一種激波管實驗裝置的製作方法

2023-12-04 22:24:21 2

本發明涉及實驗器材技術領域，尤其涉及一種激波管實驗裝置。

背景技術：

在當前研究中，化學激波管能提供恆溫恆壓反應環境，是進行燃料氧化研究的理想反應器。實驗時先在高壓段內充入驅動氣體(氦氣，氮氣等)，低壓段充入實驗可燃氣體，在達到一定壓差後，膜片破裂從而產生激波，激波經過低壓段壓力傳感器到達光學窗口，經端面反射形成反射激波，反射後的區域能夠提供高溫高壓的實驗環境。

現有技術常用的激波管，僅在實驗段端面對應的外管壁上設置了三個直徑為10mm的觀察孔，該觀察孔並不能全面地觀察到實驗段的整體情況；壓力傳感器和壓力傳感器固定裝置多為金屬連接，氣密性不佳；且每實驗一次膜片就會破裂，再次進行實驗必須更換膜片，在更換膜片時，夾膜裝置過重容易掉落。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種激波管實驗裝置，解決現有技術實驗裝置不便於觀察，氣密性不佳，夾膜裝置過重易掉落損壞的問題。

為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案：

本發明一種激波管實驗裝置，該激波管通過管體固定裝置安裝在所述光學平臺和支撐架上，所述激波管包括實驗段、低壓段和高壓段，所述實驗段、低壓段和高壓段順次排列，激波管的兩端安裝有激波管端蓋，所述低壓段上設置有壓力傳感器、混合氣室和分接頭，所述低壓段和高壓段之間為中壓段，所述中壓段上設置有分子泵抽氣段和夾膜裝置；

所述實驗段包括實驗段管體，所述實驗段管體的前後側壁上對稱設置有觀察窗口，設置有光學窗口底座，所述光學窗口底座上安裝有第一透視玻璃；實驗段管體的側面上設置有圓形鏡筒蓋，所述圓形鏡筒蓋內安裝有第二透視玻璃；

所述壓力傳感器包括pcb壓力傳感器，所述pcb壓力傳感器通過壓力傳感器壓蓋連接在第一連接件上，pcb壓力傳感器與所述第一連接件配合的下方臺階定位面之間設置有銅環，所述第一連接件通過第二連接件安裝在激波管的管體上，所述第一連接件和第二連接件配合的平面上設置有密封圈；

所述夾膜裝置包括兩側的連接用法蘭，兩個所述法蘭中間設置有夾膜託，所述夾膜託上設置有中壓段管體，所述中壓段管體的兩側對稱安裝有膜片，所述膜片和所述法蘭之間設置有固定板。

進一步的，所述觀察窗口包括光學窗口底座，所述光學窗口底座焊接在所述實驗段管體上，光學窗口底座上安裝有第一透視玻璃。

再進一步的，所述光學窗口底座與所述第一透視玻璃相匹配且具體設置為方形。

再進一步的，所述第一透視玻璃的材料採用石英。

再進一步的，所述第一透視玻璃形成的可視窗口尺寸為長為150mm,寬為10mm。

再進一步的，所述第二透視玻璃的結構設計為t型，第二透視玻璃的材料採用石英。

再進一步的，所述第二連接件的上表面上設置有u型槽，所述密封圈採用o型密封圈，所述o型密封圈放置在所述u型槽內用於密封。

再進一步的，所述光學平臺和支撐架的高度一致，且高度值為600～1300mm。

再進一步的，所述管體固定裝置包括第一固定組件和第二固定組件，所述第二固定組件固定在所述光學平臺和支撐架的頂面上，所述第一固定組件的下方設置為t型結構並滑動連接在所述第二固定組件的t型槽內，第一固定組件的上方設置為c型槽用於固定激波管的管體。

與現有技術相比，本發明的有益技術效果：

本發明一種激波管實驗裝置，包括放置在光學平臺上的實驗段，從左向右依次為低壓段、中壓段和高壓段，其中，實驗段的實驗段管體的前後側壁上對稱設置有觀察窗口，該觀察窗口的設計可以觀察到整個實驗段的情況，可以看到反射激波在運動的過程中出現衰減的問題；壓力傳感器的第一連接件和第二連接件配合的平面上設置有o型密封圈，與現有技術金屬面配合相比，其密封程度高，氣密性更好；夾膜裝置上設置有夾膜託，夾膜託通過螺栓與兩側的法蘭相固定連接，可以防止夾膜裝置的掉落。本發明構思巧妙，結構緊湊，安裝方便快捷，使用更加安全穩定，便於觀測實驗效果。

附圖說明

下面結合附圖說明對本發明作進一步說明。

圖1為本發明激波管實驗裝置主視圖；

圖2為本發明實驗段結構示意圖；

圖3為本發明傳感器結構示意圖；

圖4為本發明夾膜裝置結構示意圖；

圖5為本發明管體固定裝置結構示意圖；

附圖標記說明：1、實驗段；1-1、實驗段管體；1-2、光學窗口底座；1-3、第一透視玻璃；1-4、第二透視玻璃；1-5、圓形鏡筒蓋；2、壓力傳感器；2-1、pcb壓力傳感器；2-2、壓力傳感器壓蓋；2-3、密封圈；2-4、第一連接件；2-5、第二連接件；2-6、銅環；3、混合氣室；4、分接頭；5、低壓段；6、分子泵抽氣段；7、夾膜裝置；7-1、法蘭；7-2、固定板；7-3、膜片；7-4、夾膜託；7-5、中壓段管體；8、高壓段；9、光學平臺；10、激波管端蓋；11、支撐架；12、管體固定裝置；12-1、第一固定組件；12-2、第二固定組件。

具體實施方式

如圖1所示，一種激波管實驗裝置，該激波管通過管體固定裝置12安裝在所述光學平臺9和支撐架11上，所述激波管包括實驗段1、低壓段5和高壓段8，所述實驗段1、低壓段5和高壓段8順次排列，激波管的兩端安裝有激波管端蓋10，所述低壓段5上設置有壓力傳感器2、混合氣室3和分接頭4，所述低壓段5和高壓段8之間為中壓段，所述中壓段上設置有分子泵抽氣段6和夾膜裝置7；

如圖2所示，所述實驗段1包括實驗段管體1-1，所述實驗段管體1-1的前後側壁上對稱設置有觀察窗口，設置有光學窗口底座1-2，所述光學窗口底座1-2上安裝有第一透視玻璃1-3；實驗段管體1-1的側面上設置有圓形鏡筒蓋1-5，所述圓形鏡筒蓋1-5內安裝有第二透視玻璃1-4；

如圖3所示，所述壓力傳感器2包括pcb壓力傳感器2-1，所述pcb壓力傳感器2-1通過壓力傳感器壓蓋2-2連接在第一連接件2-4上，pcb壓力傳感器2-1與所述第一連接件2-4配合的下方臺階定位面之間設置有銅環2-6，所述第一連接件2-4通過第二連接件2-5安裝在激波管的管體上，所述第一連接件2-4和第二連接件2-5配合的平面上設置有密封圈2-3；

如圖4所示，所述夾膜裝置7包括兩側的連接用法蘭7-1，兩個所述法蘭7-1中間設置有夾膜託7-4，所述夾膜託7-4上設置有中壓段管體7-5，所述中壓段管體7-5的兩側對稱安裝有膜片7-3，所述膜片7-3和所述法蘭7-1之間設置有固定板7-2。

具體來說，如圖2所示，所述觀察窗口包括光學窗口底座1-2，所述光學窗口底座1-2焊接在所述實驗段管體1-1上，光學窗口底座1-2上安裝有第一透視玻璃1-3。

所述光學窗口底座1-2與所述第一透視玻璃1-3相匹配且具體設置為方形；所述第一透視玻璃1-3的材料採用石英，所述第一透視玻璃1-3形成的可視窗口尺寸為長為150mm,寬為10mm。

所述第二透視玻璃1-4的結構設計為t型，第二透視玻璃1-4的材料採用石英。

所述第二連接件2-5的上表面上設置有u型槽，所述密封圈2-3採用o型密封圈，所述o型密封圈放置在所述u型槽內用於密封。

所述光學平臺9和支撐架11的高度一致，且高度值為600～1300mm。

如圖5所示，所述管體固定裝置12包括第一固定組件12-1和第二固定組件12-2，所述第二固定組件12-2固定在所述光學平臺9和支撐架11的頂面上，所述第一固定組件12-1的下方設置為t型結構並滑動連接在所述第二固定組件12-2的t型槽內，第一固定組件12-1的上方設置為c型槽用於固定激波管的管體。

本發明的工作過程如下：

具體來說，本發明的激波管的管體整體採用304不鏽鋼管，內徑75mm，外徑95mm。整個管體共分為四段：高壓段，長2.5m，實驗時用於充入驅動氣體；夾膜段，長0.1m，膜片夾持結構；低壓段，長4.5m，實驗時用於充入被驅動氣體；實驗段，長0.5m，管體上面及側面分布光學測量窗口和壓力測量窗口，用於測量壓力和光信號；任何相鄰的兩段管之間通過法蘭螺栓連接，法蘭的凹凸面尺寸和方向保持一致，便於雙膜實驗的轉換以及維護更換；激波管的實驗段採用高精度光學平臺支撐，低壓段、中壓段和高壓段採用支撐架支撐，光學平臺和支撐架保持等高，可以為激波管提供一個較為精準的水平工作面，以使管體保證很高的線性度和同軸度，激波管的管體固定在管體固定裝置上，通過第一固定組件和第二固定組件的t型槽滑動連接，使得整個管體可以很方便的沿著管徑方向移動。在高、低壓段之間夾有兩道膜片，中壓段的壓力為高、低壓段壓力的平均值。當高壓段充氣完成後，兩道膜所受的壓差均為高、低壓段壓差的一半，未達到破膜壓力；破膜時，將中壓段抽真空，高壓段與中壓段之間的膜片先破裂，之後低壓段與中壓段的膜片的壓差迅速上升，當大於破膜壓力時，該膜片立即破裂，在低壓段形成激波，使低壓段達到高溫高壓的實驗環境要求。

以上所述的實施例僅是對本發明的優選方式進行描述，並非對本發明的範圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護範圍內。