CN107304743B - 一种实现真空喷雾的定容弹装置及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种真空环境雾化测试的定容弹装置，包括定容弹、喷油器座、喷油器、通气阀、压缩气囊、气囊压盖、下压螺杆、下拉螺母、气囊通气阀、排油螺栓、定容弹支架、真空阀、真空泵、气囊下压环、高压阀、氮气罐、石英视窗、正压传感器、负压传感器、气囊上压环。本发明的有益效果在于：用真空泵在定容弹内形成一次低压环境，再通过气囊压缩，在定容弹内形成喷雾空间和二次超低压环境，并且本发明具有高压、近真空环境两种状态的雾化测试功能，可以快速、简便的实现高压与超低压喷射的雾化环境。

Description

一种实现真空喷雾的定容弹装置及操作方法

技术领域

本发明涉及一种燃料喷射特性的真空环境测试装置，具体涉及一种用于实现喷雾真空环境的定容弹装置及方法。

背景技术

目前，液体射流分裂雾化有多种理论，包括空气动力干扰理论、瑞流扰动理论、边界条件突变理论、压力震荡理论、空穴扰动理论、表面波理论，最为完善的表面波理论认为，液体喷射破碎主要是由于高速柴油与周围气体之间相互作用产生的不稳定表面波引起的，而喷孔内紊流、空穴和喷孔出口界面突变等因素均导致喷射液流的不稳定增加。研究表明，液体射流的分裂雾化是多种因素综合作用的结果，空气动力、喷孔内的空穴现象和湍流扰动是三个基本原因。

现有的高压定容弹虽然能模拟缸内高压环境的雾化效果，但无法专门呈现无气体扰动条件下的雾化现象，因此，为独立研究喷孔内紊流、空穴和喷孔出口界面突变等因素对射流雾化的作用效果，消除气体扰动作用对雾化的影响，设计真空定容弹，可实现无空气动力作用的雾化机理研究。

发明内容

为了克服现有定容弹雾化测试技术中存在的不足和缺陷，本发明的目的在于提供一种可实现真空环境雾化测试的定容弹装置及操作方法，能够方便的进行高压和真空环境两种状态的液体射流雾化测试。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种真空环境雾化测试的定容弹装置，包括定容弹1、喷油器座2、喷油器3、通气阀4、压缩气囊5、气囊压盖6、下压螺杆 7、下拉螺母8、气囊通气阀9、排油螺栓10、定容弹支架11、真空阀12、真空泵13、气囊下压环14、高压阀15、氮气罐16、石英视窗17、正压传感器18、负压传感器19、气囊上压环20。其特征在于：

所述的定容弹1、喷油器座2、喷油器3、通气阀4、石英视窗17、正压传感器 18，构成定容弹主体。所述的喷油器座2位于定容弹1正上方，所述的喷油器3位于喷油器座2内，所述的喷油器3的喷口部分深入定容弹1内腔，所述通气阀4和正压传感器18位于定容弹1顶部，所述的石英视窗17位于定容弹1侧壁上。

所述的压缩气囊5、气囊压盖6、下压螺杆7、下拉螺母8、气囊通气阀9、排油螺栓10、气囊下压环14、气囊上压环20，构成伸缩气囊组合构件。所述的压缩气囊5上端通过气囊上压环20与气囊压盖6密封连接，压缩气囊5下端通过气囊下压环14与定容弹底板密封连接，所述的气囊通气阀9为与定容弹1的底板上，所述的气囊压盖6 通过焊接与下压螺杆7固连，所述的排油螺栓10安装在下压螺杆7下端，所述的下拉螺母8位于定容弹1底板外侧，并通过螺纹安装在下压螺杆7上。

所述的定容弹支架11位于定容弹1下方，起到支撑作用，同时为下压螺杆7留出下行空间。

所述的真空阀12、真空泵13、负压传感器19，构成真空抽气装置；所述的真空阀 12位于定容弹1的上方，与真空泵13连通，所述的负压传感器19安装在真空阀12与真空泵13之间。

所述的高压阀15、氮气罐16，构成高压氮气供给装置；所述的高压阀15位于定容弹1的上方，氮气罐16与高压阀15相连。

所述的高压测试状态工作原理为：打开气囊通气阀9，关闭通气阀4，旋转下拉螺母8，下压螺杆7 向下运动，在气囊压盖6下拉到最下端位置，压缩气囊5处于完全压缩状态；打开高压阀15，氮气罐16向定容弹1上盖与气囊压盖6之间的雾化空间充入高压氮气，达到指定压力后，关闭高压阀15，可进行高压状态的雾化测试。

本发明涉及的测试定容弹真空环境形成的两步法工作原理为：使气囊压盖6处于最上端位置，压缩气囊5处于完全舒张状态时，打开真空阀12，关闭通气阀4，开启真空泵13，抽吸定容弹1内壁与气囊组合构件之间的空气；在压缩组合构件外壁与定容弹1内壁间的缝隙空间形成一次超低压环境；在达到一次低压设定值后，旋转下拉螺母8，将气囊压盖6下压至定容弹1底部，使定容弹1与气囊压盖6之间形成密闭空间，形成二次近真空雾化空间，可实现真空状态的雾化测试。

本发明涉及的一种真空环境测试定容弹的操作方法，包括以下步骤：

步骤1：关闭通气阀4和气囊通气阀9，通过旋转下拉螺母8，将下压螺杆7升至最高位置，在压缩气囊5外壁与定容弹1内壁间形成较小的缝隙空间。

步骤2：打开真空阀12，启动真空泵13，当负压传感器19指示值达到额定值时，关闭真空阀12，停止真空泵13，这时在压缩气囊5外壁与定容弹1内壁间形成较小的缝隙空间内形成一次超低压环境。

步骤3：转动下拉螺母8，使下压螺杆7向下运动，压缩气囊5内空气通过气囊通气阀9排出，这时气囊压盖6逐步将压缩气囊5下压至底部，到达定容弹1底部后，关闭气囊通气阀9，在定容弹1上盖与气囊压盖6之间形成二次近真空雾化空间。

本发明所述的真空定容弹装置及方法的有益效果是：可以快速、方便地在高压环境和真空环境两种状态下实现雾化效果测试功能，而且本发明结构简单、操作方便。

附图说明

图1为本发明一种真空喷雾的定容弹装置伸张状态的主视图。

图2为本发明一种真空喷雾的定容弹装置测试状态的主视图。

图3为本发明的伸缩气囊组合构件的主视图。

具体实施方式

下面结合附图1、附图2、附图3对本发明作更进一步的说明：

一种实现真空喷雾的定容弹装置，包括定容弹支架11、定容弹主体、伸缩气囊组合构件、高压氮气供给装置、真空抽气装置五部分；为适应高压和真空环境的变化，装置中所有连接管路，均采用硬质金属管。

定容弹主体包括上述所述的定容弹1、喷油器座2、喷油器3、通气阀4、石英视窗17、正压传感器18。所述的通气阀4位于定容弹的顶部，可通过启闭实现定容弹内外与大气的联通与阻断；所述的喷油器3、喷油器座2与定容弹间的结合面均有密封槽和密封垫，且连接螺栓涂抹密封胶；所述的通气阀4与压力传感器18通过中空螺栓，密封紧固在定容弹1顶部的螺孔内；所述的石英视窗17位于定容弹1侧壁上。

伸缩气囊组合构件包括上述所述的压缩气囊5、气囊压盖6、下压螺杆7、下拉螺母8、排油螺栓10、气囊下压环14、气囊上压环20。所述的压缩气囊5上端通过气囊上压环20与气囊压盖6密封连接，说的压缩气囊5下端通过气囊下压环14与定容弹底板密封连接，形成气囊内的密闭环境；所述的气囊压盖6具有中部凹陷结构、圆心部位开有通孔；所述的下 压螺杆7具有中空结构，所述的气囊压盖6与下压螺杆7通过焊接固连，且保持中心孔道联通；所述的排油螺栓10通过螺纹连接在下压螺杆7下端，通过螺母锁紧，并保证密封；所述的下拉螺母8位于定容弹底板外侧，并通过螺纹安装在下压螺杆7上，旋转下拉螺母8可以升降下压螺杆7。

高压氮气供给装置包括上述所述的高压阀15和氮气罐16，所述的高压阀15通过中空螺栓与定容弹1侧壁上的预留螺纹孔密封连接。

真空抽气装置包括上述所述的真空阀12、真空泵13和负压传感器19，所述的真空阀12通过中空螺栓与定容弹1侧壁上的预留螺纹孔密封连接，可通过启闭实现定容弹内与真空泵13的联通与阻断；所述的真空泵13与大气相通，实现定容弹1与压缩气囊5间剩余空间的空气抽取；所述的负压传感器19安装在真空阀12与真空泵13之间。

所述的定容弹支架11起到支撑的作用，同时为下压螺杆7留出下行空间；所述的定容弹支架11中部开有缺口，所述的下拉螺杆8、气囊通气阀9通过螺栓连接容弹主体。

所述的气囊压盖6由外向内呈凹陷形状，其中心低洼处开有圆孔，并与中空下压螺杆7的上端开口相通，可以实现喷射油液的收集，集油腔内的喷射燃油，在测试结束后，油液可由下压螺杆7下端的排油螺栓10排出。

所述的压缩气囊5为圆筒形结构，先采用帆布材料制作成型，再对帆布双面涂抹氟橡胶(FPM)，形成具有高抗拉强度、高密封性、高耐油性的复合材料；在定容弹内抽真空时，气囊处于打开状态，其向外产生少量膨胀，帮助排除气囊5外侧与定容弹1 内壁间的少量空气；气囊压缩过程中，其复合材料可以通过褶皱，按预期方向收缩。

所述的下压螺杆7与气囊压盖6的组合构件具有对喷出油液的集油作用，在测试结束后可通过排油螺栓10排出测试油液。

所述的、的定容弹1为圆筒结构，具有四侧面分别有一个石英视窗，所述气囊压盖6与定容弹1内部尺寸相配合，预留间隙1毫米。

Claims (6)

1.一种真空环境雾化测试的定容弹装置，包括定容弹(1)、喷油器座(2)、喷油器(3)、通气阀(4)、压缩气囊(5)、气囊压盖(6)、下压螺杆(7)、下拉螺母(8)、气囊通气阀(9)、排油螺栓(10)、定容弹支架(11)真空阀(12)、真空泵(13)、气囊下 压环(14)、高压阀(15)、氮气罐(16)、石英视窗(17)、正压传感器(18)、负压传感器(19)、气囊上压环(20)；

所述的定容弹(1)、喷油器座(2)、喷油器(3)、通气阀(4)、石英视窗(17)、正压传感器(18)，构成定容弹主体；所述的喷油器座(2)位于定容弹(1)正上方，所述的喷油器(3)位于喷油器座(2)内，所述的喷油器(3)的喷口部分深入定容弹(1)内腔，所述通气阀(4)和正压传感器(18)位于定容弹(1)顶部，所述的石英视窗(17)位于定容弹(1)侧壁上；

所述的压缩气囊(5)、气囊压盖(6)、下压螺杆(7)、下拉螺母(8)、气囊通气阀(9)、排油螺栓(10)、气囊下压环(14)、气囊上压环(20)，构成伸缩气囊组合构件；所述的压缩气囊(5)上端通过气囊上压环(20)与气囊压盖(6)密封连接，压缩气囊(5)下端通过气囊下压环(14)与定容弹底板密封连接，所述的气囊通气阀(9)固定于定容弹(1)的底板上，所述的气囊压盖(6)通过焊接与下压螺杆(7)固连，所述的排油螺栓(10)安装在下压螺杆(7)下端，所述的下拉螺母(8)位于定容弹(1)底板外侧，并通过螺纹安装在下压螺杆(7)上；

所述的定容弹支架(11)位于定容弹(1)下方，起到支撑作用，同时为下压螺杆(7)留出下行空间；

所述的真空阀(12)、真空泵(13)、负压传感器(19)，构成真空抽气装置；所述的真空阀(12)位于定容弹(1)的上方，与真空泵(13)连通，所述的负压传感器(19)安装在真空阀(12)与真空泵(13)之间；

所述的高压阀(15)、氮气罐(16)，构成高压氮气供给装置；所述的高压阀(15)位于定容弹(1)的上方，氮气罐(16)与高压阀(15)相连。

2.根据权利要求1所述的一种真空环境雾化测试的定容弹装置，其特征在于：所述的气囊压盖(6)具有中部凹陷结构、圆心部位开有通孔；所述的下 压螺杆(7)具有中空结构，气囊压盖(6)与下压螺杆(7)通过焊接固连，且保持中心孔道联通。

3.根据权利要求1所述的一种真空环境雾化测试的定容弹装置，其特征在于：压缩气囊(5)为圆筒形结构，先采用帆布材料制作成型，再对帆布双面涂抹氟橡胶(FPM)，形成具有高抗拉强度、高密封性、高耐油性的复合材料。

4.一种如权利要求1至3任意一条所述的一种真空环境雾化测试的定容弹装置，其特征在于，测试定容弹的真空环境形成的工作原理为：当气囊压盖(6)处于最上端位置，压缩气囊(5)处于完全舒张状态时，通过真空泵(13)抽吸作用，在压缩气囊(5)外壁与定容弹(1)内壁间的缝隙空间形成一次超低压环境；在一次超低压环境下，气囊压盖(6)将压缩气囊(5)下压至定容弹(1)底部，使定容弹(1)与气囊压盖(6)之间的密闭空间，形成二次近真空雾化空间，可进行真空状态的雾化测试。

5.一种如权利要求1至3任意一条所述的一种真空环境雾化测试的定容弹装置的真空环境操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，关闭通气阀(4)和气囊通气阀(9)，通过旋转下拉螺母(8)，将下压螺杆(7)升至最高位置，在压缩气囊(5)外壁与定容弹(1)内壁间形成较小的缝隙空间；

步骤2，打开真空阀(12)，启动真空泵(13)，当负压传感器(19)指示值达到额定值时，关闭真空阀(12)，停止真空泵(13)，这时在压缩气囊(5)外壁与定容弹(1)内壁间形成较小的缝隙空间内形成一次超低压环境；

步骤3，转动下拉螺母(8)，使下压螺杆(7)向下运动，压缩气囊(5)内空气通过气囊通气阀(9)排出，这时气囊压盖(6)逐步将压缩气囊(5)下压至底部，到达定容弹(1)底部后，关闭气囊通气阀(9)，在定容弹(1)上盖与气囊压盖(6)之间形成二次近真空雾化空间。

6.一种如权利要求1至3任意一条所述的一种真空环境雾化测试的定容弹装置的高压环境操作方法，其特征在于，包括以下步骤；

步骤1，打开气囊通气阀(9)，关闭通气阀(4)；

步骤2，转动下拉螺母(8)，使下压螺杆(7)向下运动，气囊压盖(6)下拉到最下端位置，压缩气囊(5)处于完全压缩状态；

步骤3，打开高压阀(15)，氮气罐(16)向定容弹(1)上盖与气囊压盖(6)之间的雾化空间充入高压氮气，达到指定压力后，可进行高压状态的雾化测试。