专利名称：一种实现多种火焰形态的本生灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃气灯具，特别涉及用于教学演示实验及加热样品的本生灯，属于实验室设备技术领域。
背景技术：
在各个高等院校热科学专业及实验室中，本生灯用于教学演示实验及加热样品。由于其温度高于酒精灯火焰且结构简单，而被广泛的应用。目前常用的本生灯对于燃料气和助燃气都只是通过阀门调节达到定性控制，无法准确进行燃烧体积配比，为了更好的使燃气燃烧，已公开的技术方案是在灯管底部加可更换的燃烧片，用以调节助燃气的进气量，如专利号为88210014的实用新型。而国外类似的产品较多，并且已经投入大批量的商业生产，如德国Wiggenhauser公司生产的Dragon系列本生灯。在现有国内外的技术方案中，本生灯的火焰形态单一，而且其技术方案更多地偏重于灯体材料、灯嘴和助燃气风门的设计，均未考虑改进灯管和定量控制气体的技术措施，这使得火焰只能靠夹带作用吸入助燃气体，无法定量控制流量，很大程度上影响了燃烧教学实验的演示效果，无法更好的激发学生对热科学的兴趣，影响教学质量。另一方面，由于无法保证燃料与助燃气按照当量比Φ混合，使得火焰温度降低，影响加热效果。
发明内容
针对现有技术的不足和缺陷，本发明的目的是提供一种实现多种火焰形态的本生灯，以提高教学实验效果及火焰加热温度，更好地激发学生对热科学的兴趣。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的一种实现多种火焰形态的本生灯，含有灯座，设置在灯座上的灯管和燃料气进气管，其特征在于所述的灯管采用由灯内管和灯外管组成的同心套管，同心套管与灯座采用同心螺纹连接；所述的燃料气进气管与灯内管底部相连通，且在灯座两侧设有助燃进气支管，该助燃进气支管与灯内管外柱面与灯外管内柱面所形成的环形空间相连通；或将燃料气进气管设置在灯座两侧，使燃料气进气管与灯内管外柱面与灯外管内柱面所形成的环形空间相连通，所述的助燃进气支管与灯内管底部相连通；灯外管长度L与灯内管长度l之差Δl为-200～+1000毫米。
为了定量控制助燃气体的流量，更好地控制火焰温度和形态，所述的灯内管内直径d为2～20毫米；灯内管外柱面与灯外管内柱面的间隙δ为1～20毫米；并在所述的助燃进气支管及燃料气进气管上安装有流量控制器。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果本发明通过选择不同的内度及直径，使原来单一的火焰类型变为由内外管高度关系及流量控制的多种火焰，进一步提高了火焰温度并可方便地获得多种形态的火焰，对于完善教学演示实验，丰富本生灯的教学演示功能和深入进行热科学研究，定量研究流动与火焰的关系都具有重要意义。
图1为本发明提供的一种实施例的结构示意图(正剖视图)。
图2为本发明提供的另一种实施例的结构示意图(正剖视图)。
图3为灯座的正剖视图。
图中1-灯座；2-灯内管；3-灯外管；4-助燃气进气支管；5-燃料气进气管；6-同心螺纹；7-流量控制器。
具体实施例方式
下面将结合附图，对本发明的具体结构及工作原理作进一步的说明。
图1为本发明提供的一种实施例的结构示意图，主要包括灯座1，设置在灯座上的灯内管2和灯外管3、助燃气进气支管4、燃料气进气管5。灯座1内侧设有同心螺纹6，以保证灯内管2及灯外管3与灯座连接并轴线重合，组成同心套管。燃料气进气管5与灯座1也采用螺纹连接，灯座1两侧的助燃气进气支管4焊接在已经打好的孔上。三个进气口都通过标准的快速接头与外部气源连接。由于采用标准的快速接头，可以将两种气体的通路互换，将燃料气进气管与灯内管底部相连通，在灯座两侧设置助燃进气支管4，使其与灯内管外柱面与灯外管内柱面所形成的环形空间相连通，即内管流燃气，外管流助燃气(如图1所示)；或将燃料气进气管设置在灯座两侧使其与灯内管外柱面与灯外管内柱面所形成的环形空间相连通，而将助燃进气支管4与灯内管底部相连通，即内管流助燃气体，外管流燃料气体(如图2所示)。由于内外管的流动空间结构不同(内管为柱型，外管为环形)，又可以形成另外一系列不同的火焰结构。配以调节流量控制器7，大大丰富了本生灯火焰种类。
本发明所述的灯内管2和灯外管3的直径与长度可有多种配合方式，具体设计应满足下列要求外管长度L与内管长度l之差Δl范围-200～+1000毫米。同时灯内管内直径d一般为2～50毫米为宜；内管外柱面与外管内柱面的间隙δ一般可在1～100毫米的范围内。
本发明产生不同火焰的原理是根据气体流速、粘性及管道直径的不同，气体的雷诺数会有所不同，选择不同的内外管配合，会改变两种气体的雷诺数比Refuel/Reair，也即改变其混合特性。另外，气体混合需要一定的空间和长度，外管长度的选择将直接影响气体的混合特性①在流速相同时，不同内外管直径的配合可以产生不同的流体动力学特性；②当选择的外管长度小于内管长度时，形成扩散火焰，通过流量计控制流量，还可改变燃气与助燃气的混合强度，从而得到不同形状的扩散火焰；③当外管长度等于内管长度时，原理类似，但火焰形状有所不同；④当外管长度远远大于内管长度时，可以形成完全预混火焰，而外管长外管长度高于内管一定长度时，则可形成部分预混火焰。另外通过流量控制器调节流量，同样可以改变两种气体的混合强度，从而获得不同的火焰形状。
下面举出几个具体的实施例进一步说明本发明。
下面举出几个具体的实施例进一步说明本发明。
实施例1选择灯内管内径d为4毫米，壁厚为1毫米，选择间隙δ为1毫米，这样，灯外管内径为8毫米；内管长度选择120毫米，外管长度选择40毫米，则外管高度将低于内管高度，高度差Δl为-60毫米，(灯座本生的同心螺纹高度差20毫米)。燃料气采用甲烷气，助燃气采用空气，调节甲烷流量到1L/min，空气流量为3L/min，得到推举扩散火焰。
实施例2选择灯内管内径为6毫米，壁厚为2毫米，选择间隙为5毫米，这样，灯外管内径为20毫米。内管长度选择220毫米，外管长度选择200毫米(灯座本生的同心螺纹高度差20毫米)，则内外管等高。调节甲烷流量0.1L/min，空气流量7L/min，可得到“彗星”型火焰。
实施例3选择灯内管内径为10毫米，壁厚为3毫米，选择间隙为10毫米，这样，灯外管内径为36毫米。内管长度选择150毫米，外管长度选择930毫米，则外管高于内管，高度差Δl为800毫米，调节甲烷流量到5L/min，空气流量为40L/min，可得到非完全预混火焰。
权利要求
1.一种实现多种火焰形态的本生灯，含有灯座(1)，设置在灯座上的灯管和燃料气进气管(5)，其特征在于所述的灯管采用由灯内管(2)和灯外管(3)组成的同心套管，同心套管与灯座采用同心螺纹连接；所述的燃料气进气管(5)与灯内管底部相连通，且在灯座两侧设有助燃进气支管(4)，该助燃进气支管与灯内管外柱面与灯外管内柱面所形成的环形空间相连通；或将燃料气进气管(5)设置在灯座(1)两侧，使燃料气进气管与灯内管外柱面与灯外管内柱面所形成的环形空间相连通，所述的助燃进气支管(4)与灯内管底部相连通；灯外管长度L与灯内管长度l之差Δl为-200～+1000毫米。
2.按照权利要求1所述的本生灯，其特征在于所述的灯内管内直径d为2～20毫米；灯内管外柱面与灯外管内柱面的间隙δ为1～20毫米。
3.按照权利要求1或2所述的本生灯，其特征在于在所述的助燃进气支管(4)和燃料气进气管(5)上安装有流量控制器(7)。
全文摘要
一种实现多种火焰形态的本生灯，涉及一种燃气灯具。本发明包括灯座、灯管、燃料气进气管和助燃气进气管，所述的灯管采用同心套管，所述的灯内管与灯外管的结构尺寸符合如下范围灯内管内直径d为2～50毫米；灯内管外柱面与灯外管内柱面的间隙δ为1～100毫米；灯外管长度L与灯内管长度l之差Δl为－200～+1000毫米。本发明通过选择不同的内外管长度及直径，使原来单一的火焰类型变为由内外管高度关系及流量控制的多种火焰，进一步提高了火焰温度并可方便地获得多种形态火焰，对于完善教学演示实验，丰富本生灯的教学演示功能和深入进行热科学研究，定量研究流动与火焰的关系都具有重要意义。
文档编号F23D14/04GK1673622SQ200510011439
公开日2005年9月28日 申请日期2005年3月18日 优先权日2005年3月18日
发明者王宇, 姚强 申请人:清华大学