[发明专利]一种高精度自适应的真空度控制系统

说明书

本发明公开了一种高精度自适应的真空度控制系统，其包括真空室，进气管道，喷管和排气组件，所述排气组件包括彼此相连并同轴配置的可调节收集段，等直段和扩散段，所述排气组件穿过所述真空室壁进行设置，所述可调节收集段位于真空室内，其进气口面积可调，所述扩散段位于真空室外，所述喷管配置于真空室内，经由所述进气管道与真空室外的气源相连，所述喷管与所述排气组件彼此相间隔地同轴配置。本发明结构简单、并且在真空度高的前提下，不仅能够进行简单的真空度调节，还能够自适应稳定在某一所需真空度。

技术领域

本发明涉及一种自适应连续可调节真空度的设备，主要应用于风洞真空系统、真空罐、真空舱以及其他对真空度有控制要求的设备中。

背景技术

在一些低密度环境的光学相关的试验之中，需要保证试验空间之内的静压力保持稳定。特别是对于一些有关空气动力学的低密度环境光学试验之中，由于试验空间内部有较大的流体质量交换，需要专门的系统进行静压力的控制。

在控制试验空间内部的真空度时，一般会采用真空泵系统或引射排气系统控制其真空度。如果采用闭环真空度控制系统，其不仅需要真空泵，还需要测控系统和阀门系统进行控制，其系统复杂，集成成本高，控制难度大。而且真空泵的抽吸能力受其适用范围影响大，偏离适用压力时，其抽吸能力下降迅速。而引射器排气系统由引射器、混合段和扩散段组成。其抽吸能力受到引射压力和主气流同时确定，调节性能较差，抽吸能力受各方面影响大。如果想控制压力，对于不同的试验状态需要单独调试才能得到。

对于超声速风洞的喷管和超扩段结构而言，其一般具有以下三种状态。一种是喷管主气流完全膨胀，试验舱静压稳定，喷管主气流恰好全部进入超扩段，试验舱内部静压稳定。第二种是喷管未达到最终膨胀状态，试验舱静压较高，喷管主气流带动一部分周边的流体进入超扩段，试验舱静压逐渐降低至设计状态。第三种是喷管处于过膨胀状态，试验舱静压较低，喷管主气流超过了超扩段所能排出的极限，一部分多余气体溢出，补充到试验舱之中，试验舱压力逐渐升高达到设计状态。可以看出，对于超声速风洞而言，可以通过控制喷管流量和超扩段控制风洞试验舱的真空度。在超扩段抽吸能力足够的前提下，喷管的膨胀程度取决于收集段的入口尺寸。较大的收集段入口能够使主气流离开喷管后更为充分的膨胀，而较小的收集段入口会使得主气流离开喷管后膨胀程度较小。

发明内容

本发明设计了一种高精度自适应的真空度控制系统，解决了真空系统结构复杂，集成难度高；引射排气系统调节难度大，无法自适应控制的问题。

本发明的高精度自适应的真空度控制系统包括真空室，进气管道，喷管、和排气组件，所述排气组件包括彼此相连并同轴配置的可调节收集段，等直段和扩散段，所述排气组件穿过所述真空室壁进行设置，所述可调节收集段位于真空室内，其进气口面积可调，所述扩散段位于真空室外，所述喷管配置于真空室内，经由所述进气管道与真空室外的气源相连，所述喷管与所述排气组件彼此相间隔地同轴配置。

优选所述喷管的内腔包括喷管前室，喷管收缩段，喷管扩张段和混合段。

优选所述可调节收集段能够设计为方形，上下各有1个调节片，通过铰链与等直段入口处相连，根据试验需求调节调节片位置，控制收集段入口面积。

优选所述可调节收集段能够制成进气口面积不同的多种规格成品件，根据试验需求，进行更换。

优选所述喷管前室具有一定的稳定气流的能力，喷管收缩段通过收缩将气流加速至声速，所述喷管扩张段将声速气流加速至设计马赫数，能够根据不同的真空度和调节能力范围，自由更换喷管马赫数。

优选所述真空室具有根据试验所需的空间进行设计的保证密封的空间

有益效果：

本发明采用较为简单的结构，实现了自适应控制真空度的作用，而且真空度可以进行自由调节。