一种易燃易爆液体电流变特性测试装置及测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电流变及测试技术领域，具体地说，涉及一种易燃易爆液体电流变特性测试装置及测试方法。
【背景技术】
[0002]液体火箭发动机具有比冲高，推力可调节，能多次启动和关机等方面的优点，在航空航天领域被广泛应用。但液体火箭发动机使用的液体推进剂存在剧毒、强腐蚀、易燃易爆、污染环境的问题，不宜保存和运输，制约了液体火箭发动机的发展。但可借助电流变技术将液体推进剂转变为凝相，以解决液体推进剂储存和运输上的难题，因此开展易燃易爆液体推进剂电流变特性的研究显得极为重要。
[0003]现有公开的技术文献“以Couette流动方式为基础的电流变液测试系统的研制”(仪器仪表学报，2004.6，25 (5):306-309)中，提出了一种Couette流动方式为基础的电流变液测试装置。该装置主要由直流高电压电源系统、驱动装置、流变测试仪、数据处理各部分组成。流变测试仪由两个同心圆筒组成，通过圆筒相对运动带动两圆筒间隙中的待测流体转动。受剪切作用的电磁流变液的阻力产生一个作用在内圆筒的力矩，该力矩与电机带动内圆筒旋转的力矩大小相等，并由力矩传感器获取其大小。根据测得的力矩和转速计算出被测流体的流变特性参数值τ和n。最终获得电流变液流变特性。该装置结构简单、操作方便，能获取被测流体的流变特性参数值。但被测流体没有与外界隔离，且流体发生较大运动。而液体推进剂具有易燃、易爆、剧毒的特性，当它裸露在大气环境时极易发生安全事故，所以不能采用该装置测试液体推进剂的电流变特性。
[0004]在文献“电流变液抗压效应的实验研究”(清华大学学报，2002.6，42 (11): 1441-1443，1451)中，公开了一种基于挤压模式的测试仪器。该实验装置安装在一个数控三维运动工作台上，实验时利用该工作台的运动轴驱动下极板上下运动。下极板的进给速度和进给量通过计算机精密控制。上极板通过一测力传感器与三维工作台基座上的固定横梁串联并刚性联接。力传感器通过记录压应力变化得出被测流体的抗压强度，从而得出电流变液流变特性。该装置能测量出电流变液在准静态下的挤压力学性能。但装置较为复杂、精细，由于测试过程中某些配方的液体推进剂处于高电压状态，可能发生爆炸，在发生爆炸后容易导致整个系统的破坏，同时被测流体与外界相连，存在安全隐患。
[0005]专利CN200420041593.8公开了“一种电流变液静态剪切屈服强度测试装置”该装置电极板组由两个相互平行的正极板和负极板构成，负极板通过绝缘隔板与滑块粘帖在一起构成一个可动负极块，并放置在滑槽滚珠上。可动负极板块上安装有力传感器，加载螺杆将力作用在力传感器上，并带动负极板，使得负极板块与正极板间产生平行运动。将电流变液充与正、负电极板之间，将正、负电极分别与可调高压电源的正、负极相连，通过调节高压电源的电压改变施加在电流变液的电场强度。装置可直接得到被测电流变液的剪切屈服强度。但装置结构复杂，小部件较多，且需要手工近距离操作，在发生可能的危害后，容易造成较大的装置的破坏和操作人员的伤害。
【发明内容】
[0006]为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种易燃易爆液体电流变特性测试装置及测试方法。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括进气阀、密封舱、电极板、储液室、1#电磁阀、矩形流道、2 #电磁阀、液盘、精密天平、出气阀，储液室和液盘、精密天平分别固定在密封舱内，储液室位于液盘与精密天平的上方，储液室的流道上设有1#电磁阀和2 #电磁阀，两电磁阀之间的流道段由电极板与绝缘隔板组成矩形流道，精密天平与数据采集电脑相连接；密封舱为长方体结构，侧壁上有密封舱门，与密封舱门相对的侧壁下部有出气阀，密封舱顶部设有进气阀与氦气瓶连接，压力传感器安装在密封舱后侧壁上。
[0008]—种根据所述易燃易爆液体电流变特性测试装置进行测试的方法，其特征在于包括如下步骤:
[0009]步骤1.将分散介质和添加剂加入液体推进剂中，并将其充分混合，以保证液体组分均匀，按照试验应力水平及平行性试验的要求，计算单次试验所需电流变液的量，每个应力水平至少需三组有效的试验数据；
[0010]步骤2.将待测电流变液按照计算所需的量加入储液室中，检查1#电磁阀、2 #电磁阀是否处于关闭状态，确保溶液不漏出，关闭密封舱门；
[0011]步骤3.关闭密封舱的出气阀，通入0.5MPa压力的氦气，等待10分钟后检查密封舱的气密性；然后从进气阀缓慢通入氦气10分钟，将密封舱内气体排出，试验开始前将进气阀和出气阀关闭，以保证气密性；
[0012]步骤4.打开1#电磁阀使待测液缓慢流入矩形流道，给电极板通入较高的电压使待测液发生电流变效应，打开2#电磁阀，缓慢降低电压，直到有流体流出，记录流出时电极板两端的电压和电流；
[0013]步骤5.关闭测试装置，保存试验数据，电极板两端电压计算板间的电场强度；
[0014]步骤6.取步骤I中制作的待测电流变液，改变施加在电流变液上的应力水平，即储液室中待测液的容量，重复步骤2?步骤5过程，记录不同应力水平下的临界电场强度；
[0015]步骤7.根据应力水平和临界电场强度绘出电场强度和屈服应力的对应关系，得到测试电流变液的电流变特性；
[0016]步骤8.电流变测试试验完成，拆卸试验装置以备下次试验使用。
[0017]有益效果
[0018]本发明提出的一种易燃易爆液体电流变特性测试装置及测试方法，是基于电流变液在高压电场下变为凝相的基本特性，来确定流体的电流变特性。测试装置通过增加密封舱和充入氦气提高了试验的安全性，且测试装置结构简单，成本低，易于加工，能方便测试易燃易爆流体的电流变特性。其具体优点如下:
[0019]测试装置装配有密封舱，在密封舱内进行试验使液体推进剂与人和环境不直接接触，避免了液体推进剂剧毒的特性和强腐蚀的特性对操作人员和其它设备的危害。
[0020]测试装置在试验前向密封舱内充入惰性气体将密封舱内的空气排出，避免液体推进剂与空气在高电压下接触发生爆炸所引发的事故，增加了测试试验的安全性。
[0021]测试装置结构简单，成本低，操作安全可靠，方便用于测试易燃易爆液体的电流变特性。
【附图说明】
[0022]下面结合附图和实施方式对本发明一种易燃易爆液体电流变特性测试装置及测试方法作进一步详细说明。
[0023]图1为本发明的易燃易爆液体电流变特性测试装置示意图。
[0024]图中:
[0025]1.进气阀2.储液室3.密封舱4.1#电磁阀5.矩形流道6.电极板7.2#电磁阀8.液盘9.精密天平10.出气阀11.