本发明属于机械设计方面的引火装置技术领域，特别涉及一种压燃式引火装置及其方法。本发明包括筒体和活塞；活塞插入在筒体的内腔体中，筒体底部连接有底座，底座上设有凹槽，该凹槽内设有可容纳易燃物的容腔。本发明利用快速压缩空气可使其温度急剧升高的压燃原理，点燃户外易于获取的木炭、纸屑、棉布、蓬草等易燃物作为火种，实现引火功能。本发明简单实用，适用于压燃式引火装置的详细设计，并且实用性较强。
1.一种压燃式引火装置，包括筒体(3)和活塞(2)，其特征在于：活塞(2)插入在筒体(3)的内腔体中，筒体(3)底部连接有底座(6)，底座(6)上设有凹槽，该凹槽内设有可容纳易燃物(8)的容腔；
所述筒体(3)为管状结构，活塞(2)为杆状结构；所述筒体(3)上、下两端均设有开口，开口直径与筒体(3)内径一致；所述活塞(2)的一端从筒体(3)的上部开口端插入在筒体(3)的内腔体中，所插入筒体(3)的杆状部分，其长度等于筒体(3)内腔深度或小于筒体(3)内腔深度；当活塞(2)插入筒体(3)时，并且其前端越过小孔(4)后，在筒体(3)内形成封闭的空气腔(5)；活塞(2)与筒体(3)为间隙配合，活塞(2)可在筒体(3)的内腔中快速移动并压缩筒体(3)内的空气；
所述筒体(3)下端铰接有可开合的底座(6)，所述筒体(3)在距下端一定距离的筒壁上开有沿周向均布的小孔(4)；所述筒体(3)与底座(6)之间的结合面处，在底座(6)上嵌有金属材质或防火非金属材质的耐高温密封垫(7)；
所述活塞(2)的杆状部分开有环形凹槽，活塞(2)杆状部分开有一组等间距的环形凹槽，开环形凹槽的范围是：假设将活塞(2)完全插入筒体(3)，小孔(4)直至筒体(3)下端对应的活塞(2)杆状部分即为需开环形凹槽的范围；
所述环形凹槽间距3～5mm，环形凹槽截面形状为V形、矩形或半圆形；
所述活塞(2)的另一端设有便于操作的手柄(1)；所述易燃物(8)包括木炭、纸屑、棉布、蓬草、棉花、木屑。
2.根据权利要求1所述的一种压燃式引火装置，其特征是：所述活塞(2)上设有标识(9)，标识(9)即是提示使用者活塞(2)应预先插入在筒体(3)内腔中的深度。
3.一种利用前述权利要求1的压燃式引火装置的引火方法，主要包括以下步骤：步骤1：确定引火装置用于引火的易燃物的种类；
步骤2：确定用于引火的易燃物中，燃点温度的最高值Tmax；
步骤3：快速压缩空气：为了保证引火的可靠性，在用于引火的易燃物最高燃点温度Tmax基础上，确定并增加一定的温度裕度ΔT，即如式(1)所示，以最高燃点温度Tmax与温度裕度ΔT之和，作为引火装置封闭空气腔5压缩终了的温度希望值T2；
步骤4：确定引火装置工作时的环境温度和环境大气压，并以之为压缩起始的温度T1和压强P1，压缩终了的温度希望值T2已经由式(1)确定，将此三项已知参数代入式(2)、式(3)，联立计算出压缩终了的压强P2以及压缩起始与压缩终了的体积比式中：P为空气绝对压强，V为空气体积，T为空气热力学温度，k为空气等熵指数，下标1、
步骤5：确定希望放入引火装置的易燃物大小，据此确定活塞完全插入筒体后，筒体内部剩余空间的长度L2，也即压缩终了的封闭空气腔长度；
步骤6：将压缩起始与压缩终了的体积比 和压缩终了的封闭空气腔长度L2代入式(4)，计算出压缩过程起始的封闭空气腔长度L1；
步骤7：为了使活塞在筒体内移动顺畅，在快速推动活塞压缩封闭空气腔之前，使活塞预先插入筒体一定深度，筒体的这一段可视为导向段，按式(5)确定导向段长度L0，并在距活塞前端L0处采取刻印标识的方式提示使用者活塞应预先插入的深度；
步骤10：确定典型使用者的体重m，并代入已计算出的压缩终了压强P2，按式(8)计算活塞的直径，即筒体内径D；
式中：m表示使用者的质量，g为重力加速度，π为圆周率，P1为压强；
所述压缩终了的封闭空气腔长度L2，小于等于10mm；
采用在距活塞前端L0处刻印标识的方式提示使用者活塞应预先插入的深度。
4.根据权利要求3所述的引火方法，其特征是：所述步骤2中，确定用于引火的易燃物的着火点在300～500℃范围内，故取燃点温度的最高值Tmax为500℃；
考虑20％的温度裕度，即ΔT为100℃，则封闭空气腔压缩终了的温度希望值T2达到600℃(873K)可以可靠点燃易燃物；
所述快速压缩空气的实现方式为：用活塞压缩筒体内的封闭空气腔；由气体热力学原理知，此过程可近似视为等熵过程，因此，压缩过程的起始和终了状态，下列公式成立：其中：式(2)为理想气体状态方程；式(3)为等熵过程方程；P为空气绝对压强；V为空气体积；T为空气热力学温度；k为空气等熵指数；下标1、2分别表示压缩过程的起始和终了状态；
对本实施例而言，取压缩起始的环境大气压为1×10Pa、体积为100％、温度为293K，取压缩终了的温度为上文确定的873K，取等熵指数为1.4，将以上数据代入式(2)、(3)，解得：V2＝6.5％，P2＝45.7×105Pa(绝压)；
上述计算结果意味着，只要将空气快速压缩至原体积的6.5％，即可获得600℃(873K)的高温；
基于上述计算结果，取压缩终了的封闭空气腔长度L2为6.5mm；由于封闭空气腔为圆柱状，其体积与长度成正比，故式(4)成立，可解得压缩起始的封闭空气腔长度L1为100mm；
由式(4)可知，L1与L2成正比，为了使用方便，应限制引火装置的总长，故本发明限制压缩终了的封闭空气腔长度L2小于等于10mm；
为了使活塞在筒体内移动顺畅，在快速推动活塞压缩封闭空气腔之前，使活塞预先插入筒体4一定深度，筒体的这一段可视为导向段；导向段长度L0按经验由式(5)确定即可，本实施例取L0为50mm，并在距活塞前端L0处刻印标识提示使用者活塞应预先插入在筒体内腔中的深度；
按式(7)可确定活塞杆状部分长度Lr为143.5mm；
所述快速压缩空气需要快速压缩活塞，压缩的方式可为重物敲击或依靠使用者自身的体重压按。
一种压燃式引火装置及其方法
技术领域
[0001] 本发明属于机械设计方面的引火装置技术领域，特别涉及一种压燃式引火装置及其方法。
背景技术
[0002] 人类生活离不开火，围绕引火问题产生了众多的方法和装置，如2013年4月24日公开的公开号为103062791A的发明专利“气体打火机”和2014年9月17日公开的公开号为104048317A的发明专利“电弧打火机”等。上述已公开的引火方法和装置虽然方便、实用，但存在需要消耗火石、电池、汽油、液化气等辅助引火物的问题，若上述辅助引火物耗尽，则不再能引火。在正常环境下，由于打火机等引火装置易于购买、补充，此问题并不突出；但若于旅游、探险时，在荒无人烟处面临此问题，则是难以克服的。
[0003] 为此，2015年4月29日公开的公开号为CN104566453A，申请号为201410710846.4的发明专利申请“一种供野外生存使用的打火机”公开了一种无需可消耗性辅助引火物的打火机。该专利申请，通过两只一端封闭、管径一大一小、套在一起的PVC管，压缩大管径PVC管内的空气，使其温度升高，引燃易燃物。如图1所示，图1是现有技术结构示意图，即活塞处于刚开始压缩封闭腔空气的位置示意图。
[0004] 该专利申请虽然具有结构简单、无需可消耗性辅助引火物的优点。但该申请的公开文件仅阐述了基本思路和结构，并未说明此种引火装置的设计、计算方法，不便于本领域技术人员开展产品的详细设计工作。同时该申请也存在以下问题：
[0005] 1)放置于小管径PVC管端部的易燃物容易脱落；
[0006] 2)将小管径PVC管从大管径PVC管中抽出不便，因为抽出时封闭端产生负压，阻碍小管径PVC管的抽出；
[0007] 3)将小管径PVC管从大管径PVC管中抽出时易熄火，因为抽出时封闭端产生负压，空气稀薄，不利于燃烧。
发明内容
[0008] 针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种压燃式引火装置及其方法。目的是提供一种具有结构简单、便于携带、无需可消耗性辅助引火物，并且操作简单、使用方便，适于旅游、探险时使用的引火装置以及适用于压燃式引火装置的设计及计算方法。
[0009] 为了实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：
[0010] 一种压燃式引火装置，包括筒体和活塞；活塞插入在筒体的内腔体中，筒体底部连接有底座，底座上设有凹槽，该凹槽内设有可容纳易燃物的容腔。
[0011] 所述筒体为管状结构，活塞为杆状结构；所述筒体上、下两端均设有开口，开口直径与筒体内径一致；所述活塞的一端从筒体的上部开口端插入在筒体的内腔体中，所插入筒体的杆状部分，其长度等于筒体内腔深度或小于筒体内腔深度；当活塞插入筒体时，并且其前端越过筒壁小孔后，在筒体内形成封闭的空气腔；活塞与筒体为间隙配合，活塞可在筒体的内腔中快速移动并压缩筒体内的空气。
[0012] 所述筒壁小孔数量为2-4个。
[0013] 所述筒体下端铰接有可开合的底座，所述筒体在距下端一定距离的筒壁上开有沿周向均布的小孔；所述筒体与底座之间的结合面处，在底座上嵌有金属材质或防火非金属材质的耐高温密封垫。
[0014] 所述活塞的杆状部分开有环形凹槽，活塞杆状部分开有一组等间距的环形凹槽，开环形凹槽的范围是：假设将活塞完全插入筒体，筒壁小孔直至筒体下端对应的活塞杆状部分即为需开环形凹槽的范围。
[0015] 所述环形凹槽间距3～5mm，环形凹槽截面形状为V形、矩形或半圆形。
[0016] 所述活塞的另一端设有便于操作的手柄；所述易燃物包括木炭、纸屑、棉布、蓬草、棉花、木屑。
[0017] 所述活塞上设有标识，标识即是提示使用者活塞应预先插入在筒体内腔中的深度。
[0018] 利用所述的一种压燃式引火装置的引火方法主要包括以下步骤：
[0019] 步骤1：确定引火装置用于引火的易燃物的种类；
[0020] 步骤2：确定用于引火的易燃物中，燃点温度的最高值Tmax；
[0021] 步骤3：快速压缩空气：为了保证引火的可靠性，在用于引火的易燃物最高燃点温度Tmax基础上，确定并增加一定的温度裕度ΔT，即如式(1)所示，以最高燃点温度Tmax与温度裕度ΔT之和，作为引火装置封闭空气腔5压缩终了的温度希望值T2；
[0022] T2＝Tmax+ΔT (1)；
[0023] 步骤4：确定引火装置工作时的环境温度和环境大气压，并以之为压缩起始的温度T1和压强P1，压缩终了的温度希望值T2已经由式(1)确定，将此三项已知参数代入式(2)、式(3)，联立计算出压缩终了的压强P2以及压缩起始与压缩终了的体积比
[0024]
[0025]
[0026] 式中：P为空气绝对压强，V为空气体积，T为空气热力学温度，k为空气等熵指数，下标1、2分别表示压缩过程的起始和终了状态；
[0027] 式中各数值的计量单位如下：
[0028] T：k；
[0029] P:Pa；
[0030] V:立方米；
[0031] L：m；
[0032] M:kg；
[0033] D:m；
[0034] 步骤5：确定希望放入引火装置的易燃物大小，据此确定活塞完全插入筒体后，筒体内部剩余空间的长度L2，也即压缩终了的封闭空气腔长度；
[0035] 步骤6：将压缩起始与压缩终了的体积比 和压缩终了的封闭空气腔长度L2代入式(4)，计算出压缩过程起始的封闭空气腔长度L1；
[0036]
[0037] 步骤7：为了使活塞在筒体内移动顺畅，在快速推动活塞压缩封闭空气腔之前，使活塞预先插入筒体一定深度，筒体的这一段可视为导向段，按式(5)确定导向段长度L0，并在距活塞前端L0处采取刻印标识等方式提示使用者活塞应预先插入的深度；
[0038]
[0039] 步骤8：按式(6)确定筒体内腔的深度Lp；
[0040] Lp＝L1+L0 (6)；
[0041] 步骤9：按式(7)确定活塞杆状部分长度Lr；
[0042] Lr＝Lp-L2 (7)；
[0043] 步骤10：确定典型使用者的体重m，并代入已计算出的压缩终了压强P2，按式(8)计算活塞的直径，即筒体内径D；
[0044]
[0045] 式中：m表示使用者的质量，g为重力加速度，π为圆周率，P1为压强；
[0046] 所述压缩终了的封闭空气腔长度L2，小于等于10mm；
[0047] 所述活塞直径D，大于等于10mm；
[0048] 采用在距活塞前端L0处刻印标识的方式提示使用者活塞应预先插入的深度。
[0049] 所述步骤2中，确定用于引火的易燃物的着火点在300～500℃范围内，故取燃点温度的最高值Tmax为500℃；考虑20％的温度裕度，即ΔT为100℃，则封闭空气腔压缩终了的温度希望值T2达到600℃(873K)可以可靠点燃易燃物；所述快速压缩空气的实现方式为：用活塞压缩筒体内的封闭空气腔；由气体热力学原理知，此过程可近似视为等熵过程，因此，压缩过程的起始和终了状态，下列公式成立：
[0050]
[0051]
[0052] 其中：式(2)为理想气体状态方程；式(3)为等熵过程方程；P为空气绝对压强；V为空气体积；T为空气热力学温度；k为空气等熵指数；下标1、2分别表示压缩过程的起始和终了状态；
[0053] 对本实施例而言，取压缩起始的环境大气压为1×105Pa、体积为100％、温度为293K，取压缩终了的温度为上文确定的873K，取等熵指数为1.4，将以上数据代入式(2)、(3)，解得：
[0054] V2＝6.5％，P2＝45.7×105Pa(绝压)；
[0055] 上述计算结果意味着，只要将空气快速压缩至原体积的6.5％，即可获得600℃(873K)的高温；
[0056] 基于上述计算结果，取压缩终了的封闭空气腔长度L2为6.5mm；由于封闭空气腔为圆柱状，其体积与长度成正比，故式(4)成立，可解得压缩起始的封闭空气腔长度L1为100mm；
[0057]
[0058] 由式(4)可知，L1与L2成正比，为了使用方便，应限制引火装置的总长，故本发明限制压缩终了的封闭空气腔长度L2小于等于10mm；
[0059] 为了使活塞在筒体内移动顺畅，在快速推动活塞压缩封闭空气腔之前，使活塞预先插入筒体4一定深度，筒体的这一段可视为导向段；导向段长度L0按经验由式(5)确定即可，本实施例取L0为50mm，并在距活塞前端L0处刻印标识提示使用者活塞应预先插入在筒体内腔中的深度；
[0060] 按式(6)可确定筒体内腔的深度Lp为150mm；
[0061] Lp＝L1+L0 (6)；
[0062] 按式(7)可确定活塞杆状部分长度Lr为143.5mm；
[0063] Lr＝Lp-L2 (7)；
[0064] 所述快速压缩空气需要快速压缩活塞，压缩的方式可为重物敲击或依靠使用者自身的体重压按。
[0065] 本发明的优点及有益效果是：
[0066] 本发明利用快速压缩空气可使其温度急剧升高的压燃原理，实现了引火功能，具有结构简单、便于携带，使用方便和无需火石、电池、燃料等可消耗性辅助引火物的优点，适于旅游、探险时使用。
[0067] 本发明利用快速压缩空气可使其温度急剧升高的压燃原理，点燃户外易于获取的木炭、纸屑、棉布、蓬草等易燃物作为火种，实现引火功能。本发明简单实用，适用于压燃式引火装置的详细设计，并且实用性较强。
附图说明
[0068] 图1是现有技术的结构示意图；
[0069] 图2是本发明的结构示意图(活塞处于刚开始压缩封闭腔空气的位置)；
[0070] 图3是图2中活塞完全插入筒体的状态示意图；
[0071] 图4是本发明优选实施例的右视图；
[0072] 图5是本发明优选实施例的主视图；
[0073] 图6是本发明优选实施例的左视图。
[0074] 图中：手柄1，活塞2，筒体3，小孔4，空气腔5，底座6，密封垫7，易燃物8，标识9。
具体实施方式
[0075] 实施例1：
[0076] 本发明是一种压燃式引火装置及其方法，以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细描述：应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
[0077] 本发明一种压燃式引火装置主要由管状筒体3和杆状活塞2组成，活塞2的一端从筒体3的上部开口端插入在筒体3的内腔体中，活塞2的另一端设有手柄1；筒体3底部连接有底座6，筒体3与底座6之间的结合面处，在底座6上嵌有耐高温密封垫7，该密封垫7选用金属材质或防火的非金属材质。
[0078] 其中筒体3为管状结构，活塞2为杆状结构。所述筒体3上、下两端均开口，开口直径与筒体3内径一致，所述筒体3下端铰接有可开合的底座6，底座6上设有凹槽，该凹槽内具有可容纳易燃物8的容腔。所述筒体3在距下端一定距离的筒壁上开有沿周向均布的小孔4，所述筒壁小孔4数量为2-4个。所述的易燃物8包括：木炭、纸屑、棉布、蓬草、棉花、木屑等等。
[0079] 所述活塞2，其杆状部分在一定范围内开有一组等间距的环形凹槽，活塞2杆状部分开环形凹槽的范围按如下方法确定：假设将活塞2完全插入筒体3，筒壁小孔4直至筒体3下端对应的活塞2杆状部分即为需开环形凹槽的范围。所述环形凹槽间距3～5mm，环形凹槽截面形状为V形、矩形或半圆形等易于加工的形状。
[0080] 所述活塞2的一端从筒体3的上部开口端插入在筒体3的内腔体中，所插入筒体3的杆状部分，其长度等于筒体3内腔深度或小于筒体3内腔深度。当活塞2插入筒体3时，并且其前端越过筒壁小孔4后，在筒体3内形成封闭的空气腔5。
[0081] 所述的活塞2上设有标识9，标识9即是提示使用者活塞2应预先插入在筒体3内腔中的深度。活塞2的另一端还设有便于操作的手柄1，活塞2与筒体3为间隙配合，活塞2可在筒体3的内腔中快速移动并压缩筒体3内的空气。
[0082] 实施例2：
[0083] 本优选实施例的活塞2、筒体3、底座6等主要零件，材料选用强度高、导热系数较低的不锈钢，在保证结构强度的前提下，降低装置热传导散热对引火带来的不利影响。
[0084] 本优选实施例的活塞2、筒体3，选择间隙较大的H11/c11配合，保证在沙尘较大的户外环境活塞2可灵活移动。
[0085] 本发明的工作原理分析如下：
[0086] 本发明的基本思想，是利用快速压缩空气可使其温度急剧升高的压燃原理，点燃户外易于获取的木炭、纸屑、棉布、蓬草等易燃物作为火种，实现引火功能。
[0087] 本优选实施例实现快速压缩空气的方式为：用活塞2压缩筒体3内的封闭空气腔5。活塞2末端设有手柄1，以便于操作。为了防止活塞2过度深入筒体3内挤压易燃物8，活塞2可插入筒体3的杆状部分，其长度应不大于筒体3内腔深度。
[0088] 为了便于易燃物8的放置和取出，本优选实施例在筒体3下端铰接了可开合的底座6，底座6上还开有可容纳易燃物8的容腔。底座6打开时，可方便地在其容腔内放置易燃物8或取出已点燃的易燃物8。在底座6与筒体3下端贴合的部位还嵌有耐高温密封垫7，保证底座6闭合时筒体3与底座6之间的密封性。
[0089] 以下问题将影响本优选实施例的引火效果：
[0090] (1)为了保证在沙尘较大的户外环境活塞2可灵活移动，活塞2、筒体3选用了较大的配合间隙，由此带来了压缩空气时，高压空气从间隙渗漏的问题；
[0091] (2)筒体3、活塞2、底座6等零件与压缩空气接触，其热传导散热效应将降低压缩空气的温度。
[0092] 针对间隙渗漏问题，本优选实施例在活塞2杆状部分的一定范围内开有一组等间距的环形凹槽，使压缩空气渗漏时的流动损失由单一的沿程损失转化为多个沿程损失与局部损失的组合，可显著提高压缩空气的渗漏阻力，降低空气渗漏量。为了保证密封性，环形凹槽的距离为4mm。环形凹槽的截面形状可为V形、矩形或半圆形等易于加工的形状均可。
[0093] 活塞2上开环形凹槽的另一项优点是，该环形凹槽实际上也起到了均压槽的作用，使活塞2开槽处沿周向的压强相同，降低活塞2与筒体3的侧向力，从而减小活塞2运动时的摩擦阻力。相关研究结果表明，开三条均压槽可使侧向力减到24％以下，开七条可减到2.7％左右。
[0094] 为了使活塞2在筒体3内移动顺畅，在快速推动活塞2压缩封闭空气腔5之前，应使活塞2预先插入筒体3一定深度，筒体3的这一段可视为导向段。关于在快速推动活塞2压缩封闭空气腔5之前，如何判断活塞2是否已经达到了保证导向段足够长的合适位置，可以有多种方法，如在活塞2上刻印位置标记、在活塞2或筒体3上设置受力可缩入的定位器件等。本发明采用了一种结构更简单，使用更方便的方法：在筒体3的筒壁上开沿周向均布的小孔
4。筒壁小孔4沿周向均布可以保证活塞2受力均匀；从加工工艺性考虑，3个小孔较为适宜。
[0095] 筒壁小孔4以上的筒体3为导向段，以下则为封闭空气的部分。使用时，先将底座6闭合，将活塞2插入筒体3。在活塞2前端未越过筒壁小孔4时，筒体3内的空气由筒壁小孔4排出，活塞2可顺利移动；当活塞2前端越过筒壁小孔4时，由于筒体3内的封闭空气腔5已经形成，活塞2移动的阻力明显增加，使用者即可知道活塞2已达到能够保证导向段长度的合适位置。
[0096] 利用一种压燃式引火装置进行引火具体包括以下工作过程：
[0097] 第一步：张开底座6，在其容腔内放置木炭、纸屑、棉布、蓬草等易燃物8；
[0098] 第二步：闭合底座6，将筒体3底座6朝下竖直放置于地面，使其稳定；
[0099] 第三步：将活塞2插入筒体3至其前端与筒壁小孔4基本重合位置，此时，即便不把持活塞2，由于筒体3内的封闭空气腔5已经形成，活塞2将静止或缓慢下降；
[0100] 第四步：用铁锤、石块等重物向下猛烈敲击或用手快速向下推动活塞2的手柄1部位，使活塞2尽可能快、尽可能深地插入筒体3内，以便筒体3封闭空气腔5内的温度尽可能提高；
[0101] 第五步：张开底座6，检查易燃物8是否已被引燃；
[0102] 第六步：重复步骤三至步骤5，直到易燃物被引燃。
[0103] 实施例3：
[0104] 利用所述的一种压燃式引火装置的引火方法主要包括以下步骤：
[0105] (1)确定引火装置用于引火的易燃物的种类；
[0106] (2)查阅文献资料或通过试验，确定用于引火的易燃物6中，燃点温度的最高值Tmax；
[0107] (3)快速压缩空气：为了保证引火的可靠性，在用于引火的易燃物6最高燃点温度Tmax基础上，确定并增加一定的温度裕度ΔT，即如式(1)所示，以最高燃点温度Tmax与温度裕度ΔT之和，作为引火装置封闭空气腔5压缩终了的温度希望值T2；
[0108] T2＝Tmax+ΔT (1)
[0109] (4)确定引火装置工作时的环境温度和环境大气压，并以之为压缩起始的温度T1和压强P1，压缩终了的温度希望值T2已经由式(1)确定，将此三项已知参数代入式(2)、式(3)，联立计算出压缩终了的压强P2以及压缩起始与压缩终了的体积比
[0110]
[0111]
[0112] 式中：P为空气绝对压强，V为空气体积，T为空气热力学温度，k为空气等熵指数，下标1、2分别表示压缩过程的起始和终了状态；
[0113] 式中各数值的计量单位如下：
[0114] T：k；
[0115] P:Pa；
[0116] V:立方米；
[0117] L：m；
[0118] M:kg；
[0119] D:m。
[0120] (5)确定希望放入引火装置的易燃物6大小，据此确定活塞2完全插入筒体4后，筒体4内部剩余空间的长度L2，也即压缩终了的封闭空气腔5长度；
[0121] (6)将压缩起始与压缩终了的体积比 和压缩终了的封闭空气腔5长度L2代入式(4)，计算出压缩过程起始的封闭空气腔5长度L1；
[0122]
[0123] (7)为了使活塞2在筒体4内移动顺畅，在快速推动活塞2压缩封闭空气腔5之前，使活塞2预先插入筒体4一定深度，筒体4的这一段可视为导向段，按式(5)确定导向段长度L0，并在距活塞2前端L0处采取刻印标识等方式提示使用者活塞2应预先插入的深度；
[0124]
[0125] (8)按式(6)确定筒体4内腔的深度Lp；
[0126] Lp＝L1+L0 (6)
[0127] (9)按式(7)确定活塞2杆状部分长度Lr；
[0128] Lr＝Lp-L2 (7)
[0129] (10)确定典型使用者的体重m，并代入已计算出的压缩终了压强P2，按式(8)计算活塞2的直径，即筒体4内径D。
[0130]
[0131] 式中：m表示使用者的质量，g为重力加速度，π为圆周率，P1为压强。
[0132] 所述压缩终了的封闭空气腔5长度L2，小于等于10mm。
[0133] 所述活塞2直径D，大于等于10mm。
[0134] 本实施例采用在距活塞2前端L0处刻印标识3的方式提示使用者活塞2应预先插入的深度。
[0135] 本发明的原理详细分析如下：
[0136] 本发明的基本思想，是利用快速压缩空气可使其温度急剧升高的压燃原理，点燃户外易于获取的木炭、纸屑、棉布、蓬草等易燃物作为火种，实现引火功能。
[0137] 查阅资料知，木炭、纸屑、棉布、蓬草等易燃物6的着火点在300～500℃范围内，故取燃点温度的最高值Tmax为500℃。
[0138] 考虑20％的温度裕度，即ΔT为100℃，则封闭空气腔5压缩终了的温度希望值T2达到600℃(873K)可以可靠点燃易燃物6。
[0139] 本发明实现快速压缩空气的方式为：用活塞2压缩筒体4内的封闭空气腔5。由气体热力学原理知，此过程可近似视为等熵过程，因此，压缩过程的起始和终了状态，下列公式成立：
[0140]
[0141]
[0142] 其中：式(2)为理想气体状态方程；式(3)为等熵过程方程；P为空气绝对压强；V为空气体积；T为空气热力学温度；k为空气等熵指数；下标1、2分别表示压缩过程的起始和终了状态。
[0143] 对本实施例而言，取压缩起始的环境大气压为1×105Pa、体积为100％、温度为293K，取压缩终了的温度为上文确定的873K，取等熵指数为1.4。将以上数据代入式(2)、(3)，解得：
[0144] V2＝6.5％，P2＝45.7×105Pa(绝压)。
[0145] 上述计算结果意味着，只要将空气快速压缩至原体积的6.5％，即可获得600℃(873K)的高温，证明了本发明基本思想的合理性。
[0146] 基于上述计算结果，本实施例取压缩终了的封闭空气腔5长度L2为6.5mm。由于封闭空气腔为圆柱状，其体积与长度成正比，故式(4)成立，可解得压缩起始的封闭空气腔5长度L1为100mm。
[0147]
[0148] 由式(4)可知，L1与L2成正比，为了使用方便，应限制引火装置的总长，故本发明限制压缩终了的封闭空气腔5长度L2小于等于10mm。
[0149] 为了使活塞2在筒体4内移动顺畅，在快速推动活塞2压缩封闭空气腔5之前，使活塞2预先插入筒体4一定深度，筒体4的这一段可视为导向段。导向段长度L0按经验由式(5)确定即可，本实施例取L0为50mm，并在距活塞2前端L0处刻印标识3提示使用者活塞2应预先插入在筒体4内腔中的深度。
[0150] 按式(6)可确定筒体4内腔的深度Lp为150mm。
[0151] Lp＝L1+L0 (6)
[0152] 按式(7)可确定活塞2杆状部分长度Lr为143.5mm。
[0153] Lr＝Lp-L2 (7)
[0154] 本发明涉及的引火装置，使用时需要快速压缩活塞2，压缩的方式可为重物敲击或依靠使用者自身的体重压按，本发明从方便实现的角度考虑，按依靠使用者自身的体重压按设计。本实施例取典型使用者的质量m为60kg，并代入已计算出的压缩终了压强P2，按体重与空气压强平衡时的关系，即式(8)计算出活塞2直径，即筒体4内径D为13mm。
[0155]
[0156] 式中：g为重力加速度，π为圆周率。
[0157] 为了保证活塞2的强度以及筒体4的加工工艺性，本发明限制活塞2的直径D大于等于10mm。
[0158] 通过本发明公开的上述方法，即可确定所涉及的引火装置的主要结构参数，其它如材料选取、活塞2的压杆稳定性校核、筒体3的筒壁厚度选取及强度校核等均为结构设计的常规内容，本发明不涉及。
[0159] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
