CN214427171U - 一种用于空气激波管的双破膜装置 - Google Patents

Abstract

一种用于空气激波管的双破膜装置。其包括高压段法兰、破膜圆筒、低压段法兰、夹模装置、密封装置和膜片；本实用新型提供的用于空气激波管的双破膜装置具有如下有益效果：利用高压段与破膜圆筒内充气压差实现自主破膜的目的，不需要引入电磁刺针等外部破膜工具，避免了对低压段压力传感器采集信号过程中的电磁干扰，使信号采集更稳定；通过合理选择膜片材料和厚度，可以稳定实现破膜压力的连续变化；提供了直接充气破膜和释放破膜圆筒中的气压实现破膜两种破膜方式，可以满足不同材质膜片的破膜需求。

Description

一种用于空气激波管的双破膜装置

技术领域

本实用新型属于空气激波管试验装置技术领域，具体涉及一种用于空气激波管的双破膜装置。

背景技术

近年来空气激波管广泛应用于模拟爆炸冲击波、标定动态压力传感器等技术领域，其主体结构包括通过膜片分开的高压段和低压段两段管体。膜片破裂后高压段管体内的气体膨胀，并向低压段管体内快速移动，由此产生向低压段管体的激波，用以模拟空气冲击波加载或者压力传感器的标定等。

目前激波管膜片破裂装置主要有以下几种，但存在一定程度的缺陷：1、直冲法—直接通过向高压段管体内充气直到膜片破裂，该方法破膜气压完全依赖于膜片的临界破裂压力，很难实现连续的压力控制；2、针刺法—破膜装置出针速度不高，破膜成功率低，复杂针刺装置安装困难，容易出现漏气等现象；3、热熔法—主要针对聚酯膜片，通过预先粘贴在膜片上的电阻丝加热熔化膜片的方法实现破膜，该方法无法应用于金属膜片，且很难做到破膜均匀，从而影响激波质量。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种既能连续、稳定控制破膜压力，又能不引入电磁设备而实现均匀破膜的用于空气激波管的双破膜装置。

为了达到上述目的，本实用新型提供的空气激波管双破膜装置包括高压段法兰、破膜圆筒、低压段法兰、夹模装置、密封装置和膜片；其中，所述的高压段法兰焊接在高压管的端头上，外端面中部形成有第一O型槽，外侧部位沿圆周方向间隔形成有多个通孔；低压段法兰焊接在低压管的端头上，外端面中部形成有第二O型槽，外侧部位沿圆周方向间隔形成有多个通孔；破膜圆筒为空心圆筒，设置在高压段法兰和低压段法兰之间，前后外端面中部均形成有第三O型槽，圆周壁外侧部位沿圆周方向间隔形成有多个轴向通孔，一侧连接进气口，进气口上安装有气压表和进气口截止阀，另一侧连接排气口，排气口上安装有排气口截止阀；密封装置为O型橡胶圈，多个O型橡胶圈分别设置在第一O型槽、第二O型槽和第三O型槽中；膜片包括夹在高压段法兰与破膜圆筒之间的前膜片以及夹在破膜圆筒与低压段法兰之间的后膜片；夹模装置为长螺栓螺母组合，其中每根长螺栓的中部依次贯穿设置在低压段法兰上的一个通孔、后膜片边缘、破膜圆筒上的一个轴向通孔、前膜片边缘和高压段法兰上的一个通孔内，外端利用螺母拧紧，由此将高压段法兰、破膜圆筒、低压段法兰和膜片固定在一起。

所述的破膜圆筒采用高强铝合金材料制成，内孔直径与高压管和低压管的内径相同且同轴。

所述的排气口截止阀为一快开阀门，用于快速打开，以释放出破膜圆筒内的气体。

所述的膜片采用铝合金材料或聚脂薄膜，其中前膜片和后膜片的材质相同或不同，但前模片的临界破裂压力需大于等于后膜片的临界破裂压力。

本实用新型提供的空气激波管双破膜装置具有如下有益效果：

利用高压段与破膜圆筒内充气压差实现自主破膜的目的，不需要引入电磁刺针等外部破膜工具，避免了对低压段压力传感器采集信号过程中的电磁干扰，使信号采集更稳定；通过合理选择膜片材料和厚度，可以稳定实现破膜压力的连续变化；提供了直接充气破膜和释放破膜圆筒中的气压实现破膜两种破膜方式，可以满足不同材质膜片的破膜需求。压力较低时，使用聚酯膜片，采用直接充气破膜的方式，由于聚酯膜片厚度均匀，不需要预制缺陷，临界破裂压力比较稳定，利用直接充气直到膜片两侧压差达到其临界破裂压力，膜片破裂；该破膜方式不需要打开破膜圆筒上的排气截止阀，避免了排气孔与外界联通而影响激波管中气流的流动。压力较高时，使用铝合金等金属膜片，使用时需要预制刻槽，很难保证刻槽尺寸、深度完全一致，因此使用释放破膜圆筒中气压的方式实现破膜能够更好地实现在预定的压力下破膜；该破膜方式由于需要打开排气截止阀，可能会对激波管内气流产生一些影响，但对于实现高气压来说，这个影响基本可以忽略。

附图说明

图1为本实用新型提供的空气激波管双破膜装置整体纵向结构剖视图。

图2为本实用新型提供的空气激波管双破膜装置中破膜圆筒端面示意图。

图3为本实用新型提供的空气激波管双破膜装置选择破膜方式1时膜片变形和破裂过程示意图。

图4为本实用新型提供的空气激波管双破膜装置选择破膜方式2时膜片变形和破裂过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细说明。

如图1和图2所示，本实用新型提供的空气激波管双破膜装置包括高压段法兰1、破膜圆筒2、低压段法兰3、夹模装置4、密封装置5和膜片6；其中，所述的高压段法兰1焊接在高压管0101的端头上，外端面中部形成有第一O型槽0102，外侧部位沿圆周方向间隔形成有多个通孔；低压段法兰3焊接在低压管0301的端头上，外端面中部形成有第二O型槽0302，外侧部位沿圆周方向间隔形成有多个通孔；破膜圆筒2为空心圆筒，设置在高压段法兰1和低压段法兰3之间，前后外端面中部均形成有第三O型槽0206，圆周壁外侧部位沿圆周方向间隔形成有多个轴向通孔0207，一侧连接进气口0202，进气口0202上安装有气压表0201和进气口截止阀0203，另一侧连接排气口0204，排气口0204上安装有排气口截止阀0205；密封装置5为O型橡胶圈，多个O型橡胶圈分别设置在第一O型槽0102、第二O型槽0302和第三O型槽0206中；膜片6包括夹在高压段法兰1与破膜圆筒2之间的前膜片0601以及夹在破膜圆筒2与低压段法兰3之间的后膜片0602；夹模装置4为长螺栓螺母组合，其中每根长螺栓的中部依次贯穿设置在低压段法兰3上的一个通孔、后膜片0602边缘、破膜圆筒2上的一个轴向通孔0207、前膜片0601边缘和高压段法兰1上的一个通孔内，外端利用螺母拧紧，由此将高压段法兰1、破膜圆筒2、低压段法兰3和膜片6固定在一起。

所述的破膜圆筒2采用高强铝合金材料制成，内孔直径与高压管0101和低压管0301的内径相同且同轴。

所述的排气口截止阀0205为一快开阀门，用于快速打开，以释放出破膜圆筒2内的气体。

所述的膜片6采用铝合金材料或聚脂薄膜，其中前膜片0601和后膜片0602的材质相同或不同，但前模片0601的临界破裂压力需大于等于后膜片0602的临界破裂压力。

本实用新型提供的空气激波管双破膜装置可采用两种破膜方式进行破膜；两种破膜方式都是基于前模片0601两侧压差超过其承载极限而破裂，进而后膜片0602在高压下发生破裂。

所述破膜方式1，充气时，破膜圆筒2的充气压力小于前膜片0601和后膜片0602的临界破裂压力，高压管0101充气压力大于前膜片0601临界破裂压力，同时前膜片0601两侧压差小于其临界破裂压力；所述空气激波管双破膜装置工作时，打开排气口截止阀0205，通过排气口0204释放破膜圆筒2内的气体，当前膜片0601两侧压差大于其临界破裂压力时，前膜片0601破裂，高压管0101内的高压气体将迅速进入破膜圆筒2的内部，由于前模片0601的临界破裂压力大于等于后膜片0602的临界破裂压力，此时后膜片0602必然破裂，因此高压气体将迅速进入低压管0301内，破膜过程完成。

所述破膜方式2，充气时，根据最终所需高压管0101的释放压力和前膜片0601的临界破裂压力，确定破膜圆筒2内应该充入的目标气压；充气时，先同时给高压管0101和破膜圆筒2充气，直至达到破膜圆筒2的目标气压，再给高压管0101充气，直到前膜片0601破裂，紧接着后膜片0602也会在高压气体的作用下破裂，气体迅速进入低压管0301内，破膜过程完成。

现将本实用新型提供的空气激波管双破膜装置的使用方法阐述如下：

正式投入使用前，首先进行两项准备工作。一是测定各组膜片6的临界破裂压力，为膜片6的选定做准备；二是进行低压管0301末端冲击波压力和高压管0101充气压力之间关系的标定，目的是可以根据低压管0301中所需的目标冲击波，确定高压管0101的充气压力。

所述空气激波管双破膜装置安装步骤如下。①根据实验工况需求的低压管0301中的目标冲击波，确定高压管0101的充气压力；②根据高压管0101的充气压力选择合适的膜片6组合，压力较低时，优先选择聚酯膜片，压力较高时，优先选择铝合金膜片；③根据所选膜片6，确定破膜方式，铝合金膜片一般选择破膜方式1，聚酯膜片一般选择破膜方式2；④将高压段法兰1、前膜片0601、破膜圆筒2、后膜片0602和低压段法兰3之间的O型槽内均安装合适的O型橡胶圈，各部分通过夹紧装置4的长螺栓螺母组合连接并夹紧。

安装完成后，准备充气，下面分别描述两种破膜方式的充气过程。破膜方式1—①确定破膜圆筒2中的目标气压P1，目标气压P1应该大于高压管0101的目标气压与前膜片0601的临界破裂压力的差值，同时小于后膜片0602的临界破裂压力；②给高压管0101和破膜圆筒2同时充气，直到气压表0201示数达到目标气压P1，关闭进气口截止阀0203；③接着给高压管0101继续充气，直到高压管0101中气压达到目标气压P1，切断气源，停止充气。破膜方式2—①确定破膜圆筒2中的目标气压P2，目标气压P2应等于高压管0101的目标气压与前膜片0601的临界破裂压力的差值，同时小于后膜片0602的临界破裂压力；②给高压管0101和破膜圆筒2同时充气，直到气压表0201示数达到目标气压P2，关闭进气口截止阀0203；③接着给高压管0101继续充气，直到膜片6破裂，切断气源，停止充气。

对于破膜方式2，充气结束，触发过程同时完成，可以打开排气口截止阀0205释放残压，准备下一次实验。对于破膜方式1，还需继续完成破膜过程。快速打开排气口截止阀0205，通过排气口0204释放破膜圆筒2中的气体，当前膜片0601两侧压差大于其临界破裂压力时，前膜片0601破裂，高压管0101中气体迅速进入破膜圆筒2，破膜过程完成，实验结束。

选择破膜方式1和破膜方式2，充气和破膜过程中前后膜片变形和破裂过程分别如图3和图4所示。

Claims (4)

1.一种用于空气激波管的双破膜装置，其特征在于：所述的空气激波管双破膜装置包括高压段法兰(1)、破膜圆筒(2)、低压段法兰(3)、夹模装置(4)、密封装置(5)和膜片(6)；其中，所述的高压段法兰(1)焊接在高压管(0101)的端头上，外端面中部形成有第一O型槽(0102)，外侧部位沿圆周方向间隔形成有多个通孔；低压段法兰(3)焊接在低压管(0301)的端头上，外端面中部形成有第二O型槽(0302)，外侧部位沿圆周方向间隔形成有多个通孔；破膜圆筒(2)为空心圆筒，设置在高压段法兰(1)和低压段法兰(3)之间，前后外端面中部均形成有第三O型槽(0206)，圆周壁外侧部位沿圆周方向间隔形成有多个轴向通孔(0207)，一侧连接进气口(0202)，进气口(0202)上安装有气压表(0201)和进气口截止阀(0203)，另一侧连接排气口(0204)，排气口(0204)上安装有排气口截止阀(0205)；密封装置(5)为O型橡胶圈，多个O型橡胶圈分别设置在第一O型槽(0102)、第二O型槽(0302)和第三O型槽(0206)中；膜片(6)包括夹在高压段法兰(1)与破膜圆筒(2)之间的前膜片(0601)以及夹在破膜圆筒(2)与低压段法兰(3)之间的后膜片(0602)；夹模装置(4)为长螺栓螺母组合，其中每根长螺栓的中部依次贯穿设置在低压段法兰(3)上的一个通孔、后膜片(0602)边缘、破膜圆筒(2)上的一个轴向通孔(0207)、前膜片(0601)边缘和高压段法兰(1)上的一个通孔内，外端利用螺母拧紧，由此将高压段法兰(1)、破膜圆筒(2)、低压段法兰(3)和膜片(6)固定在一起。

2.根据权利要求1所述的用于空气激波管的双破膜装置，其特征在于：所述的破膜圆筒(2)采用高强铝合金材料制成，内孔直径与高压管(0101)和低压管(0301)的内径相同且同轴。

3.根据权利要求1所述的用于空气激波管的双破膜装置，其特征在于：所述的排气口截止阀(0205)为一快开阀门，用于快速打开，以释放出破膜圆筒(2)内的气体。

4.根据权利要求1所述的用于空气激波管的双破膜装置，其特征在于：所述的膜片(6)采用铝合金材料或聚脂薄膜，其中前膜片(0601)和后膜片(0602)的材质相同或不同，但前膜片(0601)的临界破裂压力需大于等于后膜片(0602)的临界破裂压力。

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