一種基于超壓密封的金屬粉末燃料供應(yīng)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及的是一種金屬粉末燃料供應(yīng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，水下航行體發(fā)動機需要自身攜帶氧化劑，導致裝藥燃燒效率低。隨著科技的不斷進步，以有限的裝藥達到更高的燃燒效率非常迫切。相對于傳統(tǒng)推進方式，沒有了氧化劑的攜帶，大量用外界水作為氧化劑的富氧燃燒增加了燃燒的效率。
[0003]公開號為CN102644932A的專利申請，該金屬粉末燃料供應(yīng)裝置采用的是活塞推動金屬粉末藥柱，這種金屬粉末推進技術(shù)依然停留在實驗室階段，沒有考慮過數(shù)噸數(shù)十噸金屬粉末供應(yīng)的難度，全部使用活塞推動所有金屬粉末進給流化，一旦用于實際應(yīng)用，必將嚴重影響推進系統(tǒng)的正常運行以及穩(wěn)定進給。同時，納米金屬材料以其空氣懸浮性，縫隙滲透性，永久毒性等特性給儲存以及輸運造成了巨大麻煩，成為本系統(tǒng)解決的最大瓶頸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供不需要活塞推動金屬粉末藥柱就可以實現(xiàn)金屬粉末供應(yīng)的一種基于超壓密封的金屬粉末燃料供應(yīng)裝置。
[0005]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明一種基于超壓密封的金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，其特征是:在納米金屬粉末藥柱上端設(shè)置由電動機驅(qū)動的活塞及傳動組件，活塞及傳動組件邊緣為環(huán)形噴嘴，活塞與壁面之間有環(huán)狀集氣腔，環(huán)狀集氣腔與外界之間有密封圈密封，活塞內(nèi)部有環(huán)形流化室，由上下兩個工件螺栓連接而成。
[0007]本發(fā)明還可以包括:
[0008]1、環(huán)形噴嘴內(nèi)外的氣壓差形成超壓密封，納米金屬粉末無法逆流而上滲入活塞邊緣。
[0009]2、環(huán)狀集氣腔與外界之間的密封圈，其轉(zhuǎn)角采用弧面平滑過渡。
[0010]3、環(huán)形流化室的入口為上下兩個工件螺栓連接的接縫。
[0011]4、環(huán)狀噴嘴、環(huán)狀流化室入口位于活塞最底部的同一平面，此平面能夠與儲箱底面接觸。
[0012]5、環(huán)形流化室位于出口的一端，截面積二分之一于粉末管道，另一端寬度僅略寬于環(huán)形流化室入口寬度，截面積體現(xiàn)線性規(guī)律以防止鋁粉的堆積。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)勢在于:本發(fā)明采用射流切削的方式實現(xiàn)金屬粉末燃料的供應(yīng)，為了避免活塞推動大噸位藥柱時不能正常運行，設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)，將活塞設(shè)置為底部與儲箱底相契合，在活塞邊緣設(shè)置環(huán)形噴嘴，高速射流經(jīng)環(huán)形噴嘴沿活塞環(huán)狀邊緣射入儲箱流化粉末，該結(jié)構(gòu)使金屬粉末藥柱由原來的活塞推送變?yōu)榛钊邢?，這樣在應(yīng)用到大噸位藥柱時也能保證粉末供應(yīng)的正常運行，提高了裝藥容量。
[0014]初步流化的流化氣進入環(huán)狀流化室入口，在流化室中進一步流化，并通過粉末出口排出。此過程中，噴口下的儲箱環(huán)狀部分會逐漸流化形成空洞，活塞會持續(xù)下降，將納米鋁粉推進此空洞，壓強均勻不會使鋁粉粘結(jié)。由于，活塞邊緣以及儲箱壁面由于工作時上游純凈流化氣的長期吹除無需定期清潔養(yǎng)護，環(huán)形噴口作為活塞粉末一側(cè)的邊緣，活塞縫隙的潔凈減少了密封圈的更換頻率，減少了活塞壁面磨損并為潤滑油的使用創(chuàng)造了環(huán)境。
[0015]本發(fā)明有較大的流化區(qū)域與較長的流化長度，并主要使用納米金屬粉末，可以不用在流化時進行金屬顆粒的預熱和預燃以增加燃燒穩(wěn)定性。大容量的儲箱也具有先天的長時間工作特征，使用對金屬粉末惰性的氣體作為流化氣更為合理，避免了因使用燃氣發(fā)射器對材料耐熱性以及系統(tǒng)安全性的高度要求。
【附圖說明】
[0016]圖1為本納米金屬粉末燃料供應(yīng)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
[0017]圖2為本納米金屬粉末燃料供應(yīng)系統(tǒng)的總成結(jié)構(gòu)圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細地描述:
[0019]結(jié)合圖1，本發(fā)明一種基于超壓密封的金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，在納米金屬粉末藥柱2上端設(shè)置活塞及傳動組件1，活塞及傳動組件1由電動機驅(qū)動，活塞及傳動組件1邊緣為環(huán)形噴嘴7，活塞與壁面之間有環(huán)狀集氣腔5，環(huán)狀集氣腔5與外界之間有多條密封圈9，活塞內(nèi)部有環(huán)形流化室6，由上下兩個工件螺栓連接而成。
[0020]環(huán)形噴嘴7內(nèi)外的氣壓差形成超壓密封，納米金屬粉末無法逆流而上滲入活塞邊緣。
[0021]環(huán)狀集氣腔5與外界之間的密封圈9，其轉(zhuǎn)角采用弧面平滑過渡。
[0022]環(huán)形流化室6的入口為上下兩個工件螺栓連接的接縫。
[0023]環(huán)狀噴嘴7、環(huán)狀流化室入口8位于活塞最底部的同一平面，此平面能夠與儲箱底面接觸。
[0024]環(huán)形流化室6位于出口的一端，截面積二分之一于粉末管道，另一端寬度僅略寬于環(huán)形流化室入口 8寬度，截面積體現(xiàn)線性規(guī)律以防止鋁粉的堆積。
[0025]如圖1、2所示，工作前確保活塞及傳動組件1氣密緊閉，活塞與納米金屬粉末藥柱2充分接觸，控制計算機10打開控制閥11，氣源入口 3與環(huán)形集氣腔5迅速建立穩(wěn)定高壓，環(huán)形噴嘴7同時產(chǎn)生高速環(huán)形射流切削納米金屬粉末藥柱2，迅速流化的流化氣掏空噴嘴下方的環(huán)形空間，流化氣速度迅速減少通過較為狹窄的環(huán)形流化室入口 8相對加速后，在環(huán)狀流化室6中最后流化，通過粉末出口 4排出。
[0026]當控制閥11打開5秒后，可根據(jù)系統(tǒng)，工質(zhì)等工況靈活改動，控制計算機10通過驅(qū)動器13開始運作電動機12轉(zhuǎn)動?；钊皞鲃咏M件1整體下降，將活塞下方的納米金屬顆粒推擠到環(huán)形噴嘴7下方形成的空腔中，空腔大流化減弱，空腔小流化加快，活塞及傳動組件1速運動，流化迅速建立動態(tài)平衡，流化粉末速度主要取決于活塞運動速度。
[0027]穩(wěn)定工作之后活塞及傳動組件1逐漸接近儲箱底面，當環(huán)狀流化室入口8與環(huán)狀噴嘴7離底面足夠接近時，控制計算機10控制活塞及傳動組件1與高壓氣源控制閥11停止工作，粉末供應(yīng)完畢。
[0028]與原有技術(shù)相比其特征是:在納米金屬粉末藥柱上端設(shè)置活塞及傳動組件，活塞及傳動組件由電動機驅(qū)動，活塞及傳動組件邊緣為環(huán)形噴嘴，活塞與壁面之間有環(huán)狀集氣腔，環(huán)狀集氣腔與外界之間有多條密封圈，活塞內(nèi)部有環(huán)形流化室，由上下兩個工件螺栓連接而成。這樣的結(jié)構(gòu)將原有的使用活塞推動金屬粉末藥柱切削的方式改為使用活塞切削靜置在藥箱內(nèi)的金屬粉末藥柱，避免了因金屬粉末藥柱過大導致摩擦力及其他阻力過大而影響其正常工作的現(xiàn)象的出現(xiàn)。
[0029]所述的納米金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，其特征在于:環(huán)形噴嘴內(nèi)外的氣壓差形成超壓密封，納米金屬粉末無法逆流而上滲入活塞邊緣。
[0030]所述的納米金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，其特征在于:環(huán)狀集氣腔與外界之間的密封圈，其轉(zhuǎn)角采用弧面平滑過渡，使活塞內(nèi)外隔絕，藥箱達到密封狀態(tài)。
[0031 ]所述的納米金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，其特征在于:環(huán)形流化室的入口為上下兩個工件螺栓連接的接縫。
[0032]所述的納米金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，其特征在于:環(huán)狀噴嘴、環(huán)狀流化室入口位于活塞最底部的同一平面，此平面能夠與儲箱底面接觸，在供應(yīng)大體積金屬粉末的同時保證金屬粉末藥柱能全部被切削供應(yīng)出去。
[0033]所述的納米金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，其特征在于:環(huán)形流化室位于出口的一端，截面積二分之一于粉末管道，另一端寬度僅略寬于環(huán)形流化室入口寬度，截面積體現(xiàn)線性規(guī)律以防止鋁粉的堆積。
[0034]本發(fā)明提供的是一種基于超壓密封的金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，適用于金屬/水反應(yīng)發(fā)動機，可用于水下高速航行器的推進系統(tǒng)。在納米金屬粉末藥柱上端設(shè)置活塞及傳動組件，活塞及傳動組件由電動機驅(qū)動，活塞及傳動組件邊緣為環(huán)形噴嘴，活塞與壁面之間有環(huán)狀集氣腔，環(huán)狀集氣腔與外界之間有多條密封圈，活塞內(nèi)部有環(huán)形流化室，由上下兩個工件螺栓連接而成。本發(fā)明能規(guī)避有全部使用活塞推動所有金屬粉末來進給流化對系統(tǒng)正常運行和穩(wěn)定進給造成的影響；形噴嘴內(nèi)外的氣壓差形成超壓密封，納米金屬粉末無法逆流而上滲入活塞邊緣;活塞縫隙的潔凈減少了密封圈的更換頻率，減少了活塞壁面磨損并為潤滑油的使用創(chuàng)造了環(huán)境;主要使用納米金屬粉末，可以不用在流化時進行金屬顆粒的預熱和預燃以增加燃燒穩(wěn)定性。
【主權(quán)項】
1.一種基于超壓密封的金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，其特征是:在納米金屬粉末藥柱(2)上端設(shè)置由電動機驅(qū)動的活塞及傳動組件(1)，活塞及傳動組件(1)邊緣為環(huán)形噴嘴(7)，活塞與壁面之間有環(huán)狀集氣腔(5)，環(huán)狀集氣腔(5)與外界之間有密封圈(9)密封，活塞內(nèi)部有環(huán)形流化室(6)，由上下兩個工件螺栓連接而成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超壓密封的金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，其特征是:環(huán)形噴嘴(7)內(nèi)外的氣壓差形成超壓密封，納米金屬粉末無法逆流而上滲入活塞邊緣。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超壓密封的金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，其特征是:環(huán)狀集氣腔(5)與外界之間的密封圈(9)，其轉(zhuǎn)角采用弧面平滑過渡。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超壓密封的金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，其特征是:環(huán)形流化室(6)的入口為上下兩個工件螺栓連接的接縫。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超壓密封的金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，其特征是:環(huán)狀噴嘴(7)、環(huán)狀流化室入口(8)位于活塞最底部的同一平面，此平面能夠與儲箱底面接觸。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于超壓密封的金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，其特征是:環(huán)形流化室(6)位于出口的一端，截面積二分之一于粉末管道，另一端寬度僅略寬于環(huán)形流化室入口(8)寬度，截面積體現(xiàn)線性規(guī)律以防止鋁粉的堆積。
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種基于超壓密封的金屬粉末燃料供應(yīng)裝置，在納米金屬粉末藥柱上端設(shè)置由電動機驅(qū)動的活塞及傳動組件，活塞及傳動組件邊緣為環(huán)形噴嘴，活塞與壁面之間有環(huán)狀集氣腔，環(huán)狀集氣腔與外界之間有多條密封圈，活塞內(nèi)部有環(huán)形流化室，由上下兩個工件螺栓連接而成。本發(fā)明能規(guī)避有全部使用活塞推動所有金屬粉末來進給流化對系統(tǒng)正常運行和穩(wěn)定進給造成的影響；形噴嘴內(nèi)外的氣壓差形成超壓密封，納米金屬粉末無法逆流而上滲入活塞邊緣；活塞縫隙的潔凈減少了密封圈的更換頻率，減少了活塞壁面磨損并為潤滑油的使用創(chuàng)造了環(huán)境；主要使用納米金屬粉末，可以不用在流化時進行金屬顆粒的預熱和預燃以增加燃燒穩(wěn)定性。
【IPC分類】F23K3/02
【公開號】CN105485708
【申請?zhí)枴緾N201510884380
【發(fā)明人】劉平安, 王良, 劉俊鵬, 劉一, 鄒高萬, 董惠, 于俊衛(wèi)
【申請人】哈爾濱工程大學
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月4日