快速响应通流装置的制作方法

本实用新型属于管道流通控制技术领域，特别是一种快速响应通流装置。

背景技术：

目前，在高速来流条件下流场形态的研究中，间接阴影法作为重要的可视化手段，为其理论研究提供了有力的技术支撑。高速来流的流场中存在复杂的激波系，激波系会使得流场密度分布不均匀，光线在穿过激波结构时会发生折射和偏移，产生阴影，从而实现流场的可视化，为高速来流条件下的流场研究提供了重要的数据。但也可看出此方法对于流场品质有极高的要求，流场中的颗粒杂质或者阀门开关的扰动会在高速流场中形成复杂的激波，从而影响实验的进行。

此外，对于小型高速风洞，超音速气流通常高压气体通过拉伐尔喷管加速得到。高压气源通常是高压储气罐，气罐容量限制了高速来流的流量和持续时间。常见的阀门式通流装置响应速度慢，开启过程时间长，缩短了有效实验时间。因此高速风洞通流装置需要保证气流通道打开时，有较好的响应速度以增加有效实验时间。

公告号为US3184097A的美国专利，利用火药爆炸破坏膜片，从而形成高速气流通道，主要用于产生高速来流。其结构主要由燃烧室，爆炸膜片，流通通道，实验区构成。主要存在以下几个问题：

1、火药点燃到压力形成存在一定的时滞，通道形成的响应较慢。

2、采用火药燃烧方式产生压力，压力可控性较差。

3、燃烧后效期及未燃火药颗粒对气流流场质量存在较大影响，不利于稳定的高速气流形成。

而公开号为105351586A的中国专利中，提出一种快速响应通流装置，其内采用的压力膜片通过在表面刻槽来实现快速响应，但膜片在受压后会碎裂，容易破坏管道的内部结构，其不可控性较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种响应快速，压力可控，对后续流动影响小，且安全性更高的快速响应通流装置。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：

一种快速响应通流装置，包括

被配置于连接在两段管路之间的耐压管，

设置在高压气室和耐压管之间的在特定压力下会被破坏的高压端压力膜片，

设置在耐压管和出口喷管之间的在特定压力下会被破坏的低压端压力膜片，

设置在耐压管外壁且传火管端与耐压管内腔体连通的等离子体发生器，

设置在耐压管外壁且与耐压管内腔体连通的减压阀，

设置在耐压管外壁且与耐压管内腔体连通的单向阀。

其高压端压力膜片和低压端压力膜片一端面上沿圆盘的直径刻断裂槽，相邻断裂槽之间的夹角相等，断裂槽的长度小于圆盘的直径，且位于圆盘圆心两侧的断裂槽长度相等，相邻两断裂槽的外端之间刻有将两断裂槽连通的转动槽，圆盘状的膜片另一端面上沿相对端面两断裂槽的角平分线设置有铰链结构，铰链结构的铰接线与相对端面的转动槽重叠。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：

(1)本实用新型采用等离子发生器作为能量注入装置，能够安全可靠快速的提供所需能量，提高系统的响应速度。

(2)本实用新型通过控制等离子发生器中的消融材料，能够有效控制注入能量，从而实现对压力室压力的控制，结合对膜片结构的优化，实现膜片的快速破坏，缩短通道形成的时间，提高响应速度。

(3)本实用新型等离子体发生器产生高温高压气体，后效期短，对后续流场影响小，有利于稳定高速气流的快速形成。

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

附图说明

图1是本实用新型快速响应通流装置的总体结构示意图。

图2是本实用新型快速响应通流装置压力膜片的侧面结构示意图。

图3是本实用新型快速响应通流装置压力膜片的正面结构示意图。

具体实施方式

结合图1-图3：

本实用新型一种快速响应通流装置，包括

被配置于连接在两段管路之间的耐压管4，

设置在高压气室1和耐压管4之间的在特定压力下会被破坏的高压端压力膜片2，

设置在耐压管4和出口喷管8之间的在特定压力下会被破坏的低压端压力膜片7，

设置在耐压管4外壁且传火管端与耐压管4内腔体连通的等离子体发生器5，

设置在耐压管4外壁且与耐压管4内腔体连通的减压阀11，

设置在耐压管4外壁且与耐压管4内腔体连通的单向阀10。

其高压端压力膜片2和低压端压力膜片7一端面上沿圆盘的直径刻断裂槽12，相邻断裂槽12之间的夹角相等，断裂槽12的长度小于圆盘的直径，且位于圆盘圆心两侧的断裂槽12长度相等，相邻两断裂槽12的外端之间刻有将两断裂槽连通的转动槽13，圆盘状的膜片另一端面上沿相对端面两断裂槽12的角平分线设置有铰链结构14，铰链结构14的铰接线与相对端面的转动槽13重叠。

等离子体发生器5通过改变等离子发生器中消融材料质量，控制耐压管4中的压力。

减压阀11其最大许用压力大于耐压管内最大压力。

单向阀10流通方向为由耐压管外向耐压管内流动。

高压端压力膜片2与高压气室1和耐压管4之间设置有密封垫，低压端压力膜片7与耐压管4和出口喷管8之间设置有密封垫。

实施例：

结合图1-图3：

一种快速响应通流装置，在高压气室1内压力为6MPa，在出口喷管8处，初始压力为一个标准大气压。高压气室，耐压管和出口喷管由连接法兰可靠连接，采用八角形金属密封环垫3密封法兰连接处，压力膜片被金属环垫密封于管路内部，保证整条管路具有良好的气密性。等离子发生器5被等离子体发生器固定装置6采用螺纹连接固定于耐压管4周向，等离子发生器5通过锥面与耐压管4进行密封。单向阀10与减压阀11通过管螺纹连接在耐压管4周向。整条流通管路被高压端压力膜片和低压端压力膜片分隔为三个独立部分，即高压气室1，承受瞬时高压的耐压管4以及出口喷管8的常压区，通过橡胶密封垫9对高压端压力膜片2与低压端压力膜片7进行密封，保证压力膜片有效承压，确保其快速破坏。单向阀10用于向瞬时压力室内注入气体保证瞬时压力室内初始压力与高压气室一致。减压阀11作为安全装置用于在膜片由于某种原因未能成功打开时对耐压管内的高压气体进行泄压。

装置使用时首先需要将快速响应通流装置安装于所需提供的通流管段之间，图1中将通流装置安装在高压气室1和出口喷管8之间。可靠连接后，可以打开高压气室端的阀门，将高压气室内充满高压气体，并且通过单向阀向耐压管内充入高压气体，用于加快稳定流场的生成。在内部压力稳定后，接通电源，等离子体发生器5开始工作，耐压管4内的压力快速升高，在短时间内将高压端压力膜片2与低压端压力膜片7同时撕裂，形成畅通的流动通道，从而实现出口打开的快速响应。

打开后，由于断裂的压力膜片7的碎片在一端被铰接结构14连接在压力膜片7的边缘上，故而不会产生碎片，既能够时间快速响应，又保证了管道的内壁不会受到损伤。