一种具有温压分离机构的试验舱的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有温压分离机构的试验舱，包括上舱盖、舱室和下舱盖；上舱盖中心设置通孔和温压分离机构，舱室设置高温气体阀门和放气阀门。温压分离机构包括设置于通孔顶部无底的盒体、套装于盒体外侧的电磁铁和位于舱室内的保护罩；三者可构成密封空间；所述盒体外侧设置常温气体阀门，盒体内侧顶部设置液滴悬挂装置。采用上述结构后，温压分离机构可将舱室分割为两个空间：常温高压空间和高温高压空间；巧妙利用电磁铁断电不具有磁性的特性，在电磁铁断电后，保护罩在自重下脱落，使燃料液滴瞬间暴漏在预定的高温高压环境中，大大缩短了液滴雾化、燃烧试验准备过程的时间，解决了燃料液滴的挥发难题，操作方便，试验精度高。
【专利说明】一种具有温压分离机构的试验舱
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种试验装置，可应用于内燃机、火箭发动机、燃气轮机、锅炉和喷气技术等研究领域；特别是一种具有温压分离机构的试验舱。
【背景技术】
[0002]发动机是将人类不能直接利用的燃料化学能转化为可利用机械能的工具，其在现代社会中具有不可替代的作用。发动机研制过程中面临很多问题，特别是不稳定燃烧一直是困扰发动机技术发展的世界性难题，发动机燃烧室内燃料的喷注雾化、蒸发燃烧特性决定了发动机性能，是引起不稳定燃烧的关键因素。
[0003]液滴蒸发与燃烧是非常复杂的物理化学过程，广泛存在于各种发动机工作过程中。燃料喷注雾化、蒸发燃烧试验研究是发动机研制过程中非常重要的环节。为了简化并了解最基本的物理化学现象，通常从最简单的单液滴研究入手，其中对单液滴的蒸发、雾化和燃烧过程进行试验研究是其中关键的一环，通过对处于在高温高压条件下液滴蒸发、雾化燃烧特性进行试验研究，准确把握液滴蒸发、燃烧过程及其规律，进而揭示发动机不稳定燃烧的产生的主要激励机理，对于抑制燃烧不稳定性，改善发动机性能具有重要意义。
[0004]由于液体燃料在较高温度下都具有较强的挥发性，所以试验时要求准备时间必须尽可能的短，然而在现有条件下使试验舱达到要求的高温高压条件仍需要一段时间，如果按照传统做法直接悬挂液滴于高温下，液滴的挥发性势必影响试验效果甚至得不到有意义的试验数据，所以解决高温高压条件下的液滴悬挂问题，避免液滴挥发是一项重要课题。目前国内外对高温高压条件下的液滴蒸发燃烧试验研究比较少，现有同类试验一般是在简化条件下进行，虽然也得出了一些结果，但是和实际的发动机燃烧条件相比还是有很大差距。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种结构简单，布局紧凑，操作方便，试验精度高，能使温度和压强分离，解决高温高压条件下液滴雾化、燃烧试验准备过程中的液滴挥发难题的具有温压分离机构的试验舱。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
一种具有温压分离机构的试验舱，包括上舱盖、舱室和下舱盖；所述上舱盖中心设置有通孔和温压分离机构，该温压分离机构包括设置于通孔顶部无底的盒体、套装于盒体外侧并镶嵌于上舱盖上表面的电磁铁和设置于通孔底部并位于舱室内的保护罩；该保护罩、上舱盖和盒体构成密封空间；所述盒体外侧设置常温气体阀门，盒体内侧顶部设置液滴悬挂装置；所述舱室侧板设置高温气体阀门和放气阀门。
[0007]所述电磁铁与上舱盖之间填充隔热材料；所述保护罩外设置隔热绝缘防护层。
[0008]所述保护罩与上舱盖之间涂抹有耐高温辅助密封材料。
[0009]所述液滴悬挂装置为石英丝或热电偶。
[0010]所述舱室还设置有可监测舱室内压强的第一压力传感器。[0011]所述盒体与上舱盖为一体结构，该盒体还设置有可监测温压分离机构内压强的第二压力传感器。
[0012]所述下舱盖设置底座，该底座上设置有滑轮。
[0013]所述保护罩和舱室的侧面分别设置有若干个轴线重合的透明窗口。
[0014]所述透明窗口外设置有光学摄影设备和光源。
[0015]本发明采用上述结构后，结构简单，布局紧凑，上述温压分离机构可将舱室分割为两个空间，一个为常温高压空间，一个为高温高压空间；巧妙利用电磁铁断电不具有磁性的特性，在电磁铁断电后，保护罩在自重下脱落，使燃料液滴瞬间暴漏在预定的高温高压气体环境中，大大缩短了液滴雾化、燃烧试验准备过程的时间，解决了燃料液滴的挥发难题，操作方便，试验精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明具有温压分离机构的试验舱的结构示意图；
图2是本发明液滴悬挂整体结构示意图；
图3是本发明试验数据采集示意图；
图4是本发明保护罩示意图；
图5是本发明上舱盖和盒体示意图；
图6是本发明上舱盖和保护罩安装示意图；
图7是本发明液滴悬挂舱内示意图；
图8是本发明保护罩落下舱内示意图。
[0017]其中有:1.螺栓；2.常温气体阀门；3.舱室；4.第一压力传感器；5.下舱盖；
6.底座；7.放气阀门；8.高温气体阀门；9.透明窗口 ；10.保护罩；11.上舱盖；12.电磁铁；13.第二压力传感器；14.盒体；15.液滴悬挂装置；16.燃料液滴；17.光学摄影设备；18.光源；19.通孔。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体优选实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0019]如图1、图4和图5所示，一种具有温压分离机构的试验舱，包括上舱盖11、舱室3和下舱盖5 ;所述上舱盖11中心设置有通孔19和温压分离机构，该温压分离机构包括设置于通孔19顶部向外凸起的无底的盒体14、套装于盒体14外侧并镶嵌于上舱盖11上表面的电磁铁12和设置于通孔19底部并位于舱室3内的保护罩10 ;该保护罩10、上舱盖11和盒体14构成密封空间，该密封空间将舱室3分割为常温高压空间和高温高压空间；所述盒体14与上舱盖11为一体结构，密封效果更好，该盒体14外侧设置常温气体阀门2和第二压力传感器13，便于充入常温气体和监测温压分离机构内的压强，盒体14内侧顶部设置液滴悬挂装置15，该液滴悬挂装置15为石英丝(见图8所示)。
[0020]上述舱室3侧板设置高温气体阀门8、放气阀门7和第一压力传感器13，便于充放气和监测舱室3内的压强，所述下舱盖5上设置底座6，该底座6可安装滑轮，方便移动。
[0021]上述电磁铁12与上舱盖11之间填充隔热材料；所述保护罩10外设置隔热绝缘防护层。保护罩10与电磁铁12的密封面加工精度较高，安装时涂抹有耐高温隔热保温涂料；保证了温压分离机构形成的密封空间的隔热性和密封性，提高了试验精度。
[0022]在舱室3和保护罩10的两个相对面上分别设置有透明窗口 9，安装时保证四个透明窗口 9的轴线重合，使得光线能够通过，便于观察舱室3内的试验状况；同时，在透明窗口9外面设置光学摄影设备17和光源18 (见图3所示)，以便采集试验数据和进行问题分析。
[0023]试验准备阶段一，燃料液滴16悬挂:
将液滴悬挂装置15的一端固定在盒体14上，后挂上燃料液滴16，燃料液滴16悬挂后状态如图2和图7所示；安装保护罩10，如图6所示，使保护罩10和上舱盖11通过密封面密封贴紧，电磁铁12通电，保护罩10和盒体14在磁力作用下形成密闭空间，再将上舱盖11通过螺栓I固定在舱室3上。
[0024]试验准备阶段二，气体充入:
通过高温气体阀门8向舱室3内注入高温气体，同时通过盒体14上的常温气体阀门2向保护罩10内缓慢注入常温气体，期间应保持保护罩10内气体压强小于舱室3内的压强，防止保护罩10和上舱盖11分离，待舱室3内气体压强达到预定值后，关闭高温气体阀门8。继续缓慢向保护罩10注入常温气体，
试验准备阶段三，预定高温高压气体环境:
待第一压力传感器4和第二压力传感器13监测到保护罩10内外压强相等时，会将信号传递给控制器，将关闭常温气体阀门2，并切断电磁铁12的电源；电磁铁12失去磁性，电磁铁12与保护罩10的吸力消失；保护罩10在自重作用下，将下落至下舱盖5上，使燃料液滴16暴露在预定高温高压气体环境中。
[0025]试验阶段:开始进行试验，试验完毕后通过放气阀门7将舱室3内的气体放掉。
[0026]本实施例中，盒体14与上舱盖11为一体结构，也可以为分体结构；液滴悬挂装置15采用了石英丝，也可用热电偶或其它悬挂方法，均在本发明的保护范围之内；本实施例中耐高温辅助密封材料采用了耐高温隔热保温涂料，也可为石墨粉与水玻璃混合成的粘稠胶状液体或其它耐高温且能密封的材料。
[0027]另外，本实施例中上舱盖11通过螺栓I固定在舱室3上，也可用卡接或焊接，后在舱室3侧板上开门的方式，但不限于此。
[0028]进一步，本实施例中透明窗口 9共设置了四个，也可设置两个或多个。
【权利要求】
1.一种具有温压分离机构的试验舱，包括上舱盖(11)、舱室(3)和下舱盖(5)，其特征在于:所述上舱盖(11)中心设置有通孔(19)和温压分离机构，该温压分离机构包括设置于通孔(19)顶部无底的盒体(14)、套装于盒体(14)外侧并镶嵌于上舱盖(11)上表面的电磁铁(12)和设置于通孔(19)底部并位于舱室(3)内的保护罩(10);该保护罩(10)、上舱盖(11)和盒体(14)构成密封空间；所述盒体(14)外侧设置常温气体阀门(2)，盒体(14)内侧顶部设置液滴悬挂装置(15);所述舱室(3)侧板设置高温气体阀门(8)和放气阀门(7)。
2.根据权利要求1所述的具有温压分离机构的试验舱，其特征在于:所述电磁铁(12)与上舱盖(11)之间填充隔热材料；所述保护罩(10)外设置隔热绝缘防护层。
3.根据权利要求1所述的具有温压分离机构的试验舱，其特征在于:所述液滴悬挂装置(15)为石英丝或热电偶。
4.根据权利要求1所述的具有温压分离机构的试验舱，其特征在于:所述舱室(3)还设置有可监测舱室(3)内压强的第一压力传感器(4)。
5.根据权利要求1所述的具有温压分离机构的试验舱，其特征在于:所述盒体(14)与上舱盖(11)为一体结构，该盒体(14)还设置有可监测温压分离机构内压强的第二压力传感器(13)。
6.根据权利要求1所述的具有温压分离机构的试验舱，其特征在于:所述下舱盖设置底座(6 )，该底座(6 )上设置有滑轮。
7.根据权利要求1或2所述的具有温压分离机构的试验舱，其特征在于:所述保护罩(10)与上舱盖(11)之间涂抹有耐高温辅助密封材料。
8.根据权利要求7所述的具有温压分离机构的试验舱，其特征在于:所述保护罩(10)和舱室(3)的侧面分别设置有若干个轴线重合的透明窗口(9)。
9.根据权利要求8所述的具有温压分离机构的试验舱，其特征在于:所述透明窗口(9)外设置有光学摄影设备(17)和光源(18)。
【文档编号】G01M15/02GK103487255SQ201310321719
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年7月29日 优先权日:2013年7月29日
【发明者】聂万胜, 安红辉, 丰松江, 何浩波, 苏凌宇, 车学科, 侯志勇, 田希晖, 郑刚, 冯伟, 尹婷 申请人:中国人民解放军装备学院