CN206160197U - 一种高温高速金属粒子发生装置 - Google Patents

Abstract

一种高温高速金属粒子发生装置，包括燃烧室、装填于燃烧室内腔的富燃料发生剂药柱、装于燃烧室一端用于引燃富燃料发生剂药柱的点火器、与燃烧室另一端密封性地连接在一起的喷管、装于喷管喷口处的密封膜、套装于燃烧室外的防爆壳体；防爆壳体上有多个泄压孔。燃烧室与喷管相连的一端外圆周壁上有沿径向向外突出的凸缘，喷管与燃烧室相连的一端外圆周壁上对应有凸沿；凸缘与凸沿经螺钉连接；螺钉断裂强度小于10MPa。当燃烧室压强超过10MPa时，螺钉的螺杆部失强，燃烧室与喷嘴底座脱离，实现燃烧室内燃气的安全泄放。本实用新型通过全密封设计保证药柱的可靠性，通过薄弱环节设计和防爆壳体，最大程度防止燃烧异常引起的爆炸破坏，具有高可靠性和安全性。

Description

一种高温高速金属粒子发生装置

技术领域

本实用新型涉及一种发生装置，尤其涉及一种高安全的高温高速金属粒子发生装置。

背景技术

大型运载火箭和航天飞机的发射大多采用液体发动机，液体发生剂的燃料主要有醇类（甲醇、乙醇和异丙醇等）、肼类（肼、一甲基肼等）、烃类（煤油、甲烷、乙烷等）和氢类（液氢）等。在发射前，发射台附近将聚集一定浓度的可燃气体，积聚到一定程度将有发生爆炸的可能，这将成为火箭发射时的危险源。

同时在民用领域，特别是在瓦斯聚集的地方以及化工厂挥发份可燃气体聚集的地方，及时消除燃气聚集可有效降低燃气爆炸的可能性。现有技术多采用快速抑燃抑爆装置进行易燃易爆场所的危险消除，一定程度上能减少危害，但不能杜绝燃气爆炸。

发明内容

本实用新型的发明目的在于克服现有技术的上述不足而提供一种高温高速金属粒子发生装置，以消除大范围可燃气体而达到消除可能发生的爆炸危险。

本实用新型的技术方案在于：包括燃烧室、装填于燃烧室内腔的富燃料发生剂药柱、装于燃烧室一端用于引燃富燃料发生剂药柱的点火器、与燃烧室另一端密封性地连接在一起的喷管、装于喷管喷口处的密封膜、套装于燃烧室外的防爆壳体；所述防爆壳体上设有多个泄压孔，防爆壳体与燃烧室之间形成缓冲腔。

所述燃烧室一端开口大、一端开口小；所述喷管装于大口端、点火器装于小口端。

所述防爆壳体一端连接于燃烧室，另一端连接于喷管。

所述喷管为拉瓦尔喷管。

所述喷管包括呈喇叭状结构的喷管底座、装于喷管底座内壁上用于在喷管底座内形成窄细喉部以增大喷射速度的喉衬。

所述喷管底座由不锈钢材料制成；所述喉衬为拉瓦尔喷管状结构。

所述燃烧室与喷管相连的一端外圆周壁上设有沿径向向外突出的凸缘，所述喷管与燃烧室相连的一端外圆周壁上对应设有凸沿；所述凸缘与凸沿经螺钉将燃烧室与喷管连接；所述螺钉由不锈钢材料制成，螺钉的断裂强度小于10MPa；所述喷管凸沿外圆周壁上设有用于与防爆壳体相连的螺纹。

所述燃烧室端面与喷管端面接触处设有密封圈，所述密封圈的压缩量大于15%。

所述密封膜由具有一定剪切强度的高分子薄膜材料制成，经胶粘剂粘接在喷管喷口处，实现燃烧室的密封，避免药柱与空气、水和其他恶劣环境等的接触而发生性能异常，且密封膜9可以在高温高压下烧穿和冲开。

所述富燃料发生剂药柱包括绝热层、置于绝热层内壁的衬层、填充于衬层内的富燃料发生剂。

所述富燃料发生剂药柱包含丁羟型的高金属含量的发生剂，在一定的工作压强下燃烧能产生大量高温高速的金属粒子。

所述燃烧室由不锈钢材料制成，为富燃料发生剂燃烧提供燃烧空间，建立一定的工作压强。

防爆壳体为不锈钢材料，防爆壳体有若干个泄压孔，且防爆壳体与燃烧室壳体之间形成一定的缓冲空间。当燃烧室压强超过10MPa时，连接螺钉的螺杆失强，燃烧室与喷嘴底座脱离，实现燃烧室内燃气的安全泄放。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：1）通过发生装置结构设计，使发生装置能产生大量的高温高速金属粒子，能可靠引燃附近的可燃气体；2）通过全密封设计保证了药柱的可靠性，通过薄弱环节设计和防爆壳体，可最大程度上防止燃烧异常引起的爆炸破坏，保证在极端情况下防止燃烧异常爆炸产生的碎片破坏周围的人和设备，具有高的可靠性和安全性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中，1、燃烧室，2、富燃料发生剂药柱，3、喷管底座，4、喉衬，5、点火器，6、防爆壳体，7、螺钉，8、密封圈，9、密封膜。

具体实施方式

图1中，本实用新型包括燃烧室1、富燃料发生剂药柱2、喷管、点火器5和防爆壳体6。喷管包括呈喇叭状结构的喷管底座3、装于喷管底座3内壁上用于在喷管底座3内形成窄细喉部以增大喷射速度的喉衬4。本实用新型通过产生大量的高温高速金属粒子点燃可燃气体而消除可燃气体聚集属于国内首创。要点燃可燃气体，就要求发生装置在能产生大量金属粒子的同时，金属粒子的温度必须大于可燃气体的引燃温度，且金属粒子应具有一定的喷射角度和速度从而喷射出宽包络范围形态和远喷射距离的金属粒子，达到消除覆盖大范围可燃气体的目的。

将富燃料发生剂药柱2粘接在燃烧室1内壁上，再将喉衬4粘接在喷管底座3内壁上，再将密封圈8放入燃烧室1连接面3mm深的凹形槽，密封圈8的压缩量大于15%，再用8个M8的螺钉7连接燃烧室1和喷管底座3，再将防爆壳体6旋进喷管底座3，最后将点火器5与燃烧室通过螺纹连接，以及将密封膜9粘接在喷管底座3出口处。

本实用新型的工作由外接电源与点火器4连接触发，电源接通，点火器4触发产生大量高温高压的燃气或粒子喷射到富燃料发生剂表面从而引燃富燃料发生剂，富燃料发生剂燃烧产生高温高压燃气和金属粒子，通过喷管先压缩后膨胀加速，生成的高温高压燃气和金属粒子对密封膜9形成热冲击而烧穿密封膜9，从而以一定的速度和角度从喷口喷出，形成一定距离和包络范围的高温金属离子燃烧区域，存在于燃烧区域的可燃气体将立即被引燃。

若燃烧发生异常，压力骤升，喷嘴底座3与燃烧室1的连接设计为首先螺杆发生断裂，高压燃气释放到燃烧室1与防爆壳体6的缓冲空间，并从泄压口进行泄压，从而达到泄压的目的，并且防爆壳体6可以防止异物飞出，达到安全防护的目的。本实用新型的技术优势在于：1）提前探测燃气浓度，在燃气临界爆炸浓度前引燃，可有效减少危害；2）反应迅速，能及时消除燃气；3）喷射距离远，可达6米以上，覆盖范围大，可有效消除大面积的燃气。

Claims (10)

1.一种高温高速金属粒子发生装置，其特征在于：包括燃烧室（1）、装填于燃烧室（1）内腔的富燃料发生剂药柱（2）、装于燃烧室（1）一端用于引燃富燃料发生剂药柱（2）的点火器（5）、与燃烧室（1）另一端密封性地连接在一起的喷管、装于喷管喷口处的密封膜（9）、套装于燃烧室（1）外的防爆壳体（6）；所述防爆壳体（6）上设有多个泄压孔，防爆壳体（6）与燃烧室（1）之间形成缓冲腔。

2.根据权利要求1所述的高温高速金属粒子发生装置，其特征在于：所述燃烧室（1）一端开口大、一端开口小；所述喷管装于大口端、点火器装于小口端。

3.根据权利要求1所述的高温高速金属粒子发生装置，其特征在于：所述防爆壳体（6）一端连接于燃烧室（1），另一端连接于喷管。

4.根据权利要求1所述的高温高速金属粒子发生装置，其特征在于：所述喷管为拉瓦尔喷管。

5.根据权利要求1所述的高温高速金属粒子发生装置，其特征在于：所述喷管包括呈喇叭状结构的喷管底座（3）、装于喷管底座（3）内壁上用于在喷管底座（3）内形成窄细喉部以增大喷射速度的喉衬（4）。

6.根据权利要求5所述的高温高速金属粒子发生装置，其特征在于：所述喷管底座（3）由不锈钢材料制成；所述喉衬（4）为拉瓦尔喷管状结构。

7.根据权利要求1所述的高温高速金属粒子发生装置，其特征在于：所述燃烧室（1）与喷管相连的一端外圆周壁上设有沿径向向外突出的凸缘，所述喷管与燃烧室（1）相连的一端外圆周壁上对应设有凸沿；所述凸缘与凸沿经螺钉（7）将燃烧室（1）与喷管连接；所述螺钉（7）的断裂强度小于10MPa；所述喷管凸沿外圆周壁上设有用于与防爆壳体（6）相连的螺纹。

8.根据权利要求1所述的高温高速金属粒子发生装置，其特征在于：所述燃烧室（1）端面与喷管端面接触处设有密封圈（8），所述密封圈（8）的压缩量大于15%。

9.根据权利要求1所述的高温高速金属粒子发生装置，其特征在于：所述密封膜（9）由高分子薄膜材料制成，经胶粘剂粘接在喷管喷口处。

10.根据权利要求1所述的高温高速金属粒子发生装置，其特征在于：所述富燃料发生剂药柱（2）包括绝热层、置于绝热层内壁的衬层、填充于衬层内的富燃料发生剂。