CN112013138B - 一种单向阀和等离子体合成射流激励器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种单向阀和等离子体合成射流激励器。其中，单向阀包括阀体和弹性膜片；阀体设有第一气道、第二气道和阀腔；阀体在阀腔内设有防冲击结构，第二气道通过防冲击结构与阀腔连通，防冲击结构在第二气道气压大于第一气道气压时防止气体从第二气道直接冲击弹性膜片；阀体在阀腔内还设有支撑结构，支撑结构用于保证所述弹性膜片在第一气道气压大于第二气道气压时开启第一气道与阀腔的连通，并在第一气道气压小于或等于第二气道气压时封闭第一气道与阀腔的连通。等离子体合成射流激励器则附带有如上所述的单向阀用以补气。采用上述技术方案，能够增加等离子体合成射流激励器吸气复原阶段的吸气量，同时又不会在喷射射流时漏气。

Description

一种单向阀和等离子体合成射流激励器

技术领域

本发明涉及飞机主动流动控制领域，具体涉及一种单向阀和等离子体合成射流激励器。

背景技术

等离子体主动流动控制技术是一种新兴的流动控制技术，其利用等离子体合成射流激励器产生速度高于百米每秒的瞬时射流，以实现主动流动控制。在高速特别是在超声速来流下，等离子体主动流动控制技术具备较好的主动流动控制效果，由此引起了国内外相关学者的广泛关注。

但是，驱动等离子体流动控制的等离子体合成射流常因为工作时间的延长以及放电温度的升高造成吸气复原阶段吸气不足，从而使得射流速度降低，流动控制能力减弱。

中国专利申请CN104320900A公开了一种补气式等离子体射流发生器，其引入了一种医用气体单向阀ZCKL-DCV06作为单向阀附着于等离子体射流发生器，以实现对激励腔的补气功能。然而，该种单向阀在喷射射流时，因直接冲击弹性膜片，使弹性膜片产生不确定的形变，从而可能产生漏气。这种漏气会降低射流流速，从而降低气体流动主动控制效果。

发明内容

本发明的目的在于克服背景技术中存在的上述缺陷或问题，提供一种单向阀和等离子体合成射流激励器，其能够在等离子体合成射流激励器增加吸气复原阶段的吸气量，同时又不会在喷射射流时漏气。

为达成上述目的，采用如下技术方案：

一种单向阀，包括阀体和弹性膜片；所述的阀体设有第一气道、第二气道和阀腔；所述阀体在阀腔内设有防冲击结构，所述第二气道通过防冲击结构与阀腔连通，所述防冲击结构在第二气道气压大于第一气道气压时防止气体从第二气道直接冲击弹性膜片；所述阀体在阀腔内还设有支撑结构，所述支撑结构用于保证所述弹性膜片在第一气道气压大于第二气道气压时开启第一气道与阀腔的连通，并在第一气道气压小于或等于第二气道气压时封闭第一气道与阀腔的连通。

进一步地，所述阀体设有凸入阀腔的筒体以形成所述防冲击结构；所述筒体的开口与第二气道连通，所述筒体的筒壁上设有通孔，以使第二气道与阀腔连通；所述筒体的筒底封闭以防止气体从第二气道直接冲击弹性膜片。

优选地，所述筒体为开口大筒底小的锥筒。

优选地，所述通孔开设于靠近筒体开口的筒壁上。

进一步地，所述阀体设有凸入阀腔的支撑环，所述支撑环与第一气道连通；所述筒体的筒底外表面与支撑环相对地同轴设置，且筒底外表面的直径小于支撑环的内径；所述弹性膜片限位地设置于所述支撑环与筒底外表面之间；所述支撑环和筒底外表面构成所述支撑结构；在第一气道气压大于第二气道气压时，所述弹性膜片受压变形并脱离所述支撑环端面，从而开启第一气道与阀腔的连通；在第一气道气压小于或等于第二气道气压时，所述弹性膜片顶抵所述支撑环端面，从而封闭第一气道与阀腔的连通。

进一步地，所述阀体在阀腔壁上设有若干限位凸起，所述限位凸起与弹性膜片外缘配合，用于防止弹性膜片径向位移。

进一步地，所述阀体在阀腔壁上设有若干止挡凸起，所述止挡凸起用于限制所述弹性膜片变形时的变形量。

进一步地，所述第一气道内设置有过滤结构。

优选地，所述过滤结构为十字支架。

一种等离子体合成射流激励器，包括激励器本体和两个电极，所述激励器本体设有激励腔和与激励腔连通的射流孔；两个电极伸入激励腔内；其还包括如上所述的单向阀；所述激励器本体还设有与所述激励腔连通的补气孔；所述补气孔与所述第二气道密封连通。

相对于现有技术，上述方案具有的如下有益效果：

通过采用防冲击结构，防止激励器在喷射射流时气体从第二气道直接冲击弹性膜片，从而使弹性膜片避免因受到冲击而产生不确定的形变导致漏气。通过设置支撑结构，使弹性膜片在第一气道气压大于第二气道气压时发生确定的形变，从而开启第一气道与阀腔的连通，实现在吸气复原阶段对激励器的补气。

设置筒体，且筒体开口与第二气道连通，使喷射射流时，第二气道内的气流得以冲击筒体的筒底，从而实现了防止直接冲击弹性膜片的功能。

筒体开口大筒底小，使第二气道内的气流进入后反射速度更大，从而减损喷射射流时第二气道内的气流的冲击力。

通孔开设于靠近筒体开口的筒壁，使离开筒体的气流只能作用于阀腔壁，无法直接作用于弹性膜片，同时使反射气流能够更好地作用于第二气道内的气流，进一步降低气流的冲击力。

设置支撑环，且支撑环内径大于筒底外表面直径，则弹性膜片形变时，其中心部位顶抵筒底外表面，而其边缘部分向第二进气道方向形变，从而脱离支撑环，实现第一气道与阀腔的连通。

设置限位凸起，使弹性膜片无法径向位移，且使第一气道内的气流得以从限位凸起间的空隙进入阀腔，降低了对第一气道内气流的阻碍。

设置止挡凸起，使弹性膜片无法过度变形，从而在复位时能够更好地回复到原始位置，不会造成位移或复位不完全的情况。

设置过滤结构，有助于防止单向阀堵塞，或使杂物进入弹性膜片与支撑环之间，避免单向阀漏气。

附带有上述单向阀的等离子体合成射流激励器，能够增加吸气复原阶段的吸气量，同时又不会在喷射射流时漏气。

附图说明

为了更清楚地说明实施例的技术方案，下面简要介绍所需要使用的附图：

图1为实施例中单向阀的内部结构示意图；

图2为阀体的第一部分立体图；

图3为阀体的第二部分立体图；

图4为弹性膜片立体图；

图5为实施例中等离子体合成射流激励器的内部结构示意图。

主要附图标记说明：

单向阀100；阀体1，阀体的第一部分11，阀体的第二部分12，阀腔13，第一气道14，第二气道15，筒体16，通孔161，筒底162，筒底的外表面1621，支撑环17，限位凸起18，止挡凸起19；弹性膜片2。

等离子体合成射流激励器1000；激励器本体200，激励腔210，射流孔220，补气孔230；第一电极300；第二电极400。

具体实施方式

权利要求书和说明书中，除非另有限定，术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

权利要求书和说明书中，除非另有限定，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于简化描述，而不是暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作。

权利要求书和说明书中，除非另有限定，术语“固接”或“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸地固定连接、可拆卸地固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。

权利要求书和说明书中，除非另有限定，术语“包括”、“具有”以及它们的变形，意为“包含但不限于”。

下面将结合附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

参见图1至图4，图1至图4示出了实施例中的单向阀100。如图1所示，单向阀100包括阀体1和弹性膜片2。其中阀体1由阀体的第一部分11和阀体的第二部分12固定连接而成，连接完成后，阀体1形成阀腔13、第一气道14和第二气道15。

在本实施例中，第一气道14和第二气道15同轴地设置于阀腔13的两端。第一气道14内还设置有过滤结构141，在本实施例中过滤结构141为设置于第一气道14内的十字支架。

阀腔1基本为一圆柱形内腔，在本实施例中，其设有更靠近第一气道14的第一端面、更靠近第二气道15的第二端面和阀腔壁。在第一端面上，设置有凸入阀腔1的支撑环17。支撑环17的一端与第一气道14连通，支撑环17的另一端端面朝向第二进气道15。在第二端面上，设置有凸入阀腔1的筒体16，筒体16的开口与第二气道15连通，筒体16的筒壁上开设有通孔161，通孔161设置于靠近筒体16的开口的筒壁上，通孔161用于连通第二气道15和阀腔13。筒体16的筒底162封闭，以防止气体从第二气道15直接冲击弹性膜片2。筒底的外表面1621朝向支撑环17。本实施例中，筒体16为开口大，筒底162小的锥筒，并使筒底的外表面1621的直径小于支撑环17的内径。阀腔壁在靠近第一端面的部分设置有若干限位凸起18，阀腔壁在靠近第二端面的部分设置有若干止挡凸起19。

弹性膜片2装设于支撑环17朝向第二气道15的端面与筒底的外表面1621之间。且其外缘与限位凸起18配合。限位凸起18用于防止弹性膜片2径向位移。在第一气道14的气压与第二气道15的气压平衡的状态下，弹性膜片2处于原始位置，其一面顶抵支撑环的端面17，另一面顶抵筒底的外表面1621。

由此，筒体16形成了防冲击结构，其用于在第二气道15的气压大于第一气道14的气压时，防止气体从第二气道15直接冲击弹性膜片2。

而筒底的外表面1621与支撑环17形成了支撑结构，其用于保证在第一气道14的气压大于第二气道15的气压时，使弹性膜片2受压，其中心部分由于筒底的外表面1621顶抵因此无法向第二气道15方向位移，其边缘部分受压向第二气道15方向形变，脱离支撑环17的端面，从而开启第一气道14与阀腔13的连通。上述变形的变形量受限于止挡凸起19。而支撑结构还用于保证在第一气道14的气压小于或等于第二气道15的气压时，弹性膜片2始终顶抵支撑环17的端面，从而封闭第一气道14与阀腔13的连通。

相对于现有技术，本实施例中的单向阀100通过采用防冲击结构，防止第二气道15内气压大时直接冲击弹性膜片2，从而使弹性膜片2避免因受到冲击而产生不确定的形变导致漏气。

本实施中的单向阀100通过设置支撑结构，使弹性膜片2在第一气道14气压大于第二气道15气压时发生确定的形变，从而开启第一气道14与阀腔13的连通。

另外，本实施例中的单向阀100通过设置筒体16，且筒体16的开口与第二气道15连通，使第二气道15内的气流得以冲击筒体的筒底162，从而实现了防止直接冲击弹性膜片2的功能。筒体16的开口大筒底小，使第二气道15内的气流进入后反射速度更大，从而减损喷射射流时第二气道15内的气流的冲击力。通孔161开设于靠近筒体的开口的筒壁，使离开筒体16的气流只能作用于阀腔壁，无法直接作用于弹性膜片2，同时使反射气流能够更好地作用于第二气道15内的气流，进一步降低气流的冲击力。

本实施例中的单向阀100通过设置限位凸起18，使弹性膜片2无法径向位移，且使第一气道14内的气流得以从限位凸起18间的空隙进入阀腔13，降低了对第一气道14内气流的阻碍。通过设置止挡凸起19，使弹性膜片2无法过度变形，从而在复位时能够更好地回复到原始位置，不会造成位移或复位不完全的情况。通过设置过滤结构141，有助于防止单向阀100堵塞，或使杂物进入弹性膜片2与支撑环17之间，避免单向阀100漏气。

参见图5，图5公开了本实施例中等离子体合成射流激励器1000的结构。如图5所示，等离子体合成射流激励器1000包括如上所述的单向阀100、激励器本体200、第一电极300和第二电极400。激励器本体200设有激励腔210、与激励腔210连通的射流孔220和与激励腔210连通且与射流孔220相对设置的补气孔230。补气孔230与单向阀100的第二气道15密封连接。第一电极300和第二电极400伸入激励腔210内，并外接脉冲电源或交流电源。

在等离子体合成射流激励器1000受激励由射流孔220喷射射流时，第二气道15内的气压大于第一气道14内的气压，同样，激励腔220内的气流会进入第二气道15内，并冲击筒体16的筒底162。由于反射气流的影响，该气流的能量损耗，并通过位于筒壁上的通孔161进入单向阀100的阀腔13，但由于其能量损耗较大，且未能冲击弹性膜片2，因此其只能使弹性膜片2的边缘部分微微向第一气道14方向形变，但仍能顶抵支撑环17。因此，第一气道14与阀腔13的连通仍封闭，因此，其只能压缩阀腔13内的空气，从而使得射流能量损失很少，射流速度仍能保持较高速度。

而当等离子体合成射流激励器1000进入吸气复原状态时，激励腔220内的气压很小，气体从射流孔220进入激励腔220，由于激励腔220内的气压小，因此第二气道15内的气压小于第一气道14内的气压，弹性膜片2开变，脱离支撑环17的端面，打开第一气道14与阀腔13的连通，并通过阀腔13、第二气道15和补气孔230补充进激励腔220中，从而实现了在吸气复原阶段的补气。

通过以上实施例的介绍可知，本实施例中的技术方案能够在等离子体合成射流激励器增加吸气复原阶段的吸气量，同时又不会在喷射射流时漏气。

上述说明书和实施例的描述，用于解释本发明保护范围，但并不构成对本发明保护范围的限定。

Claims (10)

1.一种单向阀，包括阀体和弹性膜片；所述的阀体设有第一气道、第二气道和阀腔；

其特征是：

所述阀体在阀腔内设有防冲击结构，所述第二气道通过防冲击结构与阀腔连通，所述防冲击结构在第二气道气压大于第一气道气压时防止气体从第二气道直接冲击弹性膜片；

所述阀体在阀腔内还设有支撑结构，所述支撑结构用于保证所述弹性膜片在第一气道气压大于第二气道气压时开启第一气道与阀腔的连通，并在第一气道气压小于或等于第二气道气压时封闭第一气道与阀腔的连通。

2.如权利要求1所述的一种单向阀，其特征是，所述阀体设有凸入阀腔的筒体以形成所述防冲击结构；所述筒体的开口与第二气道连通，所述筒体的筒壁上设有通孔，以使第二气道与阀腔连通；所述筒体的筒底封闭以防止气体从第二气道直接冲击弹性膜片。

3.如权利要求2所述的一种单向阀，其特征是，所述筒体为开口大筒底小的锥筒。

4.如权利要求2所述一种单向阀，其特征是，所述通孔开设于靠近筒体开口的筒壁上。

5.如权利要求2所述的一种单向阀，其特征是，所述阀体设有凸入阀腔的支撑环，所述支撑环与第一气道连通；所述筒体的筒底外表面与支撑环相对地同轴设置，且筒底外表面的直径小于支撑环的内径；

所述弹性膜片限位地设置于所述支撑环与筒底外表面之间；所述支撑环和筒底外表面构成所述支撑结构；

在第一气道气压大于第二气道气压时，所述弹性膜片受压变形并脱离所述支撑环端面，从而开启第一气道与阀腔的连通；

在第一气道气压小于或等于第二气道气压时，所述弹性膜片顶抵所述支撑环端面，从而封闭第一气道与阀腔的连通。

6.如权利要求5所述的一种单向阀，其特征是，所述阀体在阀腔壁上设有若干限位凸起，所述限位凸起与弹性膜片外缘配合，用于防止弹性膜片径向位移。

7.如权利要求6所述的一种单向阀，其特征是，所述阀体在阀腔壁上设有若干止挡凸起，所述止挡凸起用于限制所述弹性膜片变形时的变形量。

8.如权利要求7所述的一种单向阀，其特征是，所述第一气道内设置有过滤结构。

9.如权利要求8所述的一种单向阀，其特征是，所述过滤结构为十字支架。

10.一种等离子体合成射流激励器，包括激励器本体和两个电极，所述激励器本体设有激励腔和与激励腔连通的射流孔；两个电极伸入激励腔内；其特征是，还包括如权利要求1至9中任一项所述的单向阀；所述激励器本体还设有与所述激励腔连通的补气孔；所述补气孔与所述第二气道密封连通。

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