CN106015604A - 一种应用于矩形截面激波管的闸阀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于矩形截面激波管的闸阀装置，包括了阀板、阀框和过渡法兰部分。其中阀板部分夹于两个阀框之间，可以由高压气体控制上下抽动，用于打开或者关闭激波管内通道；阀框一方面用于夹持阀板，两一方面将阀板的活动自由度限制在一个维度；过渡法兰一面连接阀框，另一面连接激波管，起到闸阀与激波管体间的连接作用。该装置通过高压气体进行气动控制，驱动力大，阀的打开和关闭速度快；阀板的平面度高，既可以作为密封面，又可以作为激波管内激波的反射端面。本发明将大幅降低矩形截面激波管碳氢燃料预混与进气的难度，同时可有效避免反射端面产生的干扰波。

Description

一种应用于矩形截面激波管的闸阀装置
技术领域
本发明属于燃烧实验技术领域，是一种应用于矩形截面激波管的闸阀装置。
背景技术
碳氢燃料来源广泛，能量密度高，也是目前航空飞行器最广泛使用的燃料。对于燃烧这一阶段，需要经历点火、火焰传播以及火焰稳定这几个重要过程，通过实验技术手段测量碳氢燃料的点火延迟时间非常必要。
激波管是测量碳氢燃料点火延迟时间的一种重要实验设备。其基本原理是利用正激波的入射和反射两次压缩实验段气体，产生高温高压区域用于碳氢燃料的点火。在该实验研究中，如何将碳氢燃料与氧气充分预混之后充入激波管实验段是一个必须解决的难题。中国科学技术大学的徐胜利和斯坦福大学的Hanson等人采用了一种活塞式的进气方案(廖钦.煤油及其裂解产物自点火现象的初步实验研究[D].安徽:中国科技大学,2009.Davidson D F,Hanson R K.Fundamental Kinetics Database Utilizing ShockTube Measurements[Z].Mechanical Engineering Department,StanfordUniversity,Stanford,CA,2009)，其基本思想是将碳氢燃料在管外预混之后，用活塞将预混气体推入激波管实验段，活塞端面可作为入射激波的反射端面。
活塞式管外预混进气存在的主要问题是：
(1)活塞前进和后退速度较慢，降低实验效率。
(2)活塞内部结构复杂，密封圈在活塞运动过程中磨损较高，易老化，影响密封性能。
(3)活塞端面与激波管反射端面之间存在缝隙或者台阶，影响反射波特性。
发明内容
本发明的目的是设计一种解决矩形截面激波管燃料预混与进气的新型装置。降低了目前激波管碳氢燃料预混与进气的难度，解决了激波管反射端面产生干扰波的问题，可适用于多种碳氢燃料的实验工况，具有较强的通用性，提升了我国在激波管研制的技术和工程应用能力，更加便于测量碳氢燃料点火延迟时间，推进了碳氢燃料点火延迟时间数据库的建设。
用于矩形截面激波管的闸阀装置，包括了阀板部分、阀框部分和过渡法兰部分，其特征在于：
阀板部分可在阀框内上下移动，既可以起到隔离和打开的作用，又可作为入射激波的反射端面。阀板由高压气体控制移动，阀板与阀框之间采用O型圈密封。过渡法兰将闸阀与激波管连接，使得该机构可用于矩形截面激波管。
本发明的优势是：
(1)采用高压气体控制阀的打开和关闭，使得开关速度更快，提高实验效率。
(2)碳氢燃料可在管外预混进气之后通过闸阀充入实验段，是一种新型的管外预混与进气方式，密封性能强。
(3)闸阀平面度高，是优良的入射激波反射端面，避免了干扰波的产生。
(4)通用性能强。可用于不同尺寸的矩形截面激波管，可用于多种类型的碳氢燃料预混与进气。
附图说明
图1为阀板结构；
图2为阀框结构；
图3为闸阀的装配结构；
图4为闸阀与激波管和预混管的连接示意图。
具体实施方式
该装置的实施过程主要包括设计加工、装配、安装与调试等。
设计加工过程：首先根据矩形截面激波管实验段尺寸确定阀板实体部分(4)和通孔部分(5)的尺寸，据此确定阀板和阀框的外形尺寸和O型圈位置(6)，而后根据阀框外形尺寸和矩形截面激波管法兰尺寸确定过渡法兰的外形尺寸、连接孔位置和阴阳面尺寸。最后进行机加工。
装配过程：首先将阀板固定于两个阀框之间，而后安装控制阀板上下移动的高压气缸(7)，最后将两个过渡法兰(8)安装在阀框上。
安装与调试过程：通过过渡法兰将闸阀安装在矩形截面激波管(9)和混气罐(10)上，通过进气口(11)向高压气缸里充入高压气体，气体的充入方向由截止阀控制，从而实现闸阀的打开与关闭。

Claims (2)

1.闸阀装置，包括了阀板部分、阀框部分和过渡法兰部分，其特征在于：
阀板部分设计为半面实体、半面通孔的状态。阀板由高压气体的压力控制其上下运动状态，当阀板向上移动时，实体部分到达激波管内腔，起到密封和隔离作用；当阀板向下移动时，通孔部分到达激波管内腔，起到打开作用，阀板与阀框之间设计O型圈，既能保证密封，又不影响阀板的上下活动，过渡法兰部分一面连接阀框，另一面连接激波管，将闸阀与激波管连接在一起。
2.将闸阀装置用于矩形截面激波管，其特征在于：
矩形截面激波管在燃烧实验研究中必须解决燃料的预混、进气和密封问题，首先关闭闸阀，将燃料在管外预混，而后打开闸阀，将预混气体充入激波管实验段，最后关闭闸阀，进行激波管内的燃烧实验，闸阀在燃料预混与进气时，起到了开关和密封的作用，降低了燃料预混与进气的难度，在燃烧试验时，闸阀起到了反射断面的作用，其良好的平面度保证了反射激波时不产生其他干扰波，提高了实验精度。
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