一種具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙，包括上艙蓋、艙室和下艙蓋；上艙蓋中心設置通孔和溫壓分離機構(gòu)，艙室設置高溫氣體閥門和放氣閥門。溫壓分離機構(gòu)包括設置于通孔頂部無底的盒體、套裝于盒體外側(cè)的電磁鐵和位于艙室內(nèi)的保護罩；三者可構(gòu)成密封空間；所述盒體外側(cè)設置常溫氣體閥門，盒體內(nèi)側(cè)頂部設置液滴懸掛裝置。采用上述結(jié)構(gòu)后，溫壓分離機構(gòu)可將艙室分割為兩個空間：常溫高壓空間和高溫高壓空間；巧妙利用電磁鐵斷電不具有磁性的特性，在電磁鐵斷電后，保護罩在自重下脫落，使燃料液滴瞬間暴漏在預定的高溫高壓環(huán)境中，大大縮短了液滴霧化、燃燒試驗準備過程的時間，解決了燃料液滴的揮發(fā)難題，操作方便，試驗精度高。
【專利說明】一種具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種試驗裝置，可應用于內(nèi)燃機、火箭發(fā)動機、燃氣輪機、鍋爐和噴氣技術等研究領域；特別是一種具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙。
【背景技術】
[0002]發(fā)動機是將人類不能直接利用的燃料化學能轉(zhuǎn)化為可利用機械能的工具，其在現(xiàn)代社會中具有不可替代的作用。發(fā)動機研制過程中面臨很多問題，特別是不穩(wěn)定燃燒一直是困擾發(fā)動機技術發(fā)展的世界性難題，發(fā)動機燃燒室內(nèi)燃料的噴注霧化、蒸發(fā)燃燒特性決定了發(fā)動機性能，是引起不穩(wěn)定燃燒的關鍵因素。
[0003]液滴蒸發(fā)與燃燒是非常復雜的物理化學過程，廣泛存在于各種發(fā)動機工作過程中。燃料噴注霧化、蒸發(fā)燃燒試驗研究是發(fā)動機研制過程中非常重要的環(huán)節(jié)。為了簡化并了解最基本的物理化學現(xiàn)象，通常從最簡單的單液滴研究入手，其中對單液滴的蒸發(fā)、霧化和燃燒過程進行試驗研究是其中關鍵的一環(huán)，通過對處于在高溫高壓條件下液滴蒸發(fā)、霧化燃燒特性進行試驗研究，準確把握液滴蒸發(fā)、燃燒過程及其規(guī)律，進而揭示發(fā)動機不穩(wěn)定燃燒的產(chǎn)生的主要激勵機理，對于抑制燃燒不穩(wěn)定性，改善發(fā)動機性能具有重要意義。
[0004]由于液體燃料在較高溫度下都具有較強的揮發(fā)性，所以試驗時要求準備時間必須盡可能的短，然而在現(xiàn)有條件下使試驗艙達到要求的高溫高壓條件仍需要一段時間，如果按照傳統(tǒng)做法直接懸掛液滴于高溫下，液滴的揮發(fā)性勢必影響試驗效果甚至得不到有意義的試驗數(shù)據(jù)，所以解決高溫高壓條件下的液滴懸掛問題，避免液滴揮發(fā)是一項重要課題。目前國內(nèi)外對高溫高壓條件下的液滴蒸發(fā)燃燒試驗研究比較少，現(xiàn)有同類試驗一般是在簡化條件下進行，雖然也得出了一些結(jié)果，但是和實際的發(fā)動機燃燒條件相比還是有很大差距。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術問題是針對上述現(xiàn)有技術的不足，而提供一種結(jié)構(gòu)簡單，布局緊湊，操作方便，試驗精度高，能使溫度和壓強分離，解決高溫高壓條件下液滴霧化、燃燒試驗準備過程中的液滴揮發(fā)難題的具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙。
[0006]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是:
一種具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙，包括上艙蓋、艙室和下艙蓋；所述上艙蓋中心設置有通孔和溫壓分離機構(gòu)，該溫壓分離機構(gòu)包括設置于通孔頂部無底的盒體、套裝于盒體外側(cè)并鑲嵌于上艙蓋上表面的電磁鐵和設置于通孔底部并位于艙室內(nèi)的保護罩；該保護罩、上艙蓋和盒體構(gòu)成密封空間；所述盒體外側(cè)設置常溫氣體閥門，盒體內(nèi)側(cè)頂部設置液滴懸掛裝置；所述艙室側(cè)板設置高溫氣體閥門和放氣閥門。
[0007]所述電磁鐵與上艙蓋之間填充隔熱材料；所述保護罩外設置隔熱絕緣防護層。
[0008]所述保護罩與上艙蓋之間涂抹有耐高溫輔助密封材料。
[0009]所述液滴懸掛裝置為石英絲或熱電偶。
[0010]所述艙室還設置有可監(jiān)測艙室內(nèi)壓強的第一壓力傳感器。[0011]所述盒體與上艙蓋為一體結(jié)構(gòu)，該盒體還設置有可監(jiān)測溫壓分離機構(gòu)內(nèi)壓強的第二壓力傳感器。
[0012]所述下艙蓋設置底座，該底座上設置有滑輪。
[0013]所述保護罩和艙室的側(cè)面分別設置有若干個軸線重合的透明窗口。
[0014]所述透明窗口外設置有光學攝影設備和光源。
[0015]本發(fā)明采用上述結(jié)構(gòu)后，結(jié)構(gòu)簡單，布局緊湊，上述溫壓分離機構(gòu)可將艙室分割為兩個空間，一個為常溫高壓空間，一個為高溫高壓空間；巧妙利用電磁鐵斷電不具有磁性的特性，在電磁鐵斷電后，保護罩在自重下脫落，使燃料液滴瞬間暴漏在預定的高溫高壓氣體環(huán)境中，大大縮短了液滴霧化、燃燒試驗準備過程的時間，解決了燃料液滴的揮發(fā)難題，操作方便，試驗精度高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明液滴懸掛整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明試驗數(shù)據(jù)采集示意圖；
圖4是本發(fā)明保護罩示意圖；
圖5是本發(fā)明上艙蓋和盒體示意圖；
圖6是本發(fā)明上艙蓋和保護罩安裝示意圖；
圖7是本發(fā)明液滴懸掛艙內(nèi)示意圖；
圖8是本發(fā)明保護罩落下艙內(nèi)示意圖。
[0017]其中有:1.螺栓；2.常溫氣體閥門；3.艙室；4.第一壓力傳感器；5.下艙蓋；
6.底座；7.放氣閥門；8.高溫氣體閥門；9.透明窗口 ；10.保護罩；11.上艙蓋；12.電磁鐵；13.第二壓力傳感器；14.盒體；15.液滴懸掛裝置；16.燃料液滴；17.光學攝影設備；18.光源；19.通孔。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體優(yōu)選實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0019]如圖1、圖4和圖5所示，一種具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙，包括上艙蓋11、艙室3和下艙蓋5 ;所述上艙蓋11中心設置有通孔19和溫壓分離機構(gòu)，該溫壓分離機構(gòu)包括設置于通孔19頂部向外凸起的無底的盒體14、套裝于盒體14外側(cè)并鑲嵌于上艙蓋11上表面的電磁鐵12和設置于通孔19底部并位于艙室3內(nèi)的保護罩10 ;該保護罩10、上艙蓋11和盒體14構(gòu)成密封空間，該密封空間將艙室3分割為常溫高壓空間和高溫高壓空間；所述盒體14與上艙蓋11為一體結(jié)構(gòu)，密封效果更好，該盒體14外側(cè)設置常溫氣體閥門2和第二壓力傳感器13，便于充入常溫氣體和監(jiān)測溫壓分離機構(gòu)內(nèi)的壓強，盒體14內(nèi)側(cè)頂部設置液滴懸掛裝置15，該液滴懸掛裝置15為石英絲(見圖8所示)。
[0020]上述艙室3側(cè)板設置高溫氣體閥門8、放氣閥門7和第一壓力傳感器13，便于充放氣和監(jiān)測艙室3內(nèi)的壓強，所述下艙蓋5上設置底座6，該底座6可安裝滑輪，方便移動。
[0021]上述電磁鐵12與上艙蓋11之間填充隔熱材料；所述保護罩10外設置隔熱絕緣防護層。保護罩10與電磁鐵12的密封面加工精度較高，安裝時涂抹有耐高溫隔熱保溫涂料；保證了溫壓分離機構(gòu)形成的密封空間的隔熱性和密封性，提高了試驗精度。
[0022]在艙室3和保護罩10的兩個相對面上分別設置有透明窗口 9，安裝時保證四個透明窗口 9的軸線重合，使得光線能夠通過，便于觀察艙室3內(nèi)的試驗狀況；同時，在透明窗口9外面設置光學攝影設備17和光源18 (見圖3所示)，以便采集試驗數(shù)據(jù)和進行問題分析。
[0023]試驗準備階段一，燃料液滴16懸掛:
將液滴懸掛裝置15的一端固定在盒體14上，后掛上燃料液滴16，燃料液滴16懸掛后狀態(tài)如圖2和圖7所示；安裝保護罩10，如圖6所示，使保護罩10和上艙蓋11通過密封面密封貼緊，電磁鐵12通電，保護罩10和盒體14在磁力作用下形成密閉空間，再將上艙蓋11通過螺栓I固定在艙室3上。
[0024]試驗準備階段二，氣體充入:
通過高溫氣體閥門8向艙室3內(nèi)注入高溫氣體，同時通過盒體14上的常溫氣體閥門2向保護罩10內(nèi)緩慢注入常溫氣體，期間應保持保護罩10內(nèi)氣體壓強小于艙室3內(nèi)的壓強，防止保護罩10和上艙蓋11分離，待艙室3內(nèi)氣體壓強達到預定值后，關閉高溫氣體閥門8。繼續(xù)緩慢向保護罩10注入常溫氣體，
試驗準備階段三，預定高溫高壓氣體環(huán)境:
待第一壓力傳感器4和第二壓力傳感器13監(jiān)測到保護罩10內(nèi)外壓強相等時，會將信號傳遞給控制器，將關閉常溫氣體閥門2，并切斷電磁鐵12的電源；電磁鐵12失去磁性，電磁鐵12與保護罩10的吸力消失；保護罩10在自重作用下，將下落至下艙蓋5上，使燃料液滴16暴露在預定高溫高壓氣體環(huán)境中。
[0025]試驗階段:開始進行試驗，試驗完畢后通過放氣閥門7將艙室3內(nèi)的氣體放掉。
[0026]本實施例中，盒體14與上艙蓋11為一體結(jié)構(gòu)，也可以為分體結(jié)構(gòu)；液滴懸掛裝置15采用了石英絲，也可用熱電偶或其它懸掛方法，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)；本實施例中耐高溫輔助密封材料采用了耐高溫隔熱保溫涂料，也可為石墨粉與水玻璃混合成的粘稠膠狀液體或其它耐高溫且能密封的材料。
[0027]另外，本實施例中上艙蓋11通過螺栓I固定在艙室3上，也可用卡接或焊接，后在艙室3側(cè)板上開門的方式，但不限于此。
[0028]進一步，本實施例中透明窗口 9共設置了四個，也可設置兩個或多個。
【權(quán)利要求】
1.一種具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙，包括上艙蓋(11)、艙室(3)和下艙蓋(5)，其特征在于:所述上艙蓋(11)中心設置有通孔(19)和溫壓分離機構(gòu)，該溫壓分離機構(gòu)包括設置于通孔(19)頂部無底的盒體(14)、套裝于盒體(14)外側(cè)并鑲嵌于上艙蓋(11)上表面的電磁鐵(12)和設置于通孔(19)底部并位于艙室(3)內(nèi)的保護罩(10);該保護罩(10)、上艙蓋(11)和盒體(14)構(gòu)成密封空間；所述盒體(14)外側(cè)設置常溫氣體閥門(2)，盒體(14)內(nèi)側(cè)頂部設置液滴懸掛裝置(15);所述艙室(3)側(cè)板設置高溫氣體閥門(8)和放氣閥門(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙，其特征在于:所述電磁鐵(12)與上艙蓋(11)之間填充隔熱材料；所述保護罩(10)外設置隔熱絕緣防護層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙，其特征在于:所述液滴懸掛裝置(15)為石英絲或熱電偶。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙，其特征在于:所述艙室(3)還設置有可監(jiān)測艙室(3)內(nèi)壓強的第一壓力傳感器(4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙，其特征在于:所述盒體(14)與上艙蓋(11)為一體結(jié)構(gòu)，該盒體(14)還設置有可監(jiān)測溫壓分離機構(gòu)內(nèi)壓強的第二壓力傳感器(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙，其特征在于:所述下艙蓋設置底座(6 )，該底座(6 )上設置有滑輪。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙，其特征在于:所述保護罩(10)與上艙蓋(11)之間涂抹有耐高溫輔助密封材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙，其特征在于:所述保護罩(10)和艙室(3)的側(cè)面分別設置有若干個軸線重合的透明窗口(9)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有溫壓分離機構(gòu)的試驗艙，其特征在于:所述透明窗口(9)外設置有光學攝影設備(17)和光源(18)。
【文檔編號】G01M15/02GK103487255SQ201310321719
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月29日
【發(fā)明者】聶萬勝, 安紅輝, 豐松江, 何浩波, 蘇凌宇, 車學科, 侯志勇, 田希暉, 鄭剛, 馮偉, 尹婷 申請人:中國人民解放軍裝備學院