CN102398778A - 一种用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置和工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风蚀实验测试领域，具体为一种用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置和工艺。该装置设有装料罐、进粉口、出粉口、弥散腔、气压平衡通道、聚四氟乙烯塑料密封件、气压分流平衡腔、滚筒、进气口、粉末输送通道、粉末直径流动束缚孔板等，在滚筒的可控匀速转动下，各个小孔中的粉末先后进入滚筒上对应的小凹槽中，到达粉末输送通道。在粉末输送通道与出粉口设置弥散腔，弥散腔与输送通道相切。粉末进入弥散腔内，在气流的带动下做圆周运动，并弥散均匀化，由出粉口送出的粉末连续均匀。本发明可以输送超细粉末，进行定量化送粉，送粉速率可以精确达到1g/min，满足风蚀实验测试的送粉要求，可以改变送粉速率，并实现每次输送粉末的定量化控制。

Description

一种用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置和工艺

技术领域

本发明涉及风蚀实验测试领域，具体为一种用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置和工艺。

背景技术

随着科技的发展和现代化的要求，飞机广泛应用于民用运输、科学研究，还是重要的现代化军事武器。所以，保证飞机在使用过程中的安全稳定是极其重要的。在飞行过程中，高速气流夹杂着砂子直接撞击飞机机翼及其外表面，对其产生风蚀作用，形成麻点和凹坑。风蚀对飞机的性能主要有以下不利影响：①降低飞机的机械强度，同时增大机翼材料表面粗造度，大大降低机翼的抗疲劳强度和提高机翼材料表面风阻。②风蚀破坏机翼表面的保护层，也使金属直接暴露在空气中，大大降低了抗腐蚀性能。

风蚀作用降低了飞机的使用寿命和安全性。所以在飞机进入实际应用前对其进行风蚀实验测试是非常有必要的。风蚀实验测试需要专用送粉器来模拟风沙对其实际的撞击作用。目前市场上的送粉器主要有刮吸式送粉器、刮板式送粉器、螺旋式送粉器等。

刮吸式送粉器依于气体气动学原理，主要由存储粉末的漏斗状容器、转盘、吸块、吸块座、载流气体入口组成，转盘上刻有一定宽度的环形沟槽，由电机带动转动，刮板将粉末推进到转盘的环形沟槽内，被输送的粉末会在环形沟槽中均匀分布。粉末的输送量由刮板的形状和尺寸和转盘的转速决定，粉末输送速率为1～150g/min。但其只能输送干粉，且对粉末的流动性要求很高，只能输送粉末粒度大于20μm的粉末。

螺旋式送粉器基于机械学原理，由存储粉末的仓斗、螺旋杆及圆管、混合器、振动器等组成。螺旋杆至于仓斗的底部，打散处于螺纹中间的粉末，并将粉末传送到混合器中，混合器中的载流气体将粉末以流体的形式送出，粉末的输送速度由电机带动的螺杆的转速决定。这种粉末器能输送尺寸大于15μm的干湿粉末，粉末的输送速率10～150g/min。

刮板式送粉器根据机械力学原理，主要由料斗、漏粉孔、转盘、接粉斗、输送管等构成。粉末由漏斗经漏粉孔流到转盘上，形成堆积。当转盘转动时，刮板就会将粉末不断刮下流入接粉斗。在重力和压缩空气的共同作用下，通过输送管将粉末送出。送粉速率由送粉器尺寸和粉盘的转速决定，可以达到较宽范围的连续精确调节粉量，但其要求粉末具有良好的球性和流动性，粒径大于20μm。

此外，还有毛细管送粉器，主要由超声波发生器，一个带漏斗的毛细管组成。电源驱动超声波产生超声波震动存储在毛细管内的粉末，然后由重力场传送粉末。其送粉速度可以小于1g/min，且可以输送粒径小于1μm的粉末，但其传输速率不可控。

上述送粉器中，只有毛细管送粉器最小送粉速度能达到1g/min以下，但其速度不可控。刮板式和吸刮式最小送粉速度能达到1g/min，但其不能实现连续送粉。螺旋式送粉器可以连续均匀定量送粉，但其最小送粉速度为10g/min。而在飞机的风蚀实验测试中，要求送粉器能达到送粉速率为1g/min的连续均匀送粉。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置和工艺，解决现有技术中存在的飞机风蚀实验测试中要求送粉器能达到送粉速率为1g/min以下的连续均匀送粉的问题。

本发明的技术方案是：

一种用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置，该装置设有装料罐、进粉口、出粉口、弥散腔、气压平衡通道、聚四氟乙烯塑料密封件、气压分流平衡腔、滚筒、进气口、粉末输送通道、粉末直径流动束缚孔板，具体结构如下：

装料罐与进粉口连接，进粉口中设有粉末直径流动束缚孔板，进粉口与滚筒之间通过粉末直径流动束缚孔板相通，滚筒表面包裹一层聚四氟乙烯塑料密封件，进粉口与滚筒的接触部分采用聚四氟乙烯塑料密封件密封，在滚筒底部的聚四氟乙烯塑料密封件中开一条通孔，作为粉末输送通道；粉末输送通道两端分别与气压分流平衡腔和弥散腔连通，弥散腔与出粉口连通，气压分流平衡腔上设有进气口。

所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置，弥散腔与滚筒正向相切，弥散腔与粉末输送通道和出粉口切向连接。

所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置，气压分流平衡腔与装料罐之间通过气压平衡通道相通。

所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置，粉末直径流动束缚孔板上开有四个小孔，滚筒表面上有16个均匀排布的小凹槽，每四个小凹槽为一组，在一个圆周上等距分布；每组小凹槽对应粉末直径流动束缚孔板的一个小孔，小凹槽与小孔在同一竖直轴线上。

所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置，当滚筒转动时，每个小孔分别对应滚筒上的四个小凹槽；小孔孔径为0.5-1.5mm，小凹槽为圆形凹槽，其直径为0.5-2.0mm，深度0.5-2.0mm。

一种利用所述装置的用于飞机风蚀实验测试的送粉工艺，装料罐中储存的粉末从进粉口中，在滚筒的可控匀速转动下，经过粉末直径流动束缚孔板，各个小孔中的粉末先后进入滚筒上对应的小凹槽中；由于小凹槽不在同一直线上，每次仅有一个小凹槽进粉，保证1g/min以下粉末输送速度，同时在粉末到达弥散腔中时，粉末更易被气流弥散均匀化，使粉末输送更加均匀连续；

粉末进入小凹槽后，在滚筒的转动下，小凹槽中的粉末先后进入粉末输送通道；在粉末输送通道中，粉末在从进气口进入的气流作用下，进入弥散腔；在粉末输送通道与出粉口之间设置弥散腔，弥散腔与粉末输送通道和出粉口相切；由于弥散腔与滚筒正向相切，粉末进入弥散腔中，在气流的带动下做匀速圆周运动，达到弥散均匀化的效果；粉末在弥散腔中旋转弥散均匀化后，在后面气流的冲击作用下，从出粉口连续均匀送出。

所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉工艺，粉末直径流动束缚孔板上的小孔直径可调，以此来改变粉末输送速率，同时对于输送粉末起到过滤大颗粒的作用。

所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉工艺，送粉速率由滚筒的转速和粉末直径流动束缚孔板上小孔的孔径大小决定；在孔径大小固定的条件下，送粉速率与转速成正比；粉末直径流动束缚孔板的小孔孔径在0.5-1.5mm范围内，滚筒转速在5-10转/min范围内，小凹槽为圆形凹槽，其直径为0.5-2.0mm，深度0.5-2.0mm，进气口进入的气流压力为0.1-0.2MPa。

所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉工艺，气流由进气口进入气压分流平衡腔中，在气压分流平衡腔中的气流分为两支，一支接入装料罐，给粉末一个向下的冲击力，使粉末更顺畅的流入进粉口；另一支进入粉末输送通道，将粉末输送到弥散腔。

所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉工艺，在粉末输送通道与出粉口之间添加弥散腔，这使滚筒的间断送粉变得连续均匀稳定化；其中，气流不仅起到输送的作用，还使粉末在弥散腔中的分布均匀，从而使从出粉口送出的粉末均匀稳定。

本发明的有益效果是：

1、本发明用于飞机风蚀实验测试的送粉器，送粉器可以输送超细粉末，进行定量化送粉，可以实现送粉速率精确达到1g/min的连续定量均匀送粉，满足风蚀实验测试的送粉要求。此外送粉速率连续可控，且可以进行混合送粉。

2、本发明装料罐与进粉口通过法兰连接，进粉口由粉末直径流动束缚孔板组成，粉末直径流动束缚孔板上有四个小孔，以保证进行微量和定量送粉。滚筒表面由一定厚度的聚四氟乙烯塑料包裹，进粉口与滚筒正向相切，包裹滚筒的聚四氟乙烯塑料对其起密封的作用。在滚筒底部的聚四氟乙烯塑料中开一条通孔，作为粉末输送通道。粉末输送通道两头连接气压分流平衡腔和弥散腔，弥散腔中的气流对粉末不仅起输送作用，还起到使粉末弥散均匀分布的作用。弥散腔与出粉口连通，在压缩空气的作用下，粉末处于弥散状态通过输送管将粉末均匀和连续送出。

3、本发明在滚筒的可控匀速转动下，各个小孔中的粉末先后进入滚筒上对应的小凹槽中，到达粉末输送通道。在输送通道与出粉口设置弥散腔，弥散腔与输送通道相切。粉末进入弥散腔内，在气流的带动下做圆周运动，并弥散均匀化，这使最终由出粉口送出的粉末连续均匀。

4、本发明通过改变粉末直径流动束缚孔板上孔径的大小和精确控制滚筒的转速，可以改变送粉速率，并实现每次输送粉末的定量化控制。

附图说明

图1为送粉器的主视剖面图。

图2为进粉口中的粉末直径流动束缚孔板俯视图。

图3为左边第一孔进粉的主视剖面图。

图4为左边第二孔进粉的注视剖面图。

图中，1-装料罐；2-进粉口；3-出粉口；4-弥散腔；5-气压平衡通道；6-聚四氟乙烯塑料密封件；7-气压分流平衡腔；8-滚筒；9-进气口；10-粉末输送通道；11-粉末直径流动束缚孔板；12-小凹槽；13-小孔。

具体实施方式

如图1-2所示，本发明用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置，主要由装料罐1、进粉口2、出粉口3、弥散腔4、气压平衡通道5、聚四氟乙烯塑料密封件6、气压分流平衡腔7、滚筒8、进气口9、粉末输送通道10、粉末直径流动束缚孔板11等构成，具体结构如下：

装料罐1与进粉口2通过法兰连接，进粉口2中设有一个带有四个小孔13的粉末直径流动束缚孔板11，进粉口2与滚筒8之间通过粉末直径流动束缚孔板11相通，滚筒8表面包裹一层聚四氟乙烯塑料密封件6，进粉口2与滚筒8的接触部分采用聚四氟乙烯塑料密封件6密封，在滚筒8底部的聚四氟乙烯塑料密封件6中开一条通孔，作为粉末输送通道10。粉末输送通道10两端分别与气压分流平衡腔7和弥散腔4连通，弥散腔4与出粉口3连通，弥散腔4与滚筒8正向相切，弥散腔4与粉末输送通道10和出粉口3切向连接。气压分流平衡腔7与装料罐1之间通过气压平衡通道5相通，气压分流平衡腔7上设有进气口9。

粉末直径流动束缚孔板11上的四个小孔13中，滚筒8表面上有16个均匀排布的小凹槽12，每四个小凹槽12为一组，在一个圆周上等距分布。每组小凹槽12对应粉末直径流动束缚孔板11的一个小孔13，小凹槽12与小孔13在同一竖直轴线上。当滚筒8转动时，每个小孔分别对应滚筒8上的四个小凹槽12(见图3-4)。粉末直径流动束缚孔板11上的小孔13直径可以调节，可以改变并控制送粉速度。

工作时，装料罐1中储存的粉末从进粉口2中，经过粉末直径流动束缚孔板11进入滚筒8中的小凹槽12中。由于小凹槽12不在同一直线上，所以每次仅有一个小凹槽12进粉，这保证了小的进粉量。小的进粉量不仅保证小的粉末输送速度(1g/min以下)，同时在粉末到达弥散腔4中时，粉末更易被气流弥散均匀化，使粉末输送更加均匀连续。粉末进入小凹槽12后，在滚筒8的转动下，小凹槽12中的粉末先后进入粉末输送通道10。在粉末输送通道10中，粉末在从进气口9进入的气流作用下，进入弥散腔4。由于弥散腔4与滚筒8正向相切，粉末进入弥散腔4中做匀速圆周运动，达到弥散均匀化的效果。粉末在弥散腔4中旋转弥散均匀化后，在后面气流的冲击作用下，从出粉口3真空、控制送出。

如图2所示，粉末直径流动束缚孔板11上开有四个小孔13，粉末直径流动束缚孔板11上小孔13的孔径可以调节，以此来改变粉末输送速率，同时对于输送粉末起到过滤大颗粒的作用。

送粉速率由滚筒8的转速和粉末直径流动束缚孔板11上小孔13的孔径大小决定。在孔径大小固定的条件下，送粉速率与转速成正比。

气流由进气口9进入气压分流平衡腔7中，在气压分流平衡腔7中的气流分为两支，一支接入装料罐1，给粉末一个向下的冲击力，使粉末更顺畅的流入进粉口2；另一支进入粉末输送通道10，将粉末输送到弥散腔4。

在粉末输送通道10与出粉口3之间添加了弥散腔4，这使滚筒8的间断送粉变得连续均匀稳定化。其中，气流不仅起到输送的作用，还使粉末在弥散腔4中的分布更均匀，从而使从出粉口3送出的粉末也更加均匀稳定。

实施例1：

如图1所示，粉末在重力和气流冲击作用下进入进粉口2中。进粉口2中设有一个带有四个小孔的粉末直径流动束缚孔板11，为了实现小量细小粉末的输送，粉末直径流动束缚孔板11的孔径选为0.5mm，小凹槽为圆形凹槽，其直径为0.8mm，深度0.5mm。当粉末直径流动束缚孔板11上小孔13与滚筒8上对应的小凹槽12接合时，粉末落入小凹槽12中。滚筒8以5转/min转动，小凹槽12中的粉末随其转动，并最终进入粉末输送通道10。到达粉末输送通道10的粉末在外来气流的冲击作用，进入弥散腔4，气流压力选为0.12MPa。由于弥散腔4与粉末输送通道10相切，粉末进入弥散腔4后做匀速圆周运动，达到弥散均匀化的效果。此外不断有粉末从粉末输送通道10进入弥散腔4，使得弥散腔4的粉末能够连续化。弥散腔4起到将滚筒8的间断定量送粉连续均匀化的作用。最终粉末由与弥散腔4相切的出粉口3输出，达到定量连续均匀送粉的目的。经测定，在此种工艺条件下，送粉速度能精确达到0.5g/min。

实施例2：

如图1所示，粉末在重力和气流冲击作用下进入进粉口2中。为了提高送粉速度，先将粉末直径流动束缚孔板11的小孔孔径增大为0.8mm，小凹槽为圆形凹槽，其直径为1.2mm，深度0.8mm。当粉末直径流动束缚孔板11上小孔13与滚筒8上对应的小凹槽12接合时，粉末落入小凹槽12中。滚筒转速提高到8转/min，小凹槽12中的粉末随滚筒8转动，并最终进入粉末输送通道10。由于粉末直径流动束缚孔板11直径和滚筒8转速的增大，在一次转动中到达粉末输送通道10的粉末量也增多，且转动周期也降低。为了使粉末更顺畅的进入弥散腔4，且在弥散腔4中更好的弥散均匀化。将气流压力也增大为0.15MPa。经测定，在此种工艺条件下，送粉速度能精确达到0.8g/min。

实施例3：

如图1所示，将进粉口2的粉末直径流动束缚孔板11的孔径继续增大为1.0mm，小凹槽为圆形凹槽，其直径为2.0mm，深度1.5mm，滚筒转速提高到10转/min，由于滚筒8转动一次进入粉末输送通道10的粉末量大大增加，与之对应气流压力增大为0.18MPa时，经测定，在此种工艺条件下，送粉速度能精确达到1.0g/min。

实施例结果表明，本发明送粉器可以实现定量(1g/min以下)的连续均匀送粉速度，通过调节滚筒转速和粉末直径流动束缚孔板孔径可以调节并控制送粉速度。主要运用于要求小量连续均匀送粉的飞机风蚀实验测试中，同时也可以应运到其他要求微量均匀送粉的实验及生产作业中，如激光熔覆送粉等。

Claims (10)

1.一种用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置，其特征在于，该装置设有装料罐、进粉口、出粉口、弥散腔、气压平衡通道、聚四氟乙烯塑料密封件、气压分流平衡腔、滚筒、进气口、粉末输送通道、粉末直径流动束缚孔板，具体结构如下：

装料罐与进粉口连接，进粉口中设有粉末直径流动束缚孔板，进粉口与滚筒之间通过粉末直径流动束缚孔板相通，滚筒表面包裹一层聚四氟乙烯塑料密封件，进粉口与滚筒的接触部分采用聚四氟乙烯塑料密封件密封，在滚筒底部的聚四氟乙烯塑料密封件中开一条通孔，作为粉末输送通道；粉末输送通道两端分别与气压分流平衡腔和弥散腔连通，弥散腔与出粉口连通，气压分流平衡腔上设有进气口。

2.按照权利要求1所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置，其特征在于，弥散腔与滚筒正向相切，弥散腔与粉末输送通道和出粉口切向连接。

3.按照权利要求1所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置，其特征在于，气压分流平衡腔与装料罐之间通过气压平衡通道相通。

4.按照权利要求1所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置，其特征在于，粉末直径流动束缚孔板上开有四个小孔，滚筒表面上有16个均匀排布的小凹槽，每四个小凹槽为一组，在一个圆周上等距分布；每组小凹槽对应粉末直径流动束缚孔板的一个小孔，小凹槽与小孔在同一竖直轴线上。

5.按照权利要求4所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉器装置，其特征在于，当滚筒转动时，每个小孔分别对应滚筒上的四个小凹槽；小孔孔径为0.5-1.5mm，小凹槽为圆形凹槽，其直径为0.5-2.0mm，深度0.5-2.0mm。

6.一种利用权利要求1所述装置的用于飞机风蚀实验测试的送粉工艺，其特征在于，装料罐中储存的粉末从进粉口中，在滚筒的可控匀速转动下，经过粉末直径流动束缚孔板，各个小孔中的粉末先后进入滚筒上对应的小凹槽中；由于小凹槽不在同一直线上，每次仅有一个小凹槽进粉，保证1g/min以下粉末输送速度，同时在粉末到达弥散腔中时，粉末更易被气流弥散均匀化，使粉末输送更加均匀连续；

粉末进入小凹槽后，在滚筒的转动下，小凹槽中的粉末先后进入粉末输送通道；在粉末输送通道中，粉末在从进气口进入的气流作用下，进入弥散腔；在粉末输送通道与出粉口之间设置弥散腔，弥散腔与粉末输送通道和出粉口相切；由于弥散腔与滚筒正向相切，粉末进入弥散腔中，在气流的带动下做匀速圆周运动，达到弥散均匀化的效果；粉末在弥散腔中旋转弥散均匀化后，在后面气流的冲击作用下，从出粉口连续均匀送出。

7.按照权利要求6所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉工艺，其特征在于，粉末直径流动束缚孔板上的小孔直径可调，以此来改变粉末输送速率，同时对于输送粉末起到过滤大颗粒的作用。

8.按照权利要求6所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉工艺，其特征在于，送粉速率由滚筒的转速和粉末直径流动束缚孔板上小孔的孔径大小决定；在孔径大小固定的条件下，送粉速率与转速成正比；粉末直径流动束缚孔板的小孔孔径在0.5-1.5mm范围内，滚筒转速在5-10转/min范围内，小凹槽为圆形凹槽，其直径为0.5-2.0mm，深度0.5-2.0mm，进气口进入的气流压力为0.1-0.2MPa。

9.按照权利要求6所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉工艺，其特征在于，气流由进气口进入气压分流平衡腔中，在气压分流平衡腔中的气流分为两支，一支接入装料罐，给粉末一个向下的冲击力，使粉末更顺畅的流入进粉口；另一支进入粉末输送通道，将粉末输送到弥散腔。

10.按照权利要求6所述的用于飞机风蚀实验测试的送粉工艺，其特征在于，在粉末输送通道与出粉口之间添加弥散腔，这使滚筒的间断送粉变得连续均匀稳定化；其中，气流不仅起到输送的作用，还使粉末在弥散腔中的分布均匀，从而使从出粉口送出的粉末均匀稳定。

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