[发明专利]一种能在低压条件下使用的激波管电动针刺破膜装置

说明书

本发明涉及燃烧实验技术领域，旨在提供一种能在低压条件下使用的激波管电动针刺破膜装置。其微型电机通过电机底座固定安装在激波管的内壁上，电机螺杆平行于激波管轴线且带螺纹；中空管状的针刺套筒具有开口端和封闭尾端，刺针安装在尾端；针刺套筒的内部设有螺纹或沿其长度方向的齿条，从开口端套装在电机螺杆上并使螺纹或齿条与电机螺杆的螺纹啮合；针刺套筒的外侧设有带通孔的横向凸出部，平行于针刺套筒的导向杆穿过该通孔，且其一端固定在微型电机上。通过采用电控控制，刺针的出针速度比普通的机械式针刺破膜机构快且均匀，更容易控制破膜的准确时间。刺针更换方便、容易密封、通用性能强，能够很好地用于低压条件，可靠高效、重复性好。

技术领域

本发明属于燃烧实验技术领域，涉及一种能在低压条件下使用的激波管电动针刺破膜装置。

背景技术

碳氢燃料来源广泛，能量密度高，也是目前航空飞行器最广泛使用的燃料，碳氢燃料的点火特性关系到燃料的能源释放规律及燃烧动力学研究，是航空发动机研究等相关领域的热点之一。点火延迟时间是碳氢燃料燃烧特性的重要表征，也是验证燃烧反应化学动力学模型及简化模型的重要依据。在实际的工程应用中，燃料的点火延迟时间作为超燃冲压发动机和脉冲爆轰发动机燃烧室设计的重要参数之一，对发动机燃烧室内的工作状态和发动机的设计与性能有着至关重要的影响。燃料燃烧一般需要经历点火、火焰传播以及火焰稳定这几个重要过程，碳氢燃料的点火延迟时间极短，一般为毫秒量级，因此，如何测量碳氢燃料的点火延迟时间非常重要。

目前，实验研究或测量碳氢燃料点火延迟时间的主要实验设备是激波管。激波管是通过入射激波和反射激波对物质进行均匀绝热非等熵压缩的实验设备，由于激波管具有结构简单，使用方便，能提供范围较宽的实验参数，因此激波管在物理、化学等基础研究中有着广泛的应用。特别是在空气动力学、气体物理学、化学动力学和航空声学等领域都广泛使用激波管进行燃料点火的实验研究。

破膜是激波管实验过程最重要步骤，直接关系到实验的成功与否及实验的精度。由于需要测量的燃料压力工况差别较大，在激波管实验设计时所采用的破膜方式及膜片也会根据反应压力的不同而改变。特别是在低压的反应条件下，由于激波管高低压两端压力差较小，增加了破膜的难度并使破膜成功率降低，需要借助外力进行破膜，因此，对于低压环境下进行激波管实验，选取合适的破膜装置和方式十分重要。

目前现有的破膜装置存在的问题是：(1)电热破膜效率不高，存在较高的无法破膜的概率。(2)利用高压自主破膜难以精确控制破膜压力，无法精确实现实验工况的控制。(3)传统的针刺破膜出针速度不高，当激波管驱动段的压力比较高时，驱动段的密封问题和针刺速度将影响到气流的品质和激波速度的一致性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种能在低压条件下使用的激波管电动针刺破膜装置。

为解决技术问题，本发明的解决方案是：

提供一种能在低压条件下使用的激波管电动针刺破膜装置，包括用于刺破激波管膜片的刺针、电机底座、微型电机、电机螺杆、针刺套筒和导向杆；微型电机通过电机底座固定安装在激波管的内壁上，其输出端设有平行于激波管轴线的带螺纹的电机螺杆；中空管状的针刺套筒具有开口端和封闭尾端，所述刺针安装在尾端；针刺套筒的内部设有螺纹或沿其长度方向的齿条，从开口端套装在电机螺杆上并使螺纹或齿条与电机螺杆的螺纹啮合；针刺套筒的外侧设有带通孔的横向凸出部，平行于针刺套筒的导向杆穿过该通孔，且其一端固定在微型电机上。

本发明中，微型电机的电源线在穿过设于激波管管体上的密封件后，与连接外部电源的控制开关相接。

本发明中，微型电机与电机底座之间通过螺栓固定，电机底座以焊接方式固定在激波管的内壁上。

本发明中，刺针包括刺针底座和刺针刃，其中刺针刃由两个十字交叉固定的针片组成；刺针底座通过螺纹连接方式安装在针刺套筒的尾端。