CN107014950A - 一种激波管实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激波管实验装置，该激波管安装在光学平台和支撑架上，包括实验段、低压段、中压段和高压段且顺次排列，激波管的两端安装有激波管端盖，低压段上设置有压力传感器、混合气室和分接头，中压段上设置有分子泵抽气段和夹膜装置；实验段包括实验段管体，实验段管体的前后侧壁上对称设置有观察窗口；压力传感器包括PCB压力传感器、压力传感器压盖、第一连接件、第二连接件和铜环，第一连接件和第二连接件配合的平面上设置有密封圈；夹膜装置包括两侧的连接用法兰，两个所述法兰中间设置有夹膜托。本发明构思巧妙，结构紧凑，安装方便快捷，使用更加安全稳定，便于观测实验效果。
Description
技术领域
本发明涉及实验器材技术领域，尤其涉及一种激波管实验装置。
背景技术
在当前研究中，化学激波管能提供恒温恒压反应环境，是进行燃料氧化研究的理想反应器。实验时先在高压段内充入驱动气体(氦气，氮气等)，低压段充入实验可燃气体，在达到一定压差后，膜片破裂从而产生激波，激波经过低压段压力传感器到达光学窗口，经端面反射形成反射激波，反射后的区域能够提供高温高压的实验环境。
现有技术常用的激波管，仅在实验段端面对应的外管壁上设置了三个直径为10mm的观察孔，该观察孔并不能全面地观察到实验段的整体情况；压力传感器和压力传感器固定装置多为金属连接，气密性不佳；且每实验一次膜片就会破裂，再次进行实验必须更换膜片，在更换膜片时，夹膜装置过重容易掉落。
发明内容
本发明的目的是提供一种激波管实验装置，解决现有技术实验装置不便于观察，气密性不佳，夹膜装置过重易掉落损坏的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种激波管实验装置，该激波管通过管体固定装置安装在所述光学平台和支撑架上，所述激波管包括实验段、低压段和高压段，所述实验段、低压段和高压段顺次排列，激波管的两端安装有激波管端盖，所述低压段上设置有压力传感器、混合气室和分接头，所述低压段和高压段之间为中压段，所述中压段上设置有分子泵抽气段和夹膜装置；
所述实验段包括实验段管体，所述实验段管体的前后侧壁上对称设置有观察窗口，设置有光学窗口底座，所述光学窗口底座上安装有第一透视玻璃；实验段管体的侧面上设置有圆形镜筒盖，所述圆形镜筒盖内安装有第二透视玻璃；
所述压力传感器包括PCB压力传感器，所述PCB压力传感器通过压力传感器压盖连接在第一连接件上，PCB压力传感器与所述第一连接件配合的下方台阶定位面之间设置有铜环，所述第一连接件通过第二连接件安装在激波管的管体上，所述第一连接件和第二连接件配合的平面上设置有密封圈；
所述夹膜装置包括两侧的连接用法兰，两个所述法兰中间设置有夹膜托，所述夹膜托上设置有中压段管体，所述中压段管体的两侧对称安装有膜片，所述膜片和所述法兰之间设置有固定板。
进一步的，所述观察窗口包括光学窗口底座，所述光学窗口底座焊接在所述实验段管体上，光学窗口底座上安装有第一透视玻璃。
再进一步的，所述光学窗口底座与所述第一透视玻璃相匹配且具体设置为方形。
再进一步的，所述第一透视玻璃的材料采用石英。
再进一步的，所述第一透视玻璃形成的可视窗口尺寸为长为150mm,宽为10mm。
再进一步的，所述第二透视玻璃的结构设计为T型，第二透视玻璃的材料采用石英。
再进一步的，所述第二连接件的上表面上设置有U型槽，所述密封圈采用O型密封圈，所述O型密封圈放置在所述U型槽内用于密封。
再进一步的，所述光学平台和支撑架的高度一致，且高度值为600～1300mm。
再进一步的，所述管体固定装置包括第一固定组件和第二固定组件，所述第二固定组件固定在所述光学平台和支撑架的顶面上，所述第一固定组件的下方设置为T型结构并滑动连接在所述第二固定组件的T型槽内，第一固定组件的上方设置为C型槽用于固定激波管的管体。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明一种激波管实验装置，包括放置在光学平台上的实验段，从左向右依次为低压段、中压段和高压段，其中，实验段的实验段管体的前后侧壁上对称设置有观察窗口，该观察窗口的设计可以观察到整个实验段的情况，可以看到反射激波在运动的过程中出现衰减的问题；压力传感器的第一连接件和第二连接件配合的平面上设置有O型密封圈，与现有技术金属面配合相比，其密封程度高，气密性更好；夹膜装置上设置有夹膜托，夹膜托通过螺栓与两侧的法兰相固定连接，可以防止夹膜装置的掉落。本发明构思巧妙，结构紧凑，安装方便快捷，使用更加安全稳定，便于观测实验效果。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明激波管实验装置主视图；
图2为本发明实验段结构示意图；
图3为本发明传感器结构示意图；
图4为本发明夹膜装置结构示意图；
图5为本发明管体固定装置结构示意图；
附图标记说明：1、实验段；1-1、实验段管体；1-2、光学窗口底座；1-3、第一透视玻璃；1-4、第二透视玻璃；1-5、圆形镜筒盖；2、压力传感器；2-1、PCB压力传感器；2-2、压力传感器压盖；2-3、密封圈；2-4、第一连接件；2-5、第二连接件；2-6、铜环；3、混合气室；4、分接头；5、低压段；6、分子泵抽气段；7、夹膜装置；7-1、法兰；7-2、固定板；7-3、膜片；7-4、夹膜托；7-5、中压段管体；8、高压段；9、光学平台；10、激波管端盖；11、支撑架；12、管体固定装置；12-1、第一固定组件；12-2、第二固定组件。
具体实施方式
如图1所示，一种激波管实验装置，该激波管通过管体固定装置12安装在所述光学平台9和支撑架11上，所述激波管包括实验段1、低压段5和高压段8，所述实验段1、低压段5和高压段8顺次排列，激波管的两端安装有激波管端盖10，所述低压段5上设置有压力传感器2、混合气室3和分接头4，所述低压段5和高压段8之间为中压段，所述中压段上设置有分子泵抽气段6和夹膜装置7；
如图2所示，所述实验段1包括实验段管体1-1，所述实验段管体1-1的前后侧壁上对称设置有观察窗口，设置有光学窗口底座1-2，所述光学窗口底座1-2上安装有第一透视玻璃1-3；实验段管体1-1的侧面上设置有圆形镜筒盖1-5，所述圆形镜筒盖1-5内安装有第二透视玻璃1-4；
如图3所示，所述压力传感器2包括PCB压力传感器2-1，所述PCB压力传感器2-1通过压力传感器压盖2-2连接在第一连接件2-4上，PCB压力传感器2-1与所述第一连接件2-4配合的下方台阶定位面之间设置有铜环2-6，所述第一连接件2-4通过第二连接件2-5安装在激波管的管体上，所述第一连接件2-4和第二连接件2-5配合的平面上设置有密封圈2-3；
如图4所示，所述夹膜装置7包括两侧的连接用法兰7-1，两个所述法兰7-1中间设置有夹膜托7-4，所述夹膜托7-4上设置有中压段管体7-5，所述中压段管体7-5的两侧对称安装有膜片7-3，所述膜片7-3和所述法兰7-1之间设置有固定板7-2。
具体来说，如图2所示，所述观察窗口包括光学窗口底座1-2，所述光学窗口底座1-2焊接在所述实验段管体1-1上，光学窗口底座1-2上安装有第一透视玻璃1-3。
所述光学窗口底座1-2与所述第一透视玻璃1-3相匹配且具体设置为方形；所述第一透视玻璃1-3的材料采用石英，所述第一透视玻璃1-3形成的可视窗口尺寸为长为150mm,宽为10mm。
所述第二透视玻璃1-4的结构设计为T型，第二透视玻璃1-4的材料采用石英。
所述第二连接件2-5的上表面上设置有U型槽，所述密封圈2-3采用O型密封圈，所述O型密封圈放置在所述U型槽内用于密封。
所述光学平台9和支撑架11的高度一致，且高度值为600～1300mm。
如图5所示，所述管体固定装置12包括第一固定组件12-1和第二固定组件12-2，所述第二固定组件12-2固定在所述光学平台9和支撑架11的顶面上，所述第一固定组件12-1的下方设置为T型结构并滑动连接在所述第二固定组件12-2的T型槽内，第一固定组件12-1的上方设置为C型槽用于固定激波管的管体。
本发明的工作过程如下：
具体来说，本发明的激波管的管体整体采用304不锈钢管，内径75mm，外径95mm。整个管体共分为四段：高压段，长2.5m，实验时用于充入驱动气体；夹膜段，长0.1m，膜片夹持结构；低压段，长4.5m，实验时用于充入被驱动气体；实验段，长0.5m，管体上面及侧面分布光学测量窗口和压力测量窗口，用于测量压力和光信号；任何相邻的两段管之间通过法兰螺栓连接，法兰的凹凸面尺寸和方向保持一致，便于双膜实验的转换以及维护更换；激波管的实验段采用高精度光学平台支撑，低压段、中压段和高压段采用支撑架支撑，光学平台和支撑架保持等高，可以为激波管提供一个较为精准的水平工作面，以使管体保证很高的线性度和同轴度，激波管的管体固定在管体固定装置上，通过第一固定组件和第二固定组件的T型槽滑动连接，使得整个管体可以很方便的沿着管径方向移动。在高、低压段之间夹有两道膜片，中压段的压力为高、低压段压力的平均值。当高压段充气完成后，两道膜所受的压差均为高、低压段压差的一半，未达到破膜压力；破膜时，将中压段抽真空，高压段与中压段之间的膜片先破裂，之后低压段与中压段的膜片的压差迅速上升，当大于破膜压力时，该膜片立即破裂，在低压段形成激波，使低压段达到高温高压的实验环境要求。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种激波管实验装置，其特征在于：该激波管通过管体固定装置(12)安装在所述光学平台(9)和支撑架(11)上，所述激波管包括实验段(1)、低压段(5)、中压段和高压段(8)，所述实验段(1)、低压段(5)、中压段和高压段(8)顺次排列，激波管的两端安装有激波管端盖(10)，所述低压段(5)上设置有压力传感器(2)、混合气室(3)和分接头(4)，所述低压段(5)和高压段(8)之间为所述中压段，中压段上设置有分子泵抽气段(6)和夹膜装置(7)；
所述实验段(1)包括实验段管体(1-1)，所述实验段管体(1-1)的前后侧壁上对称设置有观察窗口，设置有光学窗口底座(1-2)，所述光学窗口底座(1-2)上安装有第一透视玻璃(1-3)；实验段管体(1-1)的侧面上设置有圆形镜筒盖(1-5)，所述圆形镜筒盖(1-5)内安装有第二透视玻璃(1-4)；
所述压力传感器(2)包括PCB压力传感器(2-1)，所述PCB压力传感器(2-1)通过压力传感器压盖(2-2)连接在第一连接件(2-4)上，PCB压力传感器(2-1)与所述第一连接件(2-4)配合的下方台阶定位面之间设置有铜环(2-6)，所述第一连接件(2-4)通过第二连接件(2-5)安装在激波管的管体上，所述第一连接件(2-4)和第二连接件(2-5)配合的平面上设置有密封圈(2-3)；
所述夹膜装置(7)包括两侧的连接用法兰(7-1)，两个所述法兰(7-1)中间设置有夹膜托(7-4)，所述夹膜托(7-4)上设置有中压段管体(7-5)，所述中压段管体(7-5)的两侧对称安装有膜片(7-3)，所述膜片(7-3)和所述法兰(7-1)之间设置有固定板(7-2)。
2.根据权利要求1所述的激波管实验装置，其特征在于：所述观察窗口包括光学窗口底座(1-2)，所述光学窗口底座(1-2)焊接在所述实验段管体(1-1)上，光学窗口底座(1-2)上安装有第一透视玻璃(1-3)。
3.根据权利要求2所述的激波管实验装置，其特征在于：所述光学窗口底座(1-2)与所述第一透视玻璃(1-3)相匹配且具体设置为方形。
4.根据权利要求3所述的激波管实验装置，其特征在于：所述第一透视玻璃(1-3)的材料采用石英。
5.根据权利要求4所述的激波管实验装置，其特征在于：所述第一透视玻璃(1-3)形成的可视窗口尺寸为长为150mm,宽为10mm。
6.根据权利要求1所述的激波管实验装置，其特征在于：所述第二透视玻璃(1-4)的结构设计为T型，第二透视玻璃(1-4)的材料采用石英。
7.根据权利要求1所述的激波管实验装置，其特征在于：所述第二连接件(2-5)的上表面上设置有U型槽，所述密封圈(2-3)采用O型密封圈，所述O型密封圈放置在所述U型槽内用于密封。
8.根据权利要求1所述的激波管实验装置，其特征在于：所述光学平台(9)和支撑架(11)的高度一致，且高度值为600～1300mm。
9.根据权利要求8所述的激波管实验装置，其特征在于：所述管体固定装置(12)包括第一固定组件(12-1)和第二固定组件(12-2)，所述第二固定组件(12-2)固定在所述光学平台(9)和支撑架(11)的顶面上，所述第一固定组件(12-1)的下方设置为T型结构并滑动连接在所述第二固定组件(12-2)的T型槽内，第一固定组件(12-1)的上方设置为C型槽用于固定激波管的管体。
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