一种基于磁约束的火焰约束强化装置及方法、应用制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于磁约束的火焰约束强化装置及方法、应用。其包括相对设置的第一导轨和第二导轨；第一环形永磁铁与第二环形永磁铁的垂直间距调整通过第一环形永磁铁和/或第二环形永磁铁的移动实现；磁极的设置方式：由上至下均为N极→S极或者均为S极→N极；第一环形永磁铁位于喷嘴出口处形成的火焰顶点下方区域、且第二环形永磁铁位于喷嘴的出口的上方区域；火焰约束强化装置还包括位于喷嘴上方的、且与正极相连的第一导体；喷嘴的中心轴线贯穿第一环形永磁铁的环形区域内、第二环形永磁铁的环形区域内，且贯穿第一导体围合的区域或者与第一导体相交。本发明专利技术的装置及方法实现了磁场与电场对高温燃烧火焰简单、有效的强化约束。

【技术实现步骤摘要】
一种基于磁约束的火焰约束强化装置及方法、应用
本专利技术涉及一种基于磁约束的火焰约束强化装置及方法、应用。
技术介绍
磁约束是基于磁场与电子相互作用的反应过程约束手段之一。长期以来，磁约束在原子能应用方向有了长足的研究，特别是针对核聚变的等离子体约束，国内外学者开展了大量基础及应用研究，取得了可观的研究及应用成果。等离子体是处于高温或特定激励下的一种物质状态，是部分或完全电离的离子化的气态状物质，由大量的带电粒子(离子、电子)和中性粒子(原子、分子)组成，其温度可以高达上万度。当前，等离子体技术已广泛应用于焊接、切割、点火、金属冶炼、垃圾焚烧及废物处理等领域，但是这些领域中对火焰的控制大部分是基于对助燃剂量的控制。现有技术对于高温火焰(2200℃以上)的控制大多是通过耐火材料(如耐火砖、石棉等)将其约束在一定空间内，但是高温火焰的高温或者在高温下的反应物容易对耐火材料造成腐蚀(或者损害)，使耐火材料的耐火性能失效(普通耐火砖失效温度约为1600℃左右)。因此，对于约束高温火焰而言，对耐火材料的要求很高，从而增加了工厂的成本、浪费人力物力。因此，亟需一种简单、有效的约束火焰的方式。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是为了克服在高温(火焰外焰温度大于2200℃)下，耐火材料无法安全、有效约束火焰，以及为强化燃烧过程而提高单位体积燃烧强度(或者单位体积内单位时间完全燃烧掉的燃料量)困难的缺陷，而提供一种基于磁约束的火焰约束强化装置及方法、应用。本专利技术基于磁镜原理，利用磁场对火焰中等离子体的作用以及直流电场作用于燃烧火焰内的等离子体产生电流，电子数量的增加强化了磁场对火焰的约束，通过调整磁铁的布置方式、磁铁之间的间距，从而对火焰进行不同程度的约束，设计了一种简单、有效的火焰强化约束装置。本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题：一种基于磁约束的火焰约束强化装置，其包括相对设置的第一导轨和第二导轨；所述第一导轨上设置有第一环形永磁铁，所述第二导轨上设置有位于所述第一环形永磁铁上方区域的第二环形永磁铁；所述第一环形永磁铁与所述第二环形永磁铁的垂直间距调整通过所述第一环形永磁铁和/或所述第二环形永磁铁的移动实现；所述第一环形永磁铁的磁极与所述第二环形永磁铁的磁极的设置方式：由上至下均为N极→S极或者均为S极→N极；所述火焰约束强化装置还包括喷嘴；所述第一环形永磁铁位于所述喷嘴的出口处形成的火焰顶点下方区域、且所述第二环形永磁铁位于所述喷嘴的出口的上方区域；所述火焰约束强化装置还包括位于所述喷嘴上方的、且与正极相连的第一导体；所述喷嘴的中心轴线贯穿所述第一环形永磁铁的环形区域内、所述第二环形永磁铁的环形区域内，且贯穿所述第一导体围合的区域或者与所述第一导体相交；当所述火焰约束强化装置不包括套设于所述喷嘴的出口处、且与负极相连的第二导体时，所述喷嘴为可导电材质、且与负极相连；当所述火焰约束强化装置还包括套设于所述喷嘴的出口处、且与负极相连的第二导体时，所述喷嘴为导电材质或非导电材质；所述第一导体与所述第二导体或与所述喷嘴的配合用于产生直流电场。本专利技术中，较佳地，所述第一环形永磁铁与所述第一导轨之间通过第一滑块连接。本专利技术中，较佳地，所述第二环形永磁铁与所述第二导轨之间通过第二滑块连接。其中，较佳地，所述第一滑块与所述第二滑块分别可沿所述第一导轨与所述第二导轨移动。其中，较佳地，所述第一环形永磁铁与所述第二环形永磁铁的垂直间距通过所述第一滑块和/或所述第二滑块的移动来调整。此处，“移动”的调整方式可为本领域常规，例如采用轨道顶端螺杆头部的手柄摇动轨道内螺杆的方式调节，并能够在适当的位置锁住。本专利技术中，所述第一环形永磁铁与所述第二环形永磁铁的形状可为本领域常规的闭合形状永磁铁，例如圆环形、空心圆柱体、椭圆形、方形空心型永磁铁等。本专利技术中，较佳地，所述第一环形永磁铁与所述第二环形永磁铁为两个相同的磁铁。此处，所述“相同”为本领域常规理解的含义，一般是指磁铁的大小、形状和磁场强度等均相同。本专利技术中，较佳地，所述第一环形永磁铁的环内中心磁场方向与所述第二环形永磁铁的环内中心磁场方向平行。更佳地，所述第一环形永磁铁的环内中心磁场方向与所述第二环形永磁铁的环内中心磁场方向均与所述第一导轨或所述第二导轨平行。进一步更佳地，所述第一环形永磁铁的环内中心磁场方向与所述第二环形永磁铁的环内中心磁场方向在同一直线上。本专利技术中的环形磁铁的环内中心磁场方向与环形磁铁的中心轴线在同一条直线上。本专利技术中，较佳地，所述喷嘴的中心轴线、所述第一导体的中心轴线和所述第二导体的中心轴线平行。更佳地，所述喷嘴的中心轴线、所述第一导体的中心轴线和所述第二导体的中心轴线均与所述第一导轨或所述第二导轨平行。进一步更佳地，所述喷嘴的中心轴线、所述第一导体的中心轴线和所述第二导体的中心轴线在同一直线上。本专利技术中，较佳地，所述第一环形永磁铁的中心轴线、所述第二环形永磁铁的中心轴线、所述喷嘴的中心轴线、所述第一导体的中心轴线和所述第二导体的中心轴线相互平行。更佳地，所述第一环形永磁铁的中心轴线、所述第二环形永磁铁的中心轴线、所述喷嘴的中心轴线、所述第一导体的中心轴线和所述第二导体的中心轴线均与所述第一导轨或所述第二导轨平行。进一步更佳地，所述第一环形永磁铁的中心轴线、所述第二环形永磁铁的中心轴线、所述喷嘴的中心轴线、所述第一导体的中心轴线和所述第二导体的中心轴线在同一直线上。本专利技术中，所述第一导体和/或所述第二导体可为本领域常规的导电材质，例如铜。所述第一导体的形状可为本领域常规，较佳地为闭合形状导电环，例如圆环、方环。所述第二导体的形状可为本领域常规的闭合形状导电环，例如圆环、方环。本专利技术中，较佳地，当所述火焰约束强化装置包括套设于所述喷嘴的出口处、且与负极相连的第二导体时，所述第二导体和所述第一导体均与一调压器的输出端连接，且所述第二导体与所述调压器的输出端子负极相连，所述第一导体与所述调压器的输出端子正极相连。所述连接方式可为本领域常规，例如通过导线连接。本专利技术中，较佳地，当所述火焰约束强化装置不包括套设于所述喷嘴的出口处、且与负极相连的第二导体时，所述喷嘴和所述第一导体均与一调压器的输出端连接，且所述喷嘴与所述调压器的输出端子负极相连，所述第一导体与所述调压器的输出端子正极相连。其中，所述调压器一般设有调压器输入端子。所述调压器可将外部交流电转换为直流电，经过调压后输出至所述调压器的输出端子正极和所述调压器的输出端子负极。本专利技术中，较佳地，所述第一环形永磁铁的内径与所述第二环形永磁铁的内径为所述喷嘴的出口直径的10倍以上。一般永磁铁的直径过小，火焰高温会导致永磁铁过热而消磁速度较快。本专利技术中，较佳地，所述喷嘴位于所述第一环形永磁铁下方区域。本专利技术中，所述喷嘴的结构可为本领域常规，较佳地，所述喷嘴为双通道结构，所述双通道结构包括用于输送氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于磁约束的火焰约束强化装置，其特征在于，其包括相对设置的第一导轨和第二导轨；/n所述第一导轨上设置有第一环形永磁铁，所述第二导轨上设置有位于所述第一环形永磁铁上方区域的第二环形永磁铁；/n所述第一环形永磁铁与所述第二环形永磁铁的垂直间距调整通过所述第一环形永磁铁和/或所述第二环形永磁铁的移动实现；/n所述第一环形永磁铁的磁极与所述第二环形永磁铁的磁极的设置方式：由上至下均为N极→S极或者均为S极→N极；/n所述火焰约束强化装置还包括喷嘴；/n所述第一环形永磁铁位于所述喷嘴的出口处形成的火焰顶点下方区域、且所述第二环形永磁铁位于所述喷嘴的出口的上方区域；/n所述火焰约束强化装置还包括位于所述喷嘴上方的、且与正极相连的第一导体；/n所述喷嘴的中心轴线贯穿所述第一环形永磁铁的环形区域内、所述第二环形永磁铁的环形区域内，且贯穿所述第一导体围合的区域或者与所述第一导体相交；/n当所述火焰约束强化装置不包括套设于所述喷嘴的出口处、且与负极相连的第二导体时，所述喷嘴为可导电材质、且与负极相连；/n当所述火焰约束强化装置还包括套设于所述喷嘴的出口处、且与负极相连的第二导体时，所述喷嘴为导电材质或非导电材质；/n所述第一导体与所述第二导体或与所述喷嘴的配合用于产生直流电场。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于磁约束的火焰约束强化装置，其特征在于，其包括相对设置的第一导轨和第二导轨；
所述第一导轨上设置有第一环形永磁铁，所述第二导轨上设置有位于所述第一环形永磁铁上方区域的第二环形永磁铁；
所述第一环形永磁铁与所述第二环形永磁铁的垂直间距调整通过所述第一环形永磁铁和/或所述第二环形永磁铁的移动实现；
所述第一环形永磁铁的磁极与所述第二环形永磁铁的磁极的设置方式：由上至下均为N极→S极或者均为S极→N极；
所述火焰约束强化装置还包括喷嘴；
所述第一环形永磁铁位于所述喷嘴的出口处形成的火焰顶点下方区域、且所述第二环形永磁铁位于所述喷嘴的出口的上方区域；
所述火焰约束强化装置还包括位于所述喷嘴上方的、且与正极相连的第一导体；
所述喷嘴的中心轴线贯穿所述第一环形永磁铁的环形区域内、所述第二环形永磁铁的环形区域内，且贯穿所述第一导体围合的区域或者与所述第一导体相交；
当所述火焰约束强化装置不包括套设于所述喷嘴的出口处、且与负极相连的第二导体时，所述喷嘴为可导电材质、且与负极相连；
当所述火焰约束强化装置还包括套设于所述喷嘴的出口处、且与负极相连的第二导体时，所述喷嘴为导电材质或非导电材质；
所述第一导体与所述第二导体或与所述喷嘴的配合用于产生直流电场。


2.根据权利要求1所述火焰约束强化装置，其特征在于，所述第一环形永磁铁与所述第一导轨之间通过第一滑块连接；
和/或，所述第二环形永磁铁与所述第二导轨之间通过第二滑块连接。


3.根据权利要求2所述火焰约束强化装置，其特征在于，所述第一滑块与所述第二滑块分别可沿所述第一导轨与所述第二导轨移动；
和/或，所述第一环形永磁铁与所述第二环形永磁铁的垂直间距通过所述第一滑块和/或所述第二滑块的移动来调整。


4.根据权利要求1所述火焰约束强化装置，其特征在于，所述第一环形永磁铁的环内中心磁场方向与所述第二环形永磁铁的环内中心磁场方向平行；较佳地，所述第一环形永磁铁的环内中心磁场方向与所述第二环形永磁铁的环内中心磁场方向均与所述第一导轨或所述第二导轨平行；
和/或，所述喷嘴的中心轴线、所述第一导体的中心轴线和所述第二导体的中心轴线平行；较佳地，所述喷嘴的中心轴线、所述第一导体的中心轴线和所述第二导体的中心轴线均与所述第一导轨或所述第二导轨平行；
较佳地，所述第一环形永磁铁的中心轴线、所述第二环形永磁铁的中心轴线、所述喷嘴的中心轴线、所述第一导体的中心轴线和所述第二导体的中心轴线相互平行；更佳地，所述第一环形永磁铁的中心轴线、所述第二环形永磁铁的中心轴线、所述喷嘴的中心轴线、所述第一导体的中心轴线和所述第二导体的中心轴线均与所述第一导轨或所述第二导轨平行。


5.根据权利要求1所述火焰约束强化装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚岩，郭庆华，于广锁，梁钦锋，王辅臣，陈雪莉，刘海峰，王亦飞，代正华，李伟锋，郭晓镭，许建良，王兴军，陆海峰，赵辉，刘霞，丁路，赵丽丽，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31