一種具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置，包括壓力振蕩機構、試驗艙和設置于兩者之間的氣體調節箱。壓力振蕩機構包括曲軸和若干個活塞筒；該活塞筒內設置可做往復運動的活塞桿、止推桿；活塞桿與止推桿之間、止推桿與活塞筒之間均設置有彈簧。曲軸和活塞桿通過連桿軸頸和連桿連接；曲軸的一端通過聯軸器連接電動機，另一端固定有軸套。試驗艙的側板上設置有進氣管和出氣管；該出氣管從氣體調節箱一側的通孔中穿過；氣體調節箱遠離試驗艙的一端設置有若干個第一圓形出氣孔。采用上述結構，止推桿可周期間歇性封堵該第一圓形出氣孔，實現試驗艙內的壓力振蕩和振蕩頻率的調整、氣密性好、且能適用高壓、易加工、試驗精度高，維修方便。
【專利說明】一種具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置【技術領域】
[0001]本發明涉及一種試驗裝置，可應用于內燃機、火箭發動機、燃氣輪機、鍋爐和噴氣技術等研究領域；特別是一種具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置。
【背景技術】
[0002]發動機是將燃料燃燒釋放的化學能轉化為可利用機械能的裝置，燃料霧化與燃燒是非常復雜的物理化學過程，它包含傳熱、傳質、流體流動和化學動力學反應等同時進行的過程，該過程對發動機性能特別是燃燒不穩定性影響非常大，燃燒不穩定性在每個發動機研制過程中都會遇到，所有類型的燃燒不穩定性都是以燃燒室室壓振蕩來表征的，所以壓力振蕩環境下的燃料的霧化、燃燒機理研究在發動機研制過程中具有重要意義，其中壓力振蕩環境下的燃料噴注霧化、蒸發燃燒試驗研究是發動機研制過程的關鍵環節，通過壓力振蕩環境下的燃料霧化、燃燒試驗，獲得氣液噴注霧化、蒸發燃燒特性及其對壓力振蕩的響應規律，從而準確把握燃料霧化、燃燒過程及其規律，揭示發動機不穩定燃燒的產生的主要激勵機理，對于抑制燃燒不穩定性，提高發動機性能具有重要意義。
[0003]在壓力振蕩試驗中，壓力振蕩裝置是至關重要的設備。根據熱力學理想氣體狀態方程Ρ = 可知，改變封閉容器氣體壓強的方法有三種，即:1、改變封閉氣體的溫度。2、改變封閉氣體體積。3、改變封閉氣體密度或者質量。第一種方法通過氣體溫度的變化來改變其壓強變化，壓力振蕩的范圍和頻率取決于溫度變化的范圍和頻率，這種辦法實現起來不是很容易。第二種方法通過改變氣體的體積來達到改變封閉氣體壓強的目的，這種方法雖然氣密性容易保證，但是氣體的壓縮和膨脹需要大功率的動力設備，實現起來也比較困難。第三種方法通過不斷的充放氣來使氣體壓強發生變化，這種方法實現起來比較簡單。
[0004]現有的通過第三種方法來`實現壓力振蕩的方法有兩種，一種是旋轉式換向閥，其特征是在轉子上設計若干個通孔，通過轉子的旋轉使得氣體管路接通和斷開，實現氣流的快速轉換，從而實現試驗艙內的壓力振蕩；另一種是齒輪式換向閥，即通過高速旋轉齒輪的輪齒間歇性堵住和打開氣體管路氣口，從而實現試驗艙內的壓力振蕩。
[0005]以上兩種方法雖然結構簡單，需要動力小，但是轉子或齒輪由于本身結構特征，在與氣體管路接觸時，不能實現完全密封，即使在部件機械加工精度較高的情況下，也不能避免工作過程中的漏氣現象，實驗精度低，而且試驗壓力越高，試驗效果越差，高壓基本不能使用；另外，由于該壓力振蕩結構直接和試驗艙連接，如果出現故障，必須停止試驗艙，維修、更換較不方便。
【發明內容】
[0006]本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種頻率可控、氣密性好、能適用高壓、易加工、試驗精度高，維修方便的具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置。
[0007]為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是: 一種具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置，包括壓力振蕩機構、試驗艙和設置于兩者之間的氣體調節箱；所述試驗艙的側板上設置有進氣管和出氣管；所述氣體調節箱靠近試驗艙的一端設置有一通孔，所述出氣管從該通孔中穿過；氣體調節箱遠離試驗艙的一端設置有若干個第一圓形出氣孔；所述壓力振蕩機構運動時可周期間歇性封堵該第一圓形出氣孔。
[0008]所述壓力振蕩機構包括曲軸和若干個活塞筒；該活塞筒內設置有可做往復運動的活塞桿和止推桿；該止推桿運動時可封堵第一圓形出氣孔；所述活塞桿與止推桿之間、止推桿與活塞筒之間均設置有彈簧；所述曲軸和活塞桿通過連桿軸頸和連桿連接；所述曲軸的一端通過聯軸器連接有電動機，另一端固定有軸套。
[0009]所述氣體調節箱遠離試驗艙的外側設置有消聲箱；該消聲箱包括與氣體調節箱共用的第一圓形出氣孔，排氣管和與第一圓形出氣孔位置對應的第二圓形出氣孔；該第二圓形出氣孔允許活塞筒從中穿過。
[0010]所述止推桿靠近第一圓形出氣孔的端面的面積大于第一圓形出氣孔的面積。
[0011]所述活塞筒、連桿軸頸、連桿、活塞桿與止推桿的數量均為三個。
[0012]所述第一圓形出氣孔和第二圓形出氣孔數量均為三個。
[0013]所述氣體調節箱和消聲箱為一體結構，帶有第一圓形出氣孔的側板為設置在該一體結構中的擋板。
[0014]本發明采用上述結構后，上述止推桿可周期間歇性地封堵氣體調節箱上的第一圓形出氣孔，使得試驗艙內的氣流快速轉換，從而實現試驗艙內的壓力振蕩；通過調整電動機轉速或第一圓形出氣孔及止推桿等的數量，可實現壓力振蕩頻率的調整。止推桿靠近第一圓形出氣孔的端面的面積大于第一圓形出氣孔的面積，故在電動機和彈簧等的推動下，可實現完全密封，密封性好，試驗精度高，能適用高壓情況；而且對止推桿、氣體調節箱等部件的加工要求不高，易加工，另該振蕩機構設置在試驗艙外側，易維修、更換，在關閉出氣管上的氣體調節閥后，試驗艙內環境不受影響，可快速恢復試驗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置的結構示意圖；
圖2是本發明中振蕩機構(不含消聲箱)的內部結構示意圖；
圖3是本發明中曲軸的示意圖；
圖4是本發明中連桿的示意圖；
圖5是本發明中活塞筒的示意圖；
圖6是本發明中止推桿的示意圖；
圖7是本發明中活塞桿的示意圖；
圖8是本發明中氣體調節箱、消聲箱俯視圖及沿消聲箱A-A面的剖視圖。
[0016]其中有:1.壓力振蕩機構；2.氣體調節箱；3.試驗艙；4.軸套；5.曲軸；6.聯軸器；7.電動機；8.活塞桿；9.彈簧；10.止推桿；11.進氣管；12.消聲箱；13.出氣管；14.活塞筒；15.連桿；16.連桿軸頸；17.第一圓形出氣孔；18.第二圓形出氣孔；19.排氣管；20.端面。【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和具體優選實施方式對本發明作進一步詳細的說明。
[0018]如圖1所示，一種具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置，包括壓力振蕩機構1、試驗艙3和兩者之間設置的箱體；箱體內軸向設置的一塊擋板將該箱體分割為氣體調節箱2和消聲箱12 ;試驗艙3的側板上設置有進氣管11和出氣管13 ;所述氣體調節箱2靠近試驗艙的一端設置有一通孔，所述出氣管13從該通孔中穿過；上述擋板上設置有3個第一圓形出氣孔17 ;見圖2所示，所述壓力振蕩機構I運動時可周期間歇性封堵該第一圓形出氣孔17。
[0019]如圖2所示,所述壓力振蕩機構I包括曲軸5 (具體見圖3所示)和3個活塞筒14(具體見圖5所示)；該活塞筒14內設置有可做往復運動的活塞桿8 (具體見圖7所示)和止推桿10 (具體見圖6所示)；該止推桿10運動時可封堵第一圓形出氣孔17 ;所述活塞桿8與止推桿10之間、止推桿10與活塞筒14之間均設置有彈簧9 ;所述曲軸5和活塞桿8通過連桿軸頸16和連桿15 (具體見圖4所示)連接；所述曲軸5的一端通過聯軸器6連接有電動機7，另一端固定有軸套4。
[0020]上述壓力振蕩機構I也可以為可周期間歇性封堵第一圓形出氣孔17的換向閥門，如轉子或齒輪換向閥，但每個轉子或齒輪的面積均應大于該第一圓形出氣孔17的面積，這種改動也在本發明的保護范圍之內。
[0021]上述消聲箱12上，設置有排氣管19和與第一圓形出氣孔17位置對應的第二圓形出氣孔18 ;該第二圓形出氣孔18允許活塞筒14從中穿過。
[0022]上述止推桿10靠近第一圓形出氣孔17的端面20的面積大于第一圓形出氣孔17的面積。
[0023]試驗時，首先向試驗艙3內充注所需條件的氣體，待試驗艙3內壓強達到并穩定在預定值后，接通電源，電動機7帶動曲軸5左右擺動，曲軸5通過連桿15帶動活塞桿8在活塞筒14內做往復式運動。打開并調整出氣管13上的氣體調節閥門，使得進氣管11和排氣管19的流量相等(因氣體調節箱2體積遠小于試驗艙3的體積，故在打開出氣管13上的氣體調節閥時，試驗艙3內的壓強變化很小或基本不變)，當曲軸5上的連桿軸頸16轉向靠近活塞筒14 一端時，活塞桿8通過彈簧9推動止推桿10向右運動，兩個彈簧9均被壓縮，使止推桿10端頭緊貼氣體調氣箱2壁面(即擋板)，堵住壁面上的第一圓形出氣孔17，停止放氣；當曲軸5上的連桿軸頸16轉向遠離活塞筒14 一端時，兩彈簧9伸張，在彈簧9的作用下，止推桿10端面20和氣體調節箱2壁面分開，第一圓形出氣孔17開始放氣。
[0024]當連桿軸頸16再次轉向靠近活塞筒14 一端時，將重復以上動作，這樣就使得止推桿10端面20和氣體調節箱2壁面周期性的貼緊和分開，從而使得第一圓形出氣孔17間歇性堵住和打開，實現對試驗艙3內氣體質量的振蕩變化，從而引起試驗艙3內氣體壓強的振蕩變化。
試驗時，可通過調整電動機7的轉速或調整連桿軸頸16、活塞筒14、連桿15、活塞桿8、止推桿10、第一圓形出氣孔17和第二圓形出氣孔18的數量，以達到所需要的振蕩頻率；故活塞筒14、連桿15、活塞桿8、止推桿10、第一圓形出氣孔17和第二圓形出氣孔18的數量設置的變化，均在本發明的保護范圍之內，止推桿10在端面20面積大于第一圓形出氣孔17的情況下，也可以為方形或長方形，但不限于此。[0025]另外，在止推桿10的端面20、第一圓形出氣孔17和第二圓形出氣孔18處加裝密封材料，消聲箱12的消聲效果將更好，能為試驗者提供一個相對較為安靜的工作環境。
【權利要求】
1.一種具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置，其特征在于:包括壓力振蕩機構(I)、試驗艙(3)和設置于兩者之間的氣體調節箱(2);所述試驗艙(3)的側板上設置有進氣管(11)和出氣管(13);所述氣體調節箱(2)靠近試驗艙(3)的一端設置有通孔，所述出氣管(13)從該通孔中穿過；氣體調節箱(2)遠離試驗艙(3)的一端設置有若干個第一圓形出氣孔(17);所述壓力振蕩機構(I)運動時可周期間歇性封堵該第一圓形出氣孔(17)。
2.根據權利要求1所述的具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置，其特征在于:所述壓力振蕩機構(I)包括曲軸(5)和若干個活塞筒(14);該活塞筒(14)內設置有可做往復運動的活塞桿(8)和止推桿(10);該止推桿(10)運動時可封堵第一圓形出氣孔(17);所述活塞桿(8 )與止推桿(10 )之間、止推桿(10 )與活塞筒(14)之間均設置有彈簧(9 );所述曲軸(5 )和活塞桿(8)通過連桿軸頸(16)和連桿(15)連接；所述曲軸(5)的一端通過聯軸器(6)連接有電動機(7 )，另一端固定有軸套(4 )。
3.根據權利要求2所述的具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置，其特征在于:所述氣體調節箱(2)遠離試驗艙(3)的外側設置有消聲箱(12);該消聲箱(12)包括與氣體調節箱(2)共有的第一圓形出氣孔(17)，排氣管(19)和與第一圓形出氣孔(17)位置對應的第二圓形出氣孔(18);該第二圓形出氣孔(19)允許活塞筒(14)從中穿過。
4.根據權利要求2所述的具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置，其特征在于:所述止推桿(10)遠離曲軸(5)的一端伸出活塞筒(14)，該端的端面(20)面積大于第一圓形出氣孔(17)的面積。
5.根據權利要求2所述的具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置，其特征在于:所述活塞筒(14)、連桿軸頸(16)、連桿(15)、活塞桿(8)與止推桿(10)的數量均為三個。
6.根據權利要求3所述的具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置，其特征在于:所述第一圓形出氣孔(17)和第二圓形出氣孔(18)數量均為三個。
7.根據權利要求3所述的具有可控頻壓力振蕩機構的試驗裝置，其特征在于:所述氣體調節箱(2)和消聲箱(12)為一體結構，帶有第一圓形出氣孔(17)的側板為設置在該一體結構中的擋板。
【文檔編號】G01M15/00GK103487254SQ201310321550
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月29日 優先權日:2013年7月29日
【發明者】聶萬勝, 安紅輝, 豐松江, 蘇凌宇, 何浩波, 侯志勇, 車學科, 田希暉, 鄭剛, 馮偉, 尹婷 申請人:中國人民解放軍裝備學院