CN109982498A - 一种多孔等离子体发生器及密闭爆发器 - Google Patents

一种多孔等离子体发生器及密闭爆发器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多孔等离子体发生器及密闭爆发器，包括多孔喷管，多孔喷管的中心设置有轴向圆孔，轴向圆孔内设置放电金属丝，轴向圆孔和放电金属丝的两端分别与多孔喷管两端的正极堵头和负极堵头连接，轴向圆孔与多孔喷管之间间隔设置有喷孔；本发明解决了在等离子体点燃发射药过程中均匀性、一致性、可控性的问题。

Description

一种多孔等离子体发生器及密闭爆发器
技术领域
本发明属于等离子体技术领域，具体涉及一种多孔等离子体发生器，能够直接用于火药点火的等离子体发生器及密闭爆发器。
背景技术
等离子体由部分电子被剥夺后的原子，原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的宏观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。根据应用对象不同，等离子体发生器也不同，电热化学炮中常用毛细管放电等离子体发生器来产生热等离子体，对发射药进行等离子体点火。毛细管放电等离子体的结构使得等离子体的方向约束性较强，通过烧蚀毛细管也能够产生较多的等离子体态物质，但是在应用到对发射药点火中存在以下问题：
(1)等离子体从底部喷出，不利于发射药的均匀点火燃烧；
(2)喷口压力较难控制，在对发射药的点火过程中无法进行精确调节；
(3)毛细管壁的烧蚀面积较少，对气体的产生无法进行有效调节。
因此，在不同的发射药及装药条件下需要不同的点火条件，要想获得理想的等离子体点火条件，通过现有的技术无法实现。
要实现对发射药及装药的均匀可靠点火，必须能够对等离子体的参数进行精确调控，因此，获得能够对等离子体进行多参数调控的发生器显得尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多孔等离子体发生器，该等离子体发生器可以沿径向，从不同位置多个方向喷射等离子体，能够对喷射压力及等离子体的烧蚀面积进行控制，从而能够对等离子体的多个参数进行精确调控。
本发明采用以下技术方案：
一种多孔等离子体发生器，包括多孔喷管，多孔喷管的中心设置有轴向圆孔，轴向圆孔内设置放电金属丝，轴向圆孔和放电金属丝的两端分别与多孔喷管两端的正极堵头和负极堵头连接，轴向圆孔与多孔喷管之间间隔设置有喷孔。
具体的，沿轴向圆孔轴向设置有若干排喷孔，每排包括多个喷孔，喷孔沿多孔喷管的径向设置。
进一步的，每排包括四个喷孔。
更进一步的，放电金属丝包括四个，对应喷孔设置。
具体的，喷孔为Φ1～5mm的通孔。
具体的，放电金属丝为直径为0.1～0.5mm的铜丝。
具体的，正极堵头为凸台形结构，凸起部分连接电极杆，底部外螺纹与多孔喷管连接，凸台底部与放电金属丝连接。
具体的，负极堵头为凸台形结构，凸起部分与负极引线连接，底部外螺纹与多孔喷管连接，凸台底部与放电金属丝连接。
进一步的，负极引线为直径为1～3mm的铜制电线。
本发明的另一个技术方案是，一种密闭爆发器，包括权利要求所述的多孔等离子体发生器，多孔等离子体发生器设置在密闭爆发器本体中，密闭爆发器本体和多孔等离子体发生器之间的发射药间隙中填充有发射药，密闭爆发器本体的两端分别连接第一螺堵和第二螺堵，多孔等离子体发生器的正极堵头与电极杆的一端连接，电极杆的另一端连接高功率脉冲电源的正极，多孔等离子体发生器的负极堵头通过负极引线与密闭爆发器本体连接，密闭爆发器本体连接高功率脉冲电源的负极。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
本发明一种多孔等离子体发生器，采用轴向中心圆孔的结构方式，通过对中心圆孔直径的控制，改变喷孔的深度，从而能够对发生器的整个烧蚀面积的进行控制，实现了对等离子体强度大小的进一步控制。与现有技术相比，在不改变主体结构条件下，仅通过对中心圆孔的调整，就能实现不同的烧蚀强度，从而能够对等离子体点火强度的大小进行调节。
进一步的，采用径向开孔的结构方式，通过对开孔的径向个数、排数、直径大小的控制，能够实现对孔径总面积的控制，喷射压力的控制，等离子体喷射均匀性的控制。与现有技术相比，能够实现等离子体的压力可控及均匀喷射，能够对发射药及装药进行更有效的点火。
进一步的，采用多根点火丝对称布置的方式，通过对点火丝根数、直径及位置的调整，能够实现对等离子体能量释放过程的控制。与现有技术相比，在保证烧蚀材料结构不变的条件下，实现了对等离子体能量释放过程的控制，保证了等离子体对烧蚀材料的强度，使得等离子体烧蚀产生气体的量与发射药装药相匹配。
本发明还公开了一种密闭爆发器，将多孔等离子体发生器设置在密闭爆发器本体内，多孔等离子体发生器通过正极堵柱固定在密闭爆发器上，保证两者的可靠连接，正极堵柱和密闭爆发器本体之间的绝缘介质有效隔离正、负极，多孔等离子体发生器72个槽孔喷射出的等离子体能够均匀的与密闭爆发器内火药接触，能够使得等离子体点燃发射药过程中更加均匀、一致。
综上所述，本发明解决了在等离子体点燃发射药过程中均匀性、一致性、可控性的问题。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明等离子体发生器的组成示意图；
图2为图1的A向剖视图；
图3为具体实施例示意图。
其中：1.正极堵头；2.负极引线；3.多孔喷管；4.喷孔；5.负极堵头；6.放电金属丝；8.轴向圆孔；9.电极杆；10.第一螺堵；11.绝缘介质；12.多孔等离子体发生器；13.密闭爆发器本体；14.发射药；15.发射药间隙；16.第二螺堵。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供了一种多孔等离子体发生器，采用径向开孔的结构方式，通过对开孔的径向个数、排数、直径大小的控制，能够实现对孔径总面积的控制，喷射压力的控制，等离子体喷射均匀性的控制；采用轴向中心圆孔的结构方式，通过对中心圆孔直径的控制，改变了喷孔的深度，从而能够对发生器的整个烧蚀面积的进行控制，实现了对等离子体强度大小的进一步控制；采用多根点火丝对称布置的方式，通过对点火丝根数、直径及位置的调整，能够实现对等离子体能量释放过程的控制。本发明解决了在等离子体点燃发射药过程中均匀性、一致性、可控性的问题。
请参阅图1，本发明一种多孔等离子体发生器，包括正极堵头1、负极引线2、多孔喷管3、喷孔4、负极堵头5、放电金属丝6、轴向圆孔8；轴向圆孔8轴向设置在多孔喷管3的中心，放电金属丝6设置在轴向圆孔8内，轴向圆孔8和放电金属丝6的两端分别与多孔喷管3两端的正极堵头1和负极堵头5连接，负极堵头5通过负极引线2引出，轴向圆孔8与多孔喷管3之间径向间隔设置有多个喷孔4。
请参阅图2，多孔喷管3为圆柱形带径向喷孔的圆筒，多孔喷管3的圆周上均布有4个喷孔4，在多孔喷管3轴向长度上均布有18排，喷孔4用于连接多孔喷管3和轴向圆孔8，在轴向圆孔8中均匀放置4根放电金属丝6，4个放电金属丝6与4个喷孔4相对，放电金属丝6的两端分别与正极堵头1和负极堵头5连接。
放电金属丝6为直径为0.1～0.5mm的铜丝；喷孔4为Φ1～5mm的通孔，总共有72个。
多孔喷管3的材料为聚四氟乙烯，内部直径尺寸为Φ8mm×150mm，外部直径尺寸为Φ20mm×150mm。
负极引线2为直径为1～3mm的铜制电线，连接负极堵头5与密闭爆发器本体13的外壁。
正极堵头1为凸台形结构，底部尺寸为Φ10mm×5mm，凸起部分尺寸为Φ5mm×10mm，凸起部分与电极杆9连接，底部外螺纹与多孔喷管3连接，凸台底部与放电金属丝6连接。
负极堵头5为凸台形结构，凸起部分与负极引线2连接，底部外螺纹与多孔喷管3连接，凸台底部与放电金属丝6连接。
通过对以上部件依次组装得到多孔等离子体发生器12，通过对喷孔4的大小和多少的调整，可以实现对等离子体气体喷出量的控制。
本发明采用径向开孔的结构方式，通过对开孔的径向个数、排数、直径大小的控制，能够实现对孔径总面积的控制，喷射压力的控制，等离子体喷射均匀性的控制；采用轴向中心圆孔的结构方式，通过对中心圆孔直径的控制，改变了喷孔的深度，从而能够对发生器的整个烧蚀面积的进行控制，实现了对等离子体强度大小的进一步控制；采用多根点火丝对称布置的方式，通过对点火丝根数、直径及位置的调整，能够实现对等离子体能量释放过程的控制。
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图3，将多孔等离子体发生器12至于密闭爆发器本体13中，将发射药14填充到密闭爆发器本体13和多孔等离子体发生器12之间的发射药间隙15中，将密闭爆发器本体13两端分别用第一螺堵11和第二螺堵16进行密封，将电极杆9一端连接多孔等离子体发生器12的正极堵头1，另一端连接高功率脉冲电源的正极，负极引线2与密闭爆发器本体13连接，将密闭爆发器本体13连接高功率脉冲电源的负极。
对高功率脉冲电源进行充电，达到预定电压值后，进行放电，放电金属丝6在高电压作用下发生电爆炸，对轴向圆孔8及喷孔4进行烧蚀，产生的等离子体混合气体从喷孔4中喷出，对发射药进行点火，从而点燃整个发射药装药。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多孔等离子体发生器，其特征在于，包括多孔喷管(3)，多孔喷管(3)的中心设置有轴向圆孔(8)，轴向圆孔(8)内设置放电金属丝(6)，轴向圆孔(8)和放电金属丝(6)的两端分别与多孔喷管(3)两端的正极堵头(1)和负极堵头(5)连接，轴向圆孔(8)与多孔喷管(3)之间间隔设置有喷孔(4)。
2.根据权利要求1所述的多孔等离子体发生器，其特征在于，沿轴向圆孔(8)轴向设置有若干排喷孔，每排包括多个喷孔(4)，喷孔(4)沿多孔喷管(3)的径向设置。
3.根据权利要求2所述的多孔等离子体发生器，其特征在于，每排包括四个喷孔(4)。
4.根据权利要求3所述的多孔等离子体发生器，其特征在于，放电金属丝(6)包括四个，对应喷孔(4)设置。
5.根据权利要求1所述的多孔等离子体发生器，其特征在于，喷孔(4)为Φ1～5mm的通孔。
6.根据权利要求1所述的多孔等离子体发生器，其特征在于，放电金属丝(6)为直径为0.1～0.5mm的铜丝。
7.根据权利要求1所述的多孔等离子体发生器，其特征在于，正极堵头(1)为凸台形结构，凸起部分连接电极杆(9)，底部外螺纹与多孔喷管(3)连接，凸台底部与放电金属丝(6)连接。
8.根据权利要求1所述的多孔等离子体发生器，其特征在于，负极堵头(5)为凸台形结构，凸起部分与负极引线(2)连接，底部外螺纹与多孔喷管(3)连接，凸台底部与放电金属丝(6)连接。
9.根据权利要求8所述的多孔等离子体发生器，其特征在于，负极引线(2)为直径为1～3mm的铜制电线。
10.一种密闭爆发器，其特征在于，包括权利要求(1)所述的多孔等离子体发生器(12)，多孔等离子体发生器(12)设置在密闭爆发器本体(13)中，密闭爆发器本体(13)和多孔等离子体发生器(12)之间的发射药间隙(15)中填充有发射药(14)，密闭爆发器本体(13)的两端分别连接第一螺堵(11)和第二螺堵(16)，多孔等离子体发生器(12)的正极堵头(1)与电极杆(9)的一端连接，电极杆(9)的另一端连接高功率脉冲电源的正极，多孔等离子体发生器(12)的负极堵头(5)通过负极引线(2)与密闭爆发器本体(13)连接，密闭爆发器本体(13)连接高功率脉冲电源的负极。
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