CN107792387B - 一种活塞式双雾化喷头注水装置及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种活塞式双雾化喷头注水装置及使用方法，主要用于配制含有微量水分的航空煤油试验液。主要包含以下部件：步进电机1，蜗杆齿轮2，活塞杆3，上限位器4，活塞缸5，活塞6，下限位器7，阀门Ⅰ8，排液阀9，水箱10，阀门Ⅱ12，雾化喷头Ⅰ14，静态混合器Ⅰ15，雾化喷头Ⅱ17，静态混合器Ⅱ18，阀门Ⅲ19，阀门Ⅳ20，阀门Ⅴ22，压力变送器23，安全阀24等。使用该发明进行注水时主要有5个步骤：工作准备、吸水排气、注入饱和水、注入超饱和水、状态恢复。采用活塞式加压雾化的方式进行注水，实现了注水功能、注水量和注水流量测量功能的高度集成化，还实现了注水量和注水流量测量的精确化。

Description

一种活塞式双雾化喷头注水装置及使用方法
技术领域：本设备涉及一种向航空煤油中注入均匀的微量水分的设备，主要用于配制含有微量水分的航空煤油试验液，属于航空试验设备领域，也可以用于石油化工领域。
背景技术：
水蒸气的凝结等均可使航空煤油中存在一些水分，水在其中以悬浮水、溶解水及游离水三种可能形态存在。随着温度的升高、空气中湿度的增大和芳香烃含量的增加，航空煤油的溶水性也逐渐增大。航空燃料中若含有水分，如果长时间在寒冷气温条件下飞行，会引起燃油中水分冻结成冰，引起油滤或输油管堵塞，使附件、系统失去功能，其后果使流向发动机的燃油减慢或完全中断，从而引起发动机熄火，危及飞行安全。因此，为了试验飞机燃油系统和发动机低温抗结冰性能，需要设计一套向航空煤油注水的装置，用于配制含微量水份的燃油。
发明内容：
本发明的目的：设计一套向航空煤油循环管路中加入微量水分的注水装置和使用方法，使水分能够在煤油中以饱和或超饱和状态稳定存在一段时间，超饱和时必须要精确达到一定比例。
本发明的技术方案：
此发明的基本工作原理是通过活塞的上下移动，配合阀门的开和关，将水吸入或排出活塞缸，活塞下行时，使水通过雾化喷头注入到燃油管道中，进入管道后再通过静态混合器掺混，混合后的燃油流入其它管路或容器。活塞缸和活塞配合兼有作为雾化水的压力源和计量雾化水含量的作用。
该发明包含以下元件：步进电机1，蜗杆齿轮2，活塞杆3，上限位器4，活塞缸5，活塞6，下限位器7，阀门Ⅰ8，排液阀9，水箱10，水箱盖11，阀门Ⅱ12，管道Ⅰ13、雾化喷头Ⅰ14，静态混合器Ⅰ15，管道Ⅱ16，雾化喷头Ⅱ17，静态混合器Ⅱ18，阀门Ⅲ19，阀门Ⅳ20，出水口21，阀门Ⅴ22，压力变送器23，安全阀24，水管25，出水口26，出水口27，连接器28。
该装置内部部件的连接关系如下：步进电机1和蜗杆齿轮2固定在活塞缸5的顶部，活塞杆3和水管25随着活塞6做上下运动，活塞缸5内部有上限位器4和下限位器7.水箱10用于储存用于掺入燃油中的水分，可以通过水箱盖11向内加水。排液阀9用来排掉水箱中的水分。管道Ⅰ13、Ⅱ16和静态混合器Ⅰ15、Ⅱ18通过快卸接头连接，雾化喷头Ⅰ14、Ⅱ17通过螺纹与对应管路连接。压力变送器23用于监测活塞缸内的压力，如果压力过高，则通过安全阀24卸压。
装置工作过程中主要有5个步骤：工作准备、吸水排气、注入饱和水、注入超饱和水、状态恢复。
工作准备。其它阀门关闭，打开阀门Ⅴ22，活塞6下降到下限位器7处，将活塞缸5中的水排光；关闭阀门Ⅴ22，给水箱10加满水，其中水为纯净水或蒸馏水。
吸水排气。打开阀门Ⅰ8，活塞上升到上限位器4处，此时水从水箱10经阀门Ⅰ8流入活塞缸5中；关闭阀门Ⅰ8，打开阀门Ⅴ22，活塞6下降一段距离，将活塞缸5上部的空气充分排出；关闭阀门Ⅴ22，打开阀门Ⅰ8，活塞6上升到上限位器4处；关闭阀门Ⅰ8，打开阀门Ⅲ19，活塞6下降一段距离，将出水口27、至阀门Ⅳ20、至出水口21一段管路中的空气排出；关闭所有阀门，吸水排气过程完成。
注入饱和水。管道13中的燃油在循环3s后，打开阀门Ⅱ12开始注水，注水结束后关闭阀门Ⅱ12。注水量根据试验用的燃油量来确定，一般为燃油体积的1/1000，通过软件编程控制步进电机1的步数来实现；注水流量一般是燃油流量的1/1000，通过设定步进电机1的转速来控制。
注入超饱和水。管道16中的燃油在循环3s后，打开阀门Ⅲ19开始注水，注水结束后关闭阀门Ⅲ19。注水量根据试验用的燃油体积来确定，一般为燃油量的1/5000，通过软件编程由步进电机1的步数来控制；注水流量一般是燃油流量的1/5000，通过设定步进电机1的转速来控制。
状态恢复。注水完成后打开阀门Ⅰ8，活塞6下降到下限位器7处，再打开阀门Ⅳ20、阀门Ⅴ22，拧开排液阀9，排空水箱10、活塞缸5和该套装置管路中的残留水。
本发明的有益效果：
首先，通过步进电机的步数与活塞上下行程的对应关系来计量注水量，而步进电机的步数是可以通过软件编程精确控制的，因此活塞、活塞缸和活塞杆兼具加压装置和水量计量容器的功能，步进电机兼具驱动活塞运动和水量计量的功能，实现了设备功能的高度融合，注水量的精确计量和远程精确控制；第二，通过步进电机的转速与活塞移动速度的对应关系来计量注水流量，既实现了注水流量的远程精确控制，还避免了使用微量程流量计，使装置简单化。因此可以说采用活塞式加压雾化的方式进行注水，实现了注水功能、注水量和注水流量测量功能的高度集成化，还实现了注水量和注水流量测量的精确化。
附图说明
图1为活塞式双雾化喷头注水装置示意图。
具体实施方式
参照图1，下面通过具体实施方式对本发明技术法案作详细说明：
此发明的基本工作原理是通过活塞的上下移动，配合阀门的开和关，将水吸入或排出活塞缸。活塞下行时，使水通过雾化喷头注入到燃油管道中，进入管道后再通过静态混合器掺混，混合后的燃油流入其它管路或容器。活塞缸和活塞配合兼有作为雾化水的压力源和计量雾化水含量的作用。
该发明包含以下元件：步进电机1，蜗杆齿轮2，活塞杆3，上限位器4，活塞缸5，活塞6，下限位器7，阀门Ⅰ8，排液阀9，水箱10，水箱盖11，阀门Ⅱ12，管道Ⅰ13、雾化喷头Ⅰ14，静态混合器Ⅰ15，管道Ⅱ16，雾化喷头Ⅱ17，静态混合器Ⅱ18，阀门Ⅲ19，阀门Ⅳ20，出水口21，阀门Ⅴ22，压力变送器23，安全阀24，水管25，出水口26，出水口27，连接器28。
该装置内部部件的连接关系如下：
该装置内部部件的连接关系如下：步进电机1和蜗杆齿轮2固定在活塞缸5的顶部，活塞杆3和水管25随着活塞6做上下运动，活塞缸5内部有上限位器4和下限位器7.水箱10用于储存用于掺入燃油中的水分，可以通过水箱盖11向内加水。排液阀9用来排掉水箱中的水分。管道Ⅰ13、Ⅱ16和静态混合器Ⅰ15、Ⅱ18通过快卸接头连接，雾化喷头Ⅰ14、Ⅱ17通过螺纹与对应管路连接。压力变送器23用于监测活塞缸内的压力，如果压力过高，则通过安全阀24卸压。
装置工作过程中主要有5个步骤：工作准备、吸水排气、注入饱和水、注入超饱和水、状态恢复。
工作准备。其它阀门关闭，打开阀门Ⅴ22，活塞6下降到下限位器7处，将活塞缸5中的水排光；关闭阀门Ⅴ22，给水箱10手动加满纯净水；
吸水排气。打开阀门Ⅰ8，活塞上升到上限位器4处，此时水从水箱10经阀门Ⅰ8流入活塞缸5中；关闭阀门Ⅰ8，打开阀门Ⅴ22，活塞6下降一段距离，将活塞缸5上部的空气充分排出；关闭阀门Ⅴ22，打开阀门Ⅰ8，活塞6上升到上限位器4处；关闭阀门Ⅰ8，打开阀门Ⅲ19，活塞6下降一段距离，将出水口27、至阀门Ⅳ20、至出水口21一段管路中的空气排出；关闭所有阀门，吸水排气过程完成。
注入饱和水。管道13中的燃油在循环3s后，打开阀门Ⅱ12开始注水，注水结束后关闭阀门Ⅱ12。注水量根据试验用的燃油量来确定，一般为燃油体积的1/1000，通过软件编程控制步进电机1的步数来实现；注水流量一般是燃油流量的1/1000，通过设定步进电机1的转速来控制。
注入超饱和水。管道16中的燃油在循环3s后，打开阀门Ⅲ19开始注水，注水结束后关闭阀门Ⅲ19。注水量根据试验用的燃油体积来确定，一般为燃油量的1/5000，通过软件编程由步进电机1的步数来控制；注水流量一般是燃油流量的1/5000，通过设定步进电机1的转速来控制。
状态恢复。注水完成后打开阀门Ⅰ8，活塞6下降到下限位器7处，再打开阀门Ⅳ20、阀门Ⅴ22，拧开排液阀9，排空水箱10、活塞缸5和该套装置管路中的残留水。

Claims (5)

1.一种活塞式双雾化喷头注水装置，其特征在于：步进电机(1)和蜗杆齿轮(2)固定在活塞缸(5)的顶部，且步进电机(1)与蜗杆齿轮(2)连接，活塞杆(3)和水管(25)随着活塞(6)做上下运动，活塞缸(5)内部有上限位器(4)和下限位器(7)；水箱(10)用于储存用于掺入燃油中的水分，通过水箱盖(11)向内加水；排液阀(9)用来排掉水箱中的水分；管道Ⅰ(13)、管道Ⅱ(16)和静态混合器Ⅰ(15)、静态混合器Ⅱ(18)通过快卸接头连接，雾化喷头Ⅰ(14)、雾化喷头Ⅱ(17)通过螺纹与对应管路连接；压力变送器(23)用于监测活塞缸(5)内的压力，如果压力过高，则通过安全阀(24)卸压，活塞缸(5)内的活塞(6)上设置出水口Ⅰ(26)，活塞缸(5)下部设置出水口Ⅱ(27)，活塞缸(5)内的活塞(6)上的出水口Ⅰ(26)与阀门Ⅴ(22)连接，活塞缸(5)下部的出水口Ⅱ(27)经由阀门Ⅰ(8)分别连通排液阀(9)、水箱(10)底部的出水口，和阀门Ⅱ(12)、阀门Ⅲ(19)，水箱(10)上部的出水口(21)分别与阀门Ⅴ(22)和阀门Ⅳ(20)连接，阀门Ⅳ(20)分别与阀门Ⅱ(12)、阀门Ⅲ(19)连接，阀门Ⅱ(12)连接管道Ⅰ(13)内的雾化喷头Ⅰ(14)，管道Ⅰ(13)连接静态混合器Ⅰ(15)，阀门Ⅲ(19)连接管道Ⅱ(16)内的雾化喷头Ⅱ(17)，管道Ⅱ(16)连接静态混合器Ⅱ(18)。
2.一种活塞式双雾化喷头注水装置的使用方法，其特征在于，如权利要求1所述的装置的工作过程包括5个步骤：工作准备、吸水排气、注入饱和水、注入超饱和水、状态恢复，具体如下：
工作准备：其它阀门关闭，打开阀门Ⅴ(22)，活塞(6)下降到下限位器(7)处，将活塞缸(5)中的水排光；关闭阀门Ⅴ(22)，给水箱(10)加满水；
吸水排气：打开阀门Ⅰ(8)，活塞上升到上限位器(4)处，此时水从水箱(10)经阀门Ⅰ(8)流入活塞缸(5)中；关闭阀门Ⅰ(8)，打开阀门Ⅴ(22)，活塞(6)下降一段距离，将活塞缸(5)上部的空气充分排出；关闭阀门Ⅴ(22)，打开阀门Ⅰ(8)，活塞(6)上升到上限位器(4)处；关闭阀门Ⅰ(8)，打开阀门Ⅲ(19)，活塞(6)下降一段距离，将出水口Ⅱ(27)、至阀门Ⅳ(20)、至出水口(21)一段管路中的空气排出；关闭所有阀门，吸水排气过程完成；
注入饱和水：管道Ⅰ(13)中的燃油在循环3s后，打开阀门Ⅱ(12)开始注水，注水结束后关闭阀门Ⅱ(12)；注水量通过软件编程控制步进电机(1)的步数来实现，注水流量通过设定步进电机(1)的转速来控制；
注入超饱和水：管道Ⅱ(16)中的燃油在循环3s后，打开阀门Ⅲ(19)开始注水，注水结束后关闭阀门Ⅲ(19)；注水量通过软件编程由步进电机(1)的步数来控制；注水流量通过设定步进电机(1)的转速来控制；
状态恢复：注水完成后打开阀门Ⅰ(8)，活塞(6)下降到下限位器(7)处，再打开阀门Ⅳ(20)、阀门Ⅴ(22)，拧开排液阀(9)，排空水箱(10)、活塞缸(5)和该套装置管路中的残留水。
3.如权利要求2所述的使用方法，其特征在于：注入饱和水步骤中的注水量为燃油体积的1/1000，注水流量是燃油流量的1/1000。
4.如权利要求2所述的使用方法，其特征在于：注入超饱和水步骤中的注水量为燃油量的1/5000，注水流量是燃油流量的1/5000。
5.如权利要求2所述的使用方法，其特征在于：工作准备步骤中给水箱(10)加入的水为纯净水或蒸馏水。
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