CN1817744A - 高性能机械式粒子播发装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的是一种高性能机械式粒子播发装置。它包括圆筒形料仓，在圆筒形料仓外设置有容器，在圆筒形料仓的中间设置螺杆，螺杆的底部通过轴承与圆筒形料仓底面连接，螺杆上通过螺纹安装有底座，螺杆的位于圆筒形料仓出口处安装有螺旋出料装置。本发明能够以一定的质量流率均匀地将粒子播发到电弧加热器喷管提供的高温热流中去。经实验表明，对于直径在50μm~1mm之间的微粒，本装置能够以粒子质量流率范围在1.5~3.0g/s之间的速度稳定均匀地播发粒子，质量流率误差不大于0.1g/s。
Description
(一)技术领域
本发明涉及的是一种一定的质量流率均匀地将粒子播发到电弧加热器喷管提供的高温热流中去的机械式粒子播发装置。
(二)背景技术
再入飞行器进入大气层时，将面临苛刻的环境挑战。高速来流造成的气动加热将使飞行器头部的温度骤然上升而引发材料的烧蚀后退。另一方面，飞行器再入大气层还将遭遇自然或人为诱发所产生的粒子云，粒子云成分包括水滴、冰晶、雪花等水汽凝聚体粒子，悬浮在大气中的灰尘。由于飞行器再入速度非常高，通常将达到数十个马赫，因此，粒子侵蚀将会对飞行器头部的后退及外形稳定性产生极为严重的影响。尤其对飞行器头部的烧蚀防热材料来说，粒子侵蚀作用引起的粗糙度变化、气流扰动以及转捩的提前可造成8~10倍的热增量，是影响后退的主要因素，必须予以充分重视。
粒子侵蚀问题的实验研究可以归结为地面实验和飞行实验两方面。飞行实验可以获取准确的实验数据，但是这种研究方法费用高昂而且不能准确而全面地获取材料与环境相互作用过程的信息。地面实验主要采用高超声速风洞、等离子电弧加热器、弹道靶等实验设备和手段，这些实验手段具有经济、参数可调、可设计性好等优点。现阶段在这些设备上进行粒子侵蚀问题的研究过程中，根据工作原理的不同，粒子播发装置主要采用气动式和振动式两种播发方式。气动式利用气流的作用，使粒子以悬浮状态从容器内引入到射流之中，喷出喷口。这种方式的不利之处在于很难实现粒子在射流中的均匀分布，且对不同密度、粒径的粒子相应地要求调节气流压力，而这一规律难于把握，限制了气动播发方式的应用范围。振动式播发装置利用粒子自身的重量，在振动的作用下粒子沿导流管引入到射流中，随之在射流的推动下喷出喷口。这种方法对振动产生的共振、装置的重量变化非常敏感，振荡器中微弱的电流变化、射流压力的波动以至随粒子播发而不可避免的装置重量的变化都会对其稳定性产生影响。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种能够以一定的质量流率均匀地将粒子播发到电弧加热器喷管提供的高温热流中去的高性能机械式粒子播发装置。
本发明的目的是这样实现的：它包括圆筒形料仓，在圆筒形料仓外设置有容器，在圆筒形料仓的中间设置螺杆，螺杆的底部通过轴承与圆筒形料仓底面连接，螺杆上通过螺纹安装有底座，螺杆的位于圆筒形料仓出口处安装有螺旋出料装置。
本发明还可以包括：
1、底座与圆筒形料仓之间设置有橡胶圈。
2、底座与圆筒形料仓之间设置有导向钢丝。
3、所述的螺旋出料装置是安装在螺杆上的叶片。
本发明的装置在使用时，将电机的输出轴与螺杆相连，电机带动螺杆转动，底座沿着螺杆上升，推动粒子在料仓内向上运动，粒子到达旋转出料装置位置时被叶片均匀地扫入容器，粒子利用自身重量落入出口，随后在高速传输气流的作用下沿导流管被引入到电弧加热器锥形喷嘴。
本发明具有以下几个主要技术特征：
1、本发明中底座与料仓之间通过钢丝进行圆周方向的固定，实验过程中电机带动螺杆转动，由于底座与料仓之间相对固定，只能做轴向的相对运动，底座沿着螺杆上升，推动粒子在料仓内向上运动，保证了只要电机转速不发生变化整个装置播发出来的粒子数量就保持不变，实现了以一定的质量流率将粒子播发到电弧加热器喷管提供的高温热流中去的目的。
2、通过旋转出料装置和叶片将料仓中到达指定位置的粒子均匀地扫入容器，保证了容器出口处离子分布的均匀性，进而确保了本发明能够实现均匀地将内部粒子播发到电弧加热器喷管提供的高温热流中去的目的。
不锈钢质的底座外侧沿垂直于底座圆周方向缠绕1mm直径的钢丝，在硬质塑料制成的料仓内壁的相应位置上加工相应凹槽，通过钢丝和凹槽共同实现底座圆周方向上的定位使其在实验过程中只能随着螺杆的转动而沿料仓轴线方向作直线运动，推动料仓内粒子向上运动。螺杆由不锈钢材料制成其底端通过轴承与料仓底端相连接，实验过程中螺杆由电机带动匀速旋转并带动底座向上运动将粒子推动到指定位置。料仓内到达指定位置的粒子通过叶片的匀速旋转被均匀地扫入容器与料仓之间的空腔中，空腔中的粒子通过自身的重力作用落入容器出口并由出口处的高速气流带离装置。
本发明能够以一定的质量流率均匀地将粒子播发到电弧加热器喷管提供的高温热流中去。经实验表明，对于直径在50μm～1mm之间的微粒，本装置能够以粒子质量流率范围在1.5～3.0g/s之间的速度稳定均匀地播发粒子，质量流率误差不大于0.1g/s。
(四)附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是图1的局部放大图。
(五)具体实施方式
下面结合附图举例对本发明作详细描述：
结合图1，高性能机械式粒子播发装置的组成包括圆筒形料仓1，在圆筒形料仓外设置有容器3，在圆筒形料仓的中间设置螺杆5，螺杆的底部通过轴承与圆筒形料仓底面连接，螺杆上通过螺纹安装有底座2，螺杆的位于圆筒形料仓出口处安装有螺旋出料装置。结合图3，底座与圆筒形料仓之间设置有橡胶圈9；底座与圆筒形料仓之间设置有导向钢丝10。结合图2，所述的螺旋出料装置是安装在螺杆上的叶片6。
(1)螺杆5底部通过轴承与圆筒形料仓1底端连接；
(2)底座2通过外侧沿垂直于底座圆周方向缠绕的钢丝10和圆筒形料仓1实现沿底座圆周方向的定位；
(3)底座2内侧通过其圆心处的螺纹与螺杆5相连接，外侧通过橡胶圈9与圆筒形料仓1保持密封；
(4)实验过程中，通过电机带动螺杆5匀速转动促使底座2匀速沿料仓1轴线方向向上运动，底座2推动粒子8向上运动到旋转出料装置6；
(5)当粒子8到达旋转出料装置6时，通过叶片7的转动被均匀地扫入容器3和圆筒形料仓1之间的空腔中；
(6)空腔中的粒子8通过自身重力作用落入容器出口4并由出口处的高速气流带离本装置。
Claims (5)
1、一种高性能机械式粒子播发装置，其特征是：它包括圆筒形料仓，在圆筒形料仓外设置有容器，在圆筒形料仓的中间设置螺杆，螺杆的底部通过轴承与圆筒形料仓底面连接，螺杆上通过螺纹安装有底座，螺杆的位于圆筒形料仓出口处安装有螺旋出料装置。
2、根据权利要求1所述的高性能机械式粒子播发装置，其特征是：底座与圆筒形料仓之间设置有橡胶圈。
3、根据权利要求1或2所述的高性能机械式粒子播发装置，其特征是：底座与圆筒形料仓之间设置有导向钢丝。
4、根据权利要求1或2所述的高性能机械式粒子播发装置，其特征是：所述的螺旋出料装置是安装在螺杆上的叶片。
5、根据权利要求3所述的高性能机械式粒子播发装置，其特征是：所述的螺旋出料装置是安装在螺杆上的叶片。
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| CN111780946A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-10-16 | 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 | 基于电子束荧光技术的低密度风洞流场振动温度测量方法 |
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2006
- 2006-03-10 CN CNB2006100097905A patent/CN1318264C/zh not_active Expired - Fee Related
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