[发明专利]一种流量控制喷管

说明书

本发明公开了一种流量控制喷管，其包括稳压段、喷管组合单元、插板单元和扩散段，所述喷管组合单元包括中心的三元喷管和组合在所述三元喷管侧壁上的二元喷管，所述插板单元安装在所述喷管组合单元的入口处，其包括能够遮挡二元喷管入口的单插板和即能够遮挡所述二元喷管入口又能遮挡所述三元喷管入口的双插板，所述稳定段为与所述喷管组合单元的入口相同形状的筒体，所述扩散段为与所述喷管组合单元出口相同形状的筒体。本发明解决了气体流动控制跨度大难以精确控制的问题。本发明的喷管结构紧凑，分块设计，组合控制，易于检修和维护。

技术领域

本发明涉及一种超音速喷管，特别是一种用于气体流量高精度调节的喷管。

背景技术

目前核电设备研制需要进行气体夹带液体试验，不同试验工况气体流量跨度大，随着研究的深入，试验精度需求逐渐提高，由于在试验过程中存在气液两相流，液体跌宕逆流、气体声波逆向传播现象，造成气体压力及流量不稳定状态，使得气体夹带试验的精度不高，为提供气体夹带试验精度，需提供一种高精度的气体流量调节系统。

气体流量调节第一种方法是采用流量计反馈信号至调节阀，调节阀响应并进行开度及位置调节，进而调节流量，该方法优点是系统简单，易操作，缺点是在大跨度范围内流量计精度不高，且调节阀调压特性决定其在大跨度流量范围无法正常工作，更无法实现气液两相流高精度控制。第二种是采用流量控制器，其基本原理与第一种方法相同，是将流量计与调节阀集成在一起，通过电控信号处理控制器上下游流量，该方法优缺点与第一种相同。第三种方法是采用调节阀与节流装置相结合的方式实现气体流量调节，常用的节流装置为孔板，利用孔板开孔处形成音速流动进行节流，阻止下游压力波动影响，再通过调节阀调节气体压力使气体流量稳定的一定水平，该方法优点是一定程度上稳定了孔板下游流动对上游的影响，提供了较为稳定的下游流场，缺点是孔板喉部流动波动限制了流量调节精度。

因此，为提高气体夹带试验气体流量调节精度，需解决流动扰动及大跨度流量调节问题。

发明内容

本发明克服现有技术的不足，提供一种新型超声速喷管，该喷管屏蔽喉部下游流动扰动，保证上游流动高度稳定，且可在大跨度流量范围工作，解决流动扰动及大跨度流量调节问题。

本发明的流量控制喷管包括稳压段、喷管组合单元、插板单元和扩散段，所述喷管组合单元包括中心的三元喷管和组合在所述三元喷管侧壁上的二元喷管，所述插板单元安装在所述喷管组合单元的入口处，其包括能够遮挡二元喷管入口的单插板和即能够遮挡所述二元喷管入口又能遮挡所述三元喷管入口的双插板，所述稳定段为与所述喷管组合单元的入口相同形状的筒体，所述扩散段为与所述喷管组合单元出口相同形状的筒体。

优选所述中心的三元喷管为拉瓦尔喷管，其外侧壁的整体轮廓为长方体，分别以所述拉瓦尔喷管的上下左右四个侧壁为底壁形成有四个二元喷管，上下两个二元喷管分别安装有所述单插板，能够分别通过所述单插板插入或拔出而将各自整个入口堵住或者开放，左右两个二元喷管分别安装有所述双插板，左边的双插板能够堵住或开放左侧二元喷管的入口，并且能够堵住或开放所述拉瓦尔喷管的左半圆的入口，右边的双插板能够堵住或开放右侧二元喷管的入口，并且能够堵住或开放所述拉瓦尔喷管的右半圆的入口。

优选四个所述二元喷管的喉部位置均与所述拉瓦尔喷管的喉部位置相同。

优选上下两个所述二元喷管对称设置，左右两个所述二元喷管对称设置，上下二元喷管的喉部宽度小于左右两个二元喷管的喉部宽度。

优选中心三元喷管用于实现中间区段即最常用试验工况的流量为10％～50％的控制，上部二元喷管与下部二元喷管用于实现微小量试验工况的流量＜10％的控制，中心三元喷管与左部二元喷管及右部二元喷管用于实现大流量试验工况的流量为50％～100％的控制。

优选在所述拉瓦尔喷管的内型壁与外侧壁之间设置有密闭的减重腔。

本发明与现有技术相比具有如下优点：