CN112304659B - 气体做功通用试验平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种气体做功通用试验平台，属于试验设备技术领域，包括动力气瓶、喷射阀、静压腔、导向筒、配重、数据采集器及控制器，所述喷射阀设置于所述动力气瓶的瓶口处，所述喷射阀与所述动力气瓶之间相互连接密封，所述配重设置于所述导向筒内，所述配重适于相对于所述导向筒沿所述导向筒的长度方向相对移动，所述静压腔为密封腔体，所述静压腔内设置有静压腔温度传感器、静压腔压力传感器，所述导向筒的入口端与所述静压腔相连通，所述静压腔温度传感器、静压腔压力传感器与所述数据采集器连接，所述数据采集器、所述喷射阀与所述控制器连接。本发明能够进行气体做功试验，以更好地掌握超临界介质或压缩气体的做功特性。

Description

气体做功通用试验平台

技术领域

本发明涉及一种试验装置，具体涉及一种气体做功通用试验平台。

背景技术

利用超临界介质或压缩气体作为做功介质的动力装置成为当前研究的热点，这种动力装置具有做功介质温度低、易清洗、二次做功复原快及环保等优点。超临界介质动力装置与压缩气体动力装置互有优缺点，其中超临界介质动力装置相对于压缩气体动力装置而言，具有常温常压贮存、能量密度高等优点，而压缩气体动力装置具有做功温度低、响应速度快等的优点。

为更好地了解超临界介质及压缩气体做功的特性，掌握不同温度、不同压力、不同喷射通径对超临界介质及压缩气体做功的影响，亟需一种气体做功通用试验平台，以掌握超临界介质或压缩气体的做功特性。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种能够在不同的试验温度、不同的试验压力下进行气体做功通用试验的气体做功通用试验平台。

为解决上述问题，本发明提供一种气体做功通用试验平台，包括动力气瓶、喷射阀、静压腔、导向筒、配重、数据采集器及控制器，所述动力气瓶用于存储试验介质，所述喷射阀设置于所述动力气瓶的瓶口处，所述喷射阀与所述动力气瓶之间相互连接密封，所述喷射阀用于将所述试验介质喷入所述静压腔，所述配重设置于所述导向筒内，所述配重与所述导向筒的形状、大小相匹配，所述配重适于相对于所述导向筒沿所述导向筒的长度方向相对移动，所述静压腔为密封腔体，所述静压腔内设置有静压腔温度传感器、静压腔压力传感器，所述导向筒的入口端与所述静压腔相连通，所述静压腔温度传感器、静压腔压力传感器与所述数据采集器连接，所述数据采集器、所述喷射阀与所述控制器连接。

进一步地，所述动力气瓶包括瓶体、瓶体温度传感器、瓶体压力传感器，所述瓶体温度传感器、所述瓶体压力传感器设置于所述瓶体内，所述瓶体温度传感器、所述瓶体压力传感器与所述数据采集器相连接。

进一步地，所述瓶体内设置有能量激发器，所述能量激发器与所述控制器相连接。

进一步地，所述瓶体上设置有充装接口，所述充装接口用于对所述瓶体进行介质充注。

进一步地，还包括导向圈，所述导向圈设置于所述配重与所述导向筒之间，所述导向圈用于减小所述配重与所述导向筒之间的摩擦力。

进一步地，所述喷射阀为多路喷射阀，所述喷射阀设置有多个，各所述喷射阀均与所述控制器连接。

进一步地，所述能量激发器采用电加热、电磁加热、电弧加热或相变材料加热。

进一步地，所述配重为实心金属件或空心金属件，所述空心金属件内填充有填充物。

进一步地，所述导向圈采用聚四氟乙烯或尼龙制成。

进一步地，所述气体做功通用试验平台偏离垂直方向5°-8°放置。

由于本发明包括动力气瓶、喷射阀、静压腔、导向筒、配重、数据采集器及控制器，动力气瓶内的试验介质能够通过喷射阀喷射于静压腔内，推动配重相对导向筒移动，并且静压腔温度传感器、静压腔压力传感器将静压腔内的温度、压力实时传输至数据采集器，因此能够在不同的试验温度、不同的试验压力下获取配重的速度、加速度等做功参数，即在不同工况下进行气体做功试验，以更好地掌握超临界介质或压缩气体的做功特性。

附图说明

图1为本发明实施例一种气体做功通用试验平台的结构示意图；

图2为本发明实施例一种气体做功通用试验平台中动力气瓶的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本发明的实施例中出现的术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方向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。

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“设置”、“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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；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。

若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。

本发明实施例一种气体做功通用试验平台，如图1所示，包括动力气瓶1、喷射阀2、静压腔3、导向筒4、配重5、数据采集器9及控制器10，动力气瓶1用于存储试验介质，喷射阀2设置于动力气瓶1的瓶口处，喷射阀2与动力气瓶1之间相互连接密封，喷射阀2用于将动力气瓶1内的试验介质喷入静压腔3，配重5设置于导向筒4内，配重5与导向筒4的形状、大小相匹配，配重5适于相对于导向筒4沿导向筒4的长度方向相对移动，静压腔3为密封腔体，静压腔3内设置有静压腔温度传感器6、静压腔压力传感器7，导向筒4的入口端与静压腔3相连通，静压腔温度传感器6、静压腔压力传感器7与数据采集器9连接，数据采集器9、喷射阀2与控制器10连接。具体地，介质可采用二氧化碳、氮气、氩气或其他气体，喷射阀2设置于动力气瓶1的瓶口处，喷射阀2的安装端与动力气瓶1的瓶口之间通过螺纹连接，并且喷射阀2的安装端与动力气瓶1的瓶口之间设置有密封圈，静压腔3连接于动力气瓶1靠近瓶口的一端，喷射阀2设置于静压腔3内。本发明实施例一种气体做功通用试验平台工作时，通过控制器10使喷射阀2开启，动力气瓶1内的介质通过喷射阀2进入静压腔3内，然后推动配重5沿着导向筒4加速运动，直至配重5加速运动脱出导向筒4自由落体至松软地面，在此过程中，静压腔温度传感器6、静压腔压力传感器7将静压腔3内的温度、压力实时传输至数据采集器9，数据采集器9将上述信息传输至控制器10，实时监控静压腔3内的温度、压力参数，同时能记录静压腔3内整个介质做功过程中的温度和压力变化曲线，从而获取配重5相应的速度、加速度等参数。本发明一种气体做功通用试验平台，由于包括动力气瓶1、喷射阀2、静压腔3、导向筒4、配重5、数据采集器9及控制器10，动力气瓶1内的试验介质能够通过喷射阀2喷射于静压腔3内，推动配重5相对导向筒4移动，并且静压腔温度传感器6、静压腔压力传感器7将静压腔3内的温度、压力实时传输至数据采集器9，因此能够在不同的试验温度、不同的试验压力下获取配重5的速度、加速度等做功参数，即在不同工况下进行气体做功试验，以更好地掌握超临界介质或压缩气体的做功特性。

可选地，如图2所示，动力气瓶1包括瓶体11、瓶体温度传感器13、瓶体压力传感器14，瓶体温度传感器13、瓶体压力传感器14设置于瓶体11内，瓶体温度传感器13、瓶体压力传感器14与数据采集器9相连接，动力气瓶1内的介质通过喷射阀2进入静压腔3内，然后推动配重5沿着导向筒4加速运动，在此过程中，瓶体温度传感器13、瓶体压力传感器14实时采集动力气瓶1内的温度、压力信息，将温度、压力信息传输至数据采集器9，用于对比不同压力、不同温度下的做功参数，以此为参考可进一步优化动力装置的性能参数。

可选地，瓶体11内设置有能量激发器12，能量激发器12与控制器10相连接，具体地，能量激发器12可采用电加热、电磁加热、电弧加热或相变材料加热或药剂加热等。通过控制器10触发能量激发器12工作，使能量激发器12释放热量对动力气瓶1内的介质进行加热，使动力气瓶1内升压达到试验工况，如果动力气瓶1内的介质为超临界介质，则使介质达到超临界状态。通过能量激发器12对动力气瓶1内的介质进行加热，可达到不同的试验状态，即不同的介质温度和不同的介质压力，从而实现相同温度、不同压力或相同压力、不同温度的试验工况，方便对比不同压力、不同温度下的做功参数，以此为参考可进一步优化动力装置的性能参数。

可选地，瓶体11上设置有充装接口15，充装接口15用于对瓶体11进行介质充注。根据实际需要，将介质充装设备与充装接口15连接，通过充装接口15对动力气瓶1进行介质充，直至达到试验工况所需的充装量且瓶体11内介质达到平衡态。通过调整介质的充装量可实现不同的介质试验状态，从而实现相同温度、不同压力或相同压力、不同温度的试验工况，方便对比不同压力、不同温度下的做功参数，以此为参考可进一步优化动力装置的性能参数。

可选地，本发明实施例一种气体做功通用试验平台还包括导向圈，导向圈采用低摩擦系数的材料制成，导向圈与导向筒4内壁的形状、大小相适应，导向圈设置于配重5与导向筒4之间，具体地，导向圈采用聚四氟乙烯或尼龙制成。由于导向圈设置于配重5与导向筒4之间，导向圈采用低摩擦系数的材料制成，减小配重5移动过程中受到的摩擦力，使试验数据更准确。

可选地，喷射阀2采用多路喷射阀，喷射阀2设置有多个，各喷射阀2均与控制器10连接。通过控制器10控制喷射阀2的开启数量和开启时序，以控制静压腔3内的压力，最终控制配重5的加速度和出筒速度，以模拟不同工况，使试验数据更准确。

可选地，配重5可采用实心金属件或空心金属件，空心金属件内填充有水、水泥或其他填充物。

可选地，本发明实施例一种气体做功通用试验平台，整个气体做功通用试验平台偏离垂直方向倾斜5°-8°放置，防止配重5出筒后跌落至试验装置上。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种气体做功通用试验平台，其特征在于，包括动力气瓶（1）、喷射阀（2）、静压腔（3）、导向筒（4）、配重（5）、数据采集器（9）及控制器（10），所述动力气瓶（1）用于存储试验介质，所述喷射阀（2）设置于所述动力气瓶（1）的瓶口处，所述喷射阀（2）与所述动力气瓶（1）之间相互连接密封，所述喷射阀（2）用于将所述试验介质喷入所述静压腔（3），所述配重（5）设置于所述导向筒（4）内，所述配重（5）与所述导向筒（4）的形状、大小相匹配，所述配重（5）适于相对于所述导向筒（4）沿所述导向筒（4）的长度方向相对移动，所述静压腔（3）为密封腔体，所述静压腔（3）内设置有静压腔温度传感器（6）、静压腔压力传感器（7），所述导向筒（4）的入口端与所述静压腔（3）相连通，所述静压腔温度传感器（6）、静压腔压力传感器（7）与所述数据采集器（9）连接，所述数据采集器（9）、所述喷射阀（2）与所述控制器（10）连接。

2.根据权利要求1所述的气体做功通用试验平台，其特征在于，所述动力气瓶（1）包括瓶体（11）、瓶体温度传感器（13）、瓶体压力传感器（14），所述瓶体温度传感器（13）、所述瓶体压力传感器（14）设置于所述瓶体（11）内，所述瓶体温度传感器（13）、所述瓶体压力传感器（14）与所述数据采集器（9）相连接。

3.根据权利要求2所述的气体做功通用试验平台，其特征在于，所述瓶体（11）内设置有能量激发器（12），所述能量激发器（12）与所述控制器（10）相连接。

4.根据权利要求3所述的气体做功通用试验平台，其特征在于，所述瓶体（11）上设置有充装接口（15），所述充装接口（15）用于对所述瓶体（11）进行介质充注。

5.根据权利要求1所述的气体做功通用试验平台，其特征在于，还包括导向圈，所述导向圈设置于所述配重（5）与所述导向筒（4）之间，所述导向圈用于减小所述配重（5）与所述导向筒（4）之间的摩擦力。

6.根据权利要求1所述的气体做功通用试验平台，其特征在于，所述喷射阀（2）为多路喷射阀，所述喷射阀（2）设置有多个，各所述喷射阀（2）均与所述控制器（10）连接。

7.根据权利要求3所述的气体做功通用试验平台，其特征在于，所述能量激发器（12）采用电加热、电磁加热、电弧加热或相变材料加热。

8.根据权利要求1所述的气体做功通用试验平台，其特征在于，所述配重（5）为实心金属件或空心金属件，所述空心金属件内填充有填充物。

9.根据权利要求5所述的气体做功通用试验平台，其特征在于，所述导向圈采用聚四氟乙烯或尼龙制成。

10.根据权利要求1所述的气体做功通用试验平台，其特征在于，所述气体做功通用试验平台偏离垂直方向5°-8°放置。

Images