矩形截面激波管氣動(dòng)針刺破膜裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于矩形截面激波管的氣動(dòng)針刺破膜裝置，包括了夾膜部分和針刺部分。其中夾膜部分包括夾膜管體、夾膜壓蓋、夾膜承壓板組成，用于連接高低壓段激波管，并可夾緊膜片；針刺部分主要包括推桿、彈簧支承蓋、彈簧支承筒、導(dǎo)向座和刺針等組成，可通過高壓氣體控制刺針的伸縮，達(dá)到破膜的效果。該機(jī)構(gòu)通過高壓氣體進(jìn)行氣動(dòng)控制，驅(qū)動(dòng)力更大，刺針的伸縮速度更快?？筛鶕?jù)膜片的類型更換刺針的材料和長(zhǎng)度，可刺破多層塑料膜和較薄的鋁膜、鋼膜等不同類型的膜片。
【專利說明】
矩形截面激波管氣動(dòng)針刺破膜裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于燃燒實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，是一種應(yīng)用于矩形截面激波管的針刺破膜裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，燃料通過以超聲速流過燃燒室，燃料難以實(shí)現(xiàn)混合、點(diǎn)火以及化學(xué)能的充分釋放。碳?xì)淙剂蟻碓磸V泛，能量密度高，也是目前航空飛行器最廣泛使用的燃料。在超聲速氣流中完成燃燒需要實(shí)現(xiàn)燃料的噴射霧化、燃料與空氣的混合、以及燃燒，這一過程需要在極短的時(shí)間內(nèi)完成(毫秒量級(jí))。對(duì)于燃燒這一階段，需要經(jīng)歷點(diǎn)火、火焰?zhèn)鞑ヒ约盎鹧娣€(wěn)定這幾個(gè)重要過程，而碳?xì)淙剂系狞c(diǎn)火延遲時(shí)間也為毫秒量級(jí)，因此，通過技術(shù)手段測(cè)量碳?xì)淙剂系狞c(diǎn)火延遲時(shí)間非常必要。
[0003]通常情況下，研究者使用激波管來測(cè)量碳?xì)淙剂系狞c(diǎn)火延遲時(shí)間。2009年，斯坦福大學(xué)的Hanson等人結(jié)合自己，并歸納總結(jié)了其他研究者的研究結(jié)果，得到了甲烷、乙烷、乙烯以及一些高碳鏈碳?xì)淙剂系狞c(diǎn)火延遲時(shí)間，在得到了更加詳細(xì)的數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)上，也對(duì)其中燃料點(diǎn)火延遲時(shí)間的變化規(guī)律進(jìn)行了歸納總結(jié)(Davi dson D F , Hanson RK.Fundamental Kinetics Database Utilizing Shock Tube Measurements[Z].Mechanical Engineering Department, Stanford University，Stanford ,CA, 2009)。中國(guó)科技大學(xué)的廖欽等人通過激波管測(cè)量了煤油及其裂解產(chǎn)物的點(diǎn)火延遲時(shí)間(廖欽.煤油及其裂解產(chǎn)物自點(diǎn)火現(xiàn)象的初步實(shí)驗(yàn)研究[D].安徽:中國(guó)科技大學(xué)，2009)。該小組使用了雙膜機(jī)構(gòu)破膜的方式進(jìn)行了破膜。
[0004]由于需要測(cè)量的燃料工況差別很大，實(shí)驗(yàn)中所使用的膜片也會(huì)隨著工況的改變而改變。在激波管設(shè)計(jì)加工定型后，更換破膜裝置較為繁瑣，因此，使用一種適合較寬工況范圍的破膜機(jī)構(gòu)即為必要。
[0005]目前，現(xiàn)有的破膜機(jī)構(gòu)存在的問題是:
[0006](I)電控破膜破膜效率不高，存在較高的無法破膜的概率。
[0007](2)高壓自主破膜難以精確控制破膜壓力，難以精確實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)工況的控制。
[0008](3)傳統(tǒng)的針刺破膜出針?biāo)俣炔桓撸梢詫?duì)塑料破膜進(jìn)行較好的破膜，但是當(dāng)工況需要使用鋁膜及鋼膜時(shí)，傳統(tǒng)的針刺破膜往往無法實(shí)現(xiàn)較好的破膜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是在借鑒國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)思想和使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種針對(duì)矩形截面激波管的、可靠高效、使用工況范圍較寬的針刺破膜機(jī)構(gòu)。可適用于多種實(shí)驗(yàn)工況，具有較強(qiáng)的通用性，提升了我國(guó)在激波管研制的技術(shù)和工程應(yīng)用能力，更加便于測(cè)量碳?xì)淙剂宵c(diǎn)火延遲時(shí)間，推進(jìn)了碳?xì)淙剂宵c(diǎn)火延遲時(shí)間數(shù)據(jù)庫的完善。
[0010]用于矩形截面激波管的氣動(dòng)控制針刺破膜機(jī)構(gòu)，包括了夾膜部分和針刺部分，其特征在于:
[0011 ]夾膜管體與夾膜壓蓋材料為304不銹鋼，尺寸與矩形截面激波管的管體內(nèi)外壁面尺寸相同，兩者通過螺栓進(jìn)行連接。夾膜承壓板用于與夾膜管體與夾膜壓蓋一起夾緊膜片。膜片表面需要涂抹黃油，使得膜片與夾膜承壓蓋更好貼合。夾膜部分與激波管的高低壓段通過法蘭的陰陽面進(jìn)行貼合，使用螺栓進(jìn)行固定，密封則是采用了密封圈進(jìn)行密封，達(dá)到了氣密的效果。
[0012]針刺部分主要由推桿、彈簧支承蓋、彈簧支承筒、導(dǎo)向座、和刺針組成。其中推桿材料為H62黃銅，當(dāng)驅(qū)動(dòng)的高壓氣體從遠(yuǎn)端的接口輸入時(shí)，推桿會(huì)向前快速推出，當(dāng)通過閥門改變驅(qū)動(dòng)氣體從靠近管體的接口輸入時(shí)，推桿收回。彈簧支承蓋、彈簧支承筒、導(dǎo)向座的材料為304不銹鋼，均采用螺栓進(jìn)行固定。導(dǎo)向座與夾膜管體與采用螺栓進(jìn)行固定，連接面加工凹槽，安裝密封圈進(jìn)行密封。
[0013]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)是:
[0014](I)采用氣動(dòng)控制，刺針的出針?biāo)俣容^普通的機(jī)械式針刺破膜機(jī)構(gòu)快，更容易實(shí)現(xiàn)破膜需求。
[0015](2)更加便于更換刺針，可根據(jù)所破膜片的類型選擇不同長(zhǎng)度以及不同材料的刺針。
[0016](3)針刺結(jié)構(gòu)的氣密性能更好。針刺機(jī)構(gòu)的各部件的配合均考慮了氣密性的要求，采用了密封圈材料等進(jìn)行密封。
[0017](4)通用性能強(qiáng)。改變夾膜管體與夾膜壓蓋的尺寸即可適用于不同尺寸的矩形截面激波管。
【附圖說明】
[0018]圖1(a)為針刺機(jī)構(gòu)的三維裝配圖與側(cè)視圖；
[0019]圖1(b)為針刺機(jī)構(gòu)的俯視圖；
[0020]圖1(c)為針刺機(jī)構(gòu)的剖面圖及具體尺寸；
[0021]圖2為氣動(dòng)閥氣缸連接座；
[0022]圖3為推桿推動(dòng)的負(fù)壓活塞的結(jié)構(gòu)圖；
[0023]圖4為刺針套筒；
[0024]圖5為破鋁膜刺針。
【具體實(shí)施方式】
[0025]如圖1(a)、圖1(b)、圖1(c)所示，夾膜管體(1)、夾膜壓蓋(2)以及夾膜承壓板(3)的壁厚以及截面尺寸按照與之配合的激波管管體相同。夾膜承壓板(3)與夾膜管體(1)、夾膜壓蓋(2)之間裝夾膜片，膜片與夾膜承壓板之間涂抹黃油保證兩者的貼合。夾膜管體(I)與夾膜壓蓋(2)，夾膜部分與激波管管體之間均采用螺栓固定，在夾膜部分與激波管管體接觸面通過密封圈進(jìn)行密封。
[0026]推桿(4)、彈簧支承蓋(5)、彈簧支承筒(6)、導(dǎo)向座(7)、為針刺部分的主要組成部分。當(dāng)驅(qū)動(dòng)高壓氣體從a口中輸入時(shí)，推桿(4)會(huì)向前快速推出，當(dāng)通過閥門改變驅(qū)動(dòng)氣體從靠近管體的接口輸入時(shí)，推桿收回。彈簧支承筒(6)主要作用為密封高壓氣體。導(dǎo)向座(7)的作用為引導(dǎo)刺針出針方向，也連接了針刺部分與夾膜管管體(I)。導(dǎo)向座(7)與夾膜管管體
(I)連接面也使用密封圈進(jìn)行密封。
[0027]如圖2所示為氣動(dòng)閥氣缸連接座，材料為45號(hào)鋼。其主要作用是連接彈簧支承蓋
(5)與圖3中的負(fù)壓活塞。
[0028]如圖3所示為負(fù)壓活塞，材料為45號(hào)鋼，推桿(4)推動(dòng)負(fù)壓活塞實(shí)現(xiàn)了伸縮運(yùn)動(dòng)。負(fù)壓活塞底部與推桿進(jìn)行螺紋連接，頂部插入刺針套筒，針刺套筒與負(fù)壓活塞使用固定膠進(jìn)行加固連接。負(fù)壓活塞的頂部圓柱體的側(cè)面設(shè)計(jì)有密封圈槽，安裝了密封圈進(jìn)行了密封。
[0029]如圖4所示為刺針套筒，有一定的錐度以實(shí)現(xiàn)固定，錐部底端插入負(fù)壓活塞，頂部插入刺針，屬于連接部件。
[0030]如圖5所示為刺針，刺針的長(zhǎng)短、材料可根據(jù)所破膜片的材料進(jìn)行更改，磨破尖端通過角磨機(jī)進(jìn)行打磨，以更好地實(shí)現(xiàn)破膜效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.用于矩形截面激波管的氣動(dòng)針刺破膜裝置，包括了夾膜部分和針刺部分，其特征在于: 夾膜部分主要由夾膜管體(I)、夾膜壓蓋(2)、夾膜承壓板(3)組成，夾膜管體(I)與夾膜壓蓋(2)材料為304不銹鋼，尺寸與矩形截面激波管的管體內(nèi)外壁面尺寸相同，兩者通過螺栓進(jìn)行連接，夾膜承壓板(3)用于與夾膜管體與夾膜壓蓋一起夾緊膜片，膜片表面需要涂抹黃油，使得膜片與夾膜承壓蓋更好貼合，夾膜部分與激波管的高低壓段通過法蘭的陰陽面進(jìn)行貼合，使用螺栓進(jìn)行固定，密封則是采用了密封圈進(jìn)行密封，達(dá)到了氣密的效果； 針刺部分主要由推桿(4)、彈簧支承蓋(5)、彈簧支承筒(6)、導(dǎo)向座(7)、和刺針組成，其中推桿(4)材料為H62黃銅，當(dāng)驅(qū)動(dòng)的高壓氣體從遠(yuǎn)端的接口輸入時(shí)，推桿會(huì)向前快速推出，當(dāng)通過閥門改變驅(qū)動(dòng)氣體從靠近管體的接口輸入時(shí)，推桿收回，彈簧支承蓋(5)、彈簧支承筒(6)、導(dǎo)向座(7)的材料為304不銹鋼，均采用螺栓進(jìn)行固定，導(dǎo)向座(7)與夾膜管體(I)與采用螺栓進(jìn)行固定，連接面加工凹槽，安裝密封圈進(jìn)行密封。
【文檔編號(hào)】F15B15/02GK105911215SQ201610350324
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月24日
【發(fā)明人】金星, 趙文濤, 沈雙晏, 王殿愷, 徐慶堯, 鐘文麗
【申請(qǐng)人】中國(guó)人民解放軍裝備學(xué)院