CN207502401U - 一种气体拉曼标定池 - Google Patents
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Abstract
一种气体拉曼标定池属发动机技术领域，本实用新型的压盖Ⅰ、封头和缸体自左至右顺序固接，加热体底座与缸体右端固接，压盖Ⅱ和压盖Ⅲ分别固接于缸体的阶梯孔Ⅱ上面和阶梯孔Ⅰ下面，石英玻璃Ⅰ固接于缸体的阶梯孔Ⅱ内，石英玻璃Ⅱ固接于缸体的阶梯孔Ⅰ内，石英玻璃Ⅲ固接于封头的中心阶梯孔内，各压盖与封头和缸体连接处、各石英玻璃与缸体和其他部件连接处均经密封处理。本实用新型的气样池能加热到200℃，且能按标定实验所需的温度精确加热，降低实验误差；气样池密封性好，承受的压力可达20bar，压力范围的拓宽，能满足标定实验的压力条件需求；气样池体积小结构紧凑，能降低内部气体物性参数的不均匀性，实验误差大幅减少。
Description
技术领域
本实用新型属于发动机技术领域，具体涉及一种气体拉曼标定池。
背景技术
国外从上个世纪七十年代初期就开始将光学诊断技术，尤其是基于激光的诊断技术，应用于发动机缸内气相或气/液两相流的参数测量。激光诊断测试是以激光为激发光源，通过光谱仪和增强型电荷耦合器件ICCD获取被测物质受激后，与内部能量分布和能级跃迁相关的电磁场变化信息，进而得到相应微观物理量。它具有高灵敏度、非接触性和高时空分辨率能力等特点。目前国内外应用在发动机缸内的光学诊断技术主要有：摄影法Photographic method、化学发光法Chemiluminescences、单色亮度法Monochromatic GasRadiation、双色测温法Two Color Thermometry、X射线法X-Ray Radiography、粒子成像测速仪Partical Image Velocimetry，PIV、相位多普勒粒子分析仪Phase Doppler ParticalAnalyzer，PDPA、激光诱导磷光法Laser Induced Phosphorescence，LIP、激光诱导炽光法Laser Induced Incandescence，LII、平面激光诱导荧光法Planar Laser InducedFluorescence，PLIF、激光米氏散射法Laser Mie Scattering，LMS、激光瑞利散射LaserRayleigh scattering，LRS、自发拉曼散射Spontaneous Raman Scattering，SRS、相干反斯托克斯拉曼散射Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy，CARS等。
其中，只有基于激光的自发拉曼散射SRS技术，可以完成内燃机某小的空间区域点上，多种气体物质的物理量同步瞬态定量测量，并具有纳秒和毫米级时空分辨能力。如可同步获得N2、O2、H2O、CO2和碳氢化合物等气体的浓度及探测区域上的温度信息。但在燃烧过程的气体自发拉曼散射实验中，气态的拉曼散射信号强度非常弱约为激发光强度的10-12，所以要想达到精确定量测量的目的，就必须最大限度地提高拉曼散射信号的信噪比。为此，人们除了要用高输出功率和能量的激光器，采用低波长激光激发，尽可能缩小收集系统与待测区域距离，做好激光束腰上的散射光收集等一系列措施外，气体浓度和温度的精确标定也是非常重要的一环。
前面已提到基于激光的自发拉曼散射，可以获得在复杂燃烧环境下具有时空分辨的气体物质的摩尔分数和温度的定量信息，但在实际拉曼实验中，需要考虑混合气体受到激光激发后，每种拉曼散射强度与该气体摩尔分数的物理关系，以及通过氮气N2分子斯托克斯和反斯托克斯光谱形状和强度比获得温度的原理。这就需要设计拉曼标定池，在气样标定池中进行气体拉曼标定实验，利用开发的拉曼散射线成像光学测试系统，测量气样标定池中N2、CO2和O2混合气体在不同配比下的摩尔分数随压力的变化，也可得到每种气体相对N2的相对响应因子。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于激光自发拉曼散射线成像的光学诊断气样标定池。
本实用新型由压盖ⅠA、封头B、缸体C、压盖ⅡD、加热体E、压盖ⅢF、石英玻璃Ⅰ1、石英玻璃Ⅱ2、石英玻璃Ⅲ3、环垫Ⅰa、密封圈Ⅰb、环垫Ⅱe、密封圈Ⅱf、密封圈Ⅲg、环垫Ⅲh、密封圈Ⅳi、密封圈Vj组成，其中所述的压盖ⅠA上设有中心孔4和螺钉孔组Ⅰ5；所述的压盖ⅡD上设有上观察孔13和螺钉孔组Ⅲ14；所述的压盖ⅢF上设有下观察孔15和螺钉孔组Ⅳ16。
所述的封头B上设有螺钉孔组Ⅱ6、螺纹孔组Ⅰ7和中心阶梯孔8。
压盖ⅠA固接于封头B左面，压盖ⅠA与封头B之间用密封圈Ⅲg密封，封头B右面与缸体C的左端面固接，封头B与缸体C之间用密封圈Vj密封，加热体E的底座与缸体C的右端面固接；压盖ⅡD固接于缸体C的阶梯孔Ⅱ12上面，压盖ⅡD与缸体C之间用密封圈Ⅰb密封；压盖ⅢF固接于缸体C的阶梯孔Ⅰ10下面，压盖ⅢF与缸体C之间用密封圈Ⅱf密封。
石英玻璃Ⅰ1固接于缸体C的阶梯孔Ⅱ12内，石英玻璃Ⅰ1与压盖ⅡD之间用环垫Ⅰa密封；石英玻璃Ⅱ2固接于缸体C的阶梯孔Ⅰ10内，石英玻璃Ⅱ2与压盖ⅢF之间用环垫Ⅱe密封；石英玻璃Ⅲ3固接于封头B的中心阶梯孔8内，石英玻璃Ⅲ3与封头B之间用密封圈Ⅳi密封，石英玻璃Ⅲ3与压盖ⅠA之间用环垫Ⅲh密封。
所述的缸体C为带有中心通孔的八棱柱，缸体C一侧设有阶梯孔Ⅰ10，缸体C另一侧设有阶梯孔Ⅱ12，且阶梯孔Ⅰ10和阶梯孔Ⅱ12的中心轴重合；缸体C与阶梯孔Ⅱ12相邻的一个侧面上设有压力传感器安装孔k和温度传感器安装孔l；缸体C与阶梯孔Ⅱ12相邻的另一个侧面上设有进气转换接头安装孔c；缸体C与阶梯孔Ⅰ10相邻的一个侧面上设有排气转换接头安装孔d；缸体C的右端设有螺纹孔组Ⅱ9，缸体C的左端设有螺纹孔组Ⅲ11。
所述的加热体E由立筒17和底座20组成，底座20上设有螺钉孔组Ⅴ19，立筒17中设有扇形槽组18。
以压力为5bar，温度为120℃的85％氮气和15％二氧化碳的气样为，对工作过程描述如下：
首先打开进气总管上的节流阀38，同时打开氮气和二氧化碳支管上的单向阀40，然后将氮气罐21的压力调到5barX85％＝4.25bar，二氧化碳气罐22的压力调到5barX15％＝0.75bar。当两支管上压力表41示数稳定后关闭两支管上的单向阀40，然后启动真空泵31将气样池30内抽成真空。抽成真空后同时打开氮气和二氧化碳支管上的单向阀40进气，当压力仪表36示数接近5bar时，调节进气总管的节流阀38，减小进气流速，使气样池30内压力缓慢增至5bar，再关闭节流阀38和单向阀40。然后将温度仪表35温度设置为120℃，将调压器32电压调到220V，将气体加热到120℃。接下来开启激光器29，实验时计算机25给ICCD26和激光器29同步控制信号。激光器29接收到脉冲信号后发射激光，光束从气样池30的激光入射窗口进入气样池30，然后从散射光输出石英窗口进入散射光收集器28、光谱仪27和ICCD26，ICCD26根据计算机25给出的同步控制信号进行拍摄，收集拉曼信。
本实用新型的气体拉曼标定池内部进行了发黑处理，能避免产生杂散光，干扰拉曼散射信号。
本实用新型的气体拉曼标定池与其他气样标定池相比，主要优点是能够加热到200℃，且能按标定实验所需的温度精确加热，降低实验误差；另外，本实用新型的气样标定池密封性好，承受的压力可达20bar，压力范围的拓宽，能满足标定实验的压力条件需求；本实用新型的气体拉曼标定池体积小结构紧凑，能降低内部气体物性参数的不均匀性，且实验误差大幅减少。
附图说明
图1为气体拉曼标定池的主视图
图2为气体拉曼标定池的侧视图
图3为气体拉曼标定池的俯视图
图4为压盖Ⅰ的主视图
图5为压盖Ⅰ的左视图
图6为封头的主视图
图7为封头的左视图
图8为缸体的主视图
图9为缸体的左视图
图10压盖Ⅱ的主视图
图11压盖Ⅱ的俯视图
图12压盖Ⅲ的主视图
图13压盖Ⅲ的仰视图
图14为加热体的主视图
图15为加热体的俯视图
图16为工作原理图
其中：A.压盖Ⅰ B.封头 C.缸体 D.压盖Ⅱ E.加热体 F.压盖Ⅲ a.环垫Ⅰ b.密封圈Ⅰ c.进气转换接头安装孔 d.排气转换接头安装孔 e.环垫Ⅱ f.密封圈Ⅱ g.密封圈Ⅲh.环垫Ⅲ i.密封圈Ⅳ j.密封圈V k.压力传感器安装孔 l.温度传感器安装孔 1.石英玻璃Ⅰ 2.石英玻璃Ⅱ 3.石英玻璃Ⅲ 4.中心孔 5.螺钉孔组Ⅰ 6.螺钉孔组Ⅱ 7.螺纹孔组Ⅰ8.中心阶梯孔 9.螺纹孔组Ⅱ 10.阶梯孔Ⅰ 11.螺纹孔组Ⅲ 12.阶梯孔Ⅱ13.上观察孔 14.螺钉孔组Ⅲ 15.下观察孔 16.螺钉孔组Ⅳ 17.立筒 18.扇形槽组19.螺钉孔组Ⅴ 20.底座21.氮气罐 22.二氧化碳气罐 23.氧气罐 24.丙烷罐 25.计算机 26.ICCD 27.光谱仪 28.散射光收集器 29.激光器 30.气样池 31.真空泵32.调压器 33.可控硅开关 34.温度传感器 35.温度仪表 36.压力仪表 37.压力传感器38.节流阀 39.压力表Ⅰ 40.单向阀 41.压力表Ⅱ 42.阻火器
具体实施方式
下面根据附图说明本实用新型的具体内容和具体的实施方式。
如图1至图7、图10至图13所示，本实用新型由压盖ⅠA、封头B、缸体C、压盖ⅡD、加热体E、压盖ⅢF、石英玻璃Ⅰ1、石英玻璃Ⅱ2、石英玻璃Ⅲ3、环垫Ⅰa、密封圈Ⅰb、环垫Ⅱe、密封圈Ⅱf、密封圈Ⅲg、环垫Ⅲh、密封圈Ⅳi、密封圈Vj组成，其中所述的压盖ⅠA上设有中心孔4和螺钉孔组Ⅰ5；所述的压盖ⅡD上设有上观察孔13和螺钉孔组Ⅲ14；所述的压盖ⅢF上设有下观察孔15和螺钉孔组Ⅳ16。
所述的封头B上设有螺钉孔组Ⅱ6、螺纹孔组Ⅰ7和中心阶梯孔8。；
压盖ⅠA固接于封头B左面，压盖ⅠA与封头B之间用密封圈Ⅲg密封，封头B右面与缸体C的左端面固接，封头B与缸体C之间用密封圈Vj密封，加热体E的底座与缸体C的右端面固接。
压盖ⅡD固接于缸体C的阶梯孔Ⅱ12上面，压盖ⅡD与缸体C之间用密封圈Ⅰb密封。
压盖ⅢF固接于缸体C的阶梯孔Ⅰ10下面，压盖ⅢF与缸体C之间用密封圈Ⅱf密封。
石英玻璃Ⅰ1固接于缸体C的阶梯孔Ⅱ12内，石英玻璃Ⅰ1与压盖ⅡD之间用环垫Ⅰa密封。
石英玻璃Ⅱ2固接于缸体C的阶梯孔Ⅰ10内，石英玻璃Ⅱ2与压盖ⅢF之间用环垫Ⅱe密封。
石英玻璃Ⅲ3固接于封头B的中心阶梯孔8内，石英玻璃Ⅲ3与封头B之间用密封圈Ⅳi密封，石英玻璃Ⅲ3与压盖ⅠA之间用环垫Ⅲh密封。
如图8和图9所示，所述的缸体C为带有中心通孔的八棱柱，缸体C一侧设有阶梯孔Ⅰ10，缸体C另一侧设有阶梯孔Ⅱ12，且阶梯孔Ⅰ10和阶梯孔Ⅱ12的中心轴重合。
缸体C与阶梯孔Ⅱ12相邻的一个侧面上设有压力传感器安装孔k和温度传感器安装孔l。缸体C与阶梯孔Ⅱ12相邻的另一个侧面上设有进气转换接头安装孔c；缸体C与阶梯孔Ⅰ10相邻的一个侧面上设有排气转换接头安装孔d。
缸体C的右端设有螺纹孔组Ⅱ9，缸体C的左端设有螺纹孔组Ⅲ11。
如图14、图15所示，所述的加热体E由立筒17和底座20组成，底座20上设有螺钉孔组Ⅴ19，立筒17中设有扇形槽组18。
Claims (3)
1.一种气体拉曼标定池,其特征在于:由压盖Ⅰ(A)、封头(B)、缸体(C)、压盖Ⅱ(D)、加热体(E)、压盖Ⅲ(F)、石英玻璃Ⅰ(1)、石英玻璃Ⅱ(2)、石英玻璃Ⅲ(3)、环垫Ⅰ(a)、密封圈Ⅰ(b)、环垫Ⅱ(e)、密封圈Ⅱ(f)、密封圈Ⅲ(g)、环垫Ⅲ(h)、密封圈Ⅳ(i)、密封圈V(j)组成，其中所述的压盖Ⅰ(A)上设有中心孔(4)和螺钉孔组Ⅰ(5)；所述的压盖Ⅱ(D)上设有上观察孔(13)和螺钉孔组Ⅲ(14)；所述的压盖Ⅲ(F)上设有下观察孔(15)和螺钉孔组Ⅳ(16)；所述的封头(B)上设有螺钉孔组Ⅱ(6)、螺纹孔组Ⅰ(7)和中心阶梯孔(8)；压盖Ⅰ(A)固接于封头(B)左面，压盖Ⅰ(A)与封头(B)之间用密封圈Ⅲ(g)密封，封头(B)右面与缸体(C)的左端面固接，封头(B)与缸体(C)之间用密封圈V(j)密封，加热体(E)的底座与缸体(C)的右端面固接；压盖Ⅱ(D)固接于缸体(C)的阶梯孔Ⅱ(12)上面，压盖Ⅱ(D)与缸体(C)之间用密封圈Ⅰ(b)密封；压盖Ⅲ(F)固接于缸体(C)的阶梯孔Ⅰ(10)下面，压盖Ⅲ(F)与缸体(C)之间用密封圈Ⅱ(f)密封；石英玻璃Ⅰ(1)固接于缸体(C)的阶梯孔Ⅱ(12)内，石英玻璃Ⅰ(1)与压盖Ⅱ(D)之间用环垫Ⅰ(a)密封；石英玻璃Ⅱ(2)固接于缸体(C)的阶梯孔Ⅰ(10)内，石英玻璃Ⅱ(2)与压盖Ⅲ(F)之间用环垫Ⅱ(e)密封；石英玻璃Ⅲ(3)固接于封头(B)的中心阶梯孔(8)内，石英玻璃Ⅲ(3)与封头(B)之间用密封圈Ⅳ(i)密封，石英玻璃Ⅲ(3)与压盖Ⅰ(A)之间用环垫Ⅲ(h)密封。
2.按权利要求1所述的气体拉曼标定池，其特征在于：所述的缸体(C)为带有中心通孔的八棱柱，缸体(C)一侧设有阶梯孔Ⅰ(10)，缸体(C)另一侧设有阶梯孔Ⅱ(12)，且阶梯孔Ⅰ(10)和阶梯孔Ⅱ(12)的中心轴重合；缸体(C)与阶梯孔Ⅱ(12)相邻的一个侧面上设有压力传感器安装孔(k)和温度传感器安装孔(l)；缸体(C)与阶梯孔Ⅱ(12)相邻的另一个侧面上设有进气转换接头安装孔(c)；缸体(C)与阶梯孔Ⅰ(10)相邻的一个侧面上设有排气转换接头安装孔(d)；缸体(C)的右端设有螺纹孔组Ⅱ(9)，缸体(C)的左端设有螺纹孔组Ⅲ(11)。
3.按权利要求1所述的气体拉曼标定池，其特征在于：所述的加热体(E)由立筒(17)和底座(20)组成，底座(20)上设有螺钉孔组Ⅴ(19)，立筒(17)中设有扇形槽组(18)。
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| CN201720994095.2U CN207502401U (zh) | 2017-08-10 | 2017-08-10 | 一种气体拉曼标定池 |
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Cited By (1)
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| CN107328756A (zh) * | 2017-08-10 | 2017-11-07 | 吉林大学 | 一种气体拉曼标定池 |
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2017
- 2017-08-10 CN CN201720994095.2U patent/CN207502401U/zh active Active
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