节水平调节平台2，将两个调节器2均调节到初始位置归零，即上文所述的调节器归零，即将第一调节盘210上的指针2112与第二标尺215的零刻度对齐。接下来，松开上燃烧器调节装置5上的锁紧螺母515，使得活动部件52可以上下调节，然后转动第一调节部件511，调节活动部件52向下运动，直至活动部件归零，此时固定块512的上表面正好与第一标尺521的零刻度对齐。接下来调节下燃烧器支撑装置3，调节上平板32相对于下平板31的距离，直至下对冲燃烧器4的喷嘴与上对冲燃烧器6的喷嘴接触，然后将上平板32调平，并将锁紧螺栓311锁紧，然后微调水平调节平台2，使下对冲燃烧器4的喷嘴与上对冲燃烧器6的喷嘴对准。最后，通过第一调节部件511调节活动部件52向上运动，带动下对冲燃烧器4向上运动，并参照第一标尺521，调节到预定的刻度，然后停止，并将锁紧螺母515锁紧。经过上述步骤调节后，不进上对冲燃烧器6的喷嘴和下对冲燃烧器4的喷嘴的距离被精准调节，同时上对冲燃烧器6的喷嘴和下对冲燃烧器4的喷嘴也实现对准。

上述实施例仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本实用新型权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本实用新型的保护范围。