一种用于光学测量的可视化反压喷淋试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于光学测量的可视化反压喷淋试验装置及方法，尤其涉及一种用于光学测量技术进行雾化混合特性研究的反压环境喷淋试验装置，设备一般位于液流试验供应系统下游，可以形成具有稳定环境压力的喷淋试验工况，从而模拟各种燃烧腔内的反压状态，并具有可视化功能和光学坐标系统，便于利用各类激光测量设备进行非接触测量。本发明专利技术的装置安装在视镜上方的扇形吹扫装置持续向下输出扇形风刀将水雾带向排水口，在不影响光路的情况下，保护视镜不被水雾浸染，保证光路正常传播。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于光学测量的可视化反压喷淋试验装置及方法，尤其涉及一种用于光学测量技术进行雾化混合特性研究的反压环境喷淋试验装置，设备一般位于液流试验供应系统下游，可以形成具有稳定环境压力的喷淋试验工况，从而模拟各种燃烧腔内的反压状态，并具有可视化功能和光学坐标系统，便于利用各类激光测量设备进行非接触测量。
技术介绍
喷注器、燃烧喷嘴是火箭发动机、内燃机的核心部件，其喷雾特性对燃烧效率和燃烧稳定性有直接的影响，通过冷试过程中对喷雾数据的测量和分析，研究喷雾特性和燃烧效率、燃烧不稳定的关系，待积累一定量的样本数据后，可以总结归纳出喷雾参数设计准则，为各类发动机的研制提供设计依据。非接触光学测量技术凭借其不干扰流场、精度高、实时性好、测试对象范围广等优势，成为测试领域不可替代的新型测试手段和发展方向，并为发动机雾化混合特性研究提供了技术基础和测量手段。现有的雾化混合特性测量方法多在常压的开放环境下采用光学测量技术进行，该方法存在的缺点主要是常压环境下无法模拟真实的反压燃烧过程，导致其结果与真实工况偏差很大。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种用于光学测量的可视化反压喷淋试验装置及方法，可以提供一定流量压力的产品试验介质及稳定反压环境，经被试产品形成雾化喷淋流场，同时通过内置的光学坐标系统完成光学测量所需的建标、产品调姿、流场扫描等工作，继而测量喷嘴在各种工作参数条件下的液滴直径尺寸，空间分布，喷射角，喷射速度等雾化混合特性。本专利技术的技术解决方案为：一种用于光学测量的可视化反压喷淋试验装置，该试验装置包括液路出口管路、视镜结构、喷淋舱、筒体、气路增压入口管路、超压安全泄放出口管路、上封盖、手动机械升降结构、小流量液路入口管路、大流量液路入口管路、放气控制出口管路、吹扫增压入口管路、六维电动执行结构、扇形吹扫装置和支座；喷淋舱的底部安装支座，支座与地面连接，液路出口管路安装在喷淋舱的底部；视镜结构安装在喷淋舱舱身中部；扇形吹扫装置安装在视镜结构的上方；超压安全泻放出口管路、放气控制出口管路和气路增压入口管路均安装在筒体上；吹扫增压入口管路穿过筒体下部后通过金属波纹软管与扇形吹扫装置进行连接；上封盖圆心处设置有手动机械升降结构，手动机械升降结构上带有支撑杆，支撑杆穿过上封盖后经过筒体延伸至喷淋舱内，支撑杆底端与六维电动执行结构固定连接，被试产品固定连接在六维电动执行结构上；小流量入口管路穿过上封盖后通过金属波纹软管与被试产品进行连接；大流量入口管路穿过上封盖通过金属波纹软管与被试产品进行连接；上封盖通过法兰连接在筒体的上方，筒体通过法兰连接在喷淋舱的上方。喷淋舱为带椭圆封头的舱体结构，支座有三组，视镜结构有三组，扇形吹扫装置有三组；喷淋舱底部设置呈三角形布置的三组支座，喷淋舱的底部有一个通孔，液路出口管路的一端通过该通孔安装在喷淋舱的底部，液路出口管路另一端连接液路出口背压调节阀组；喷淋舱舱身中部周向上均匀开有三个窗口，用于安装三组视镜结构；每组视镜上方设置扇形吹扫装置用于对喷淋舱内视镜结构内壁进行吹扫作业。超压安全泻放出口管路一端连接在筒体上部，超压安全泻放出口管路另一端连接超压安全阀；放气控制出口管路一端连接在筒体上部，放气控制出口管路另一端连接放气控制阀；气路增压入口管路一端连接在筒体下部，气路增压入口管路另一端连接气路增压调节阀组；吹扫增压入口管路一端穿过筒体下部分别通过三路金属波纹软管与三组扇形吹扫装置进行连接，吹扫增压入口管路另一端连接吹扫增压调节阀组。上封盖为平面圆盘结构，周向上开有均布的个通孔，小流量入口管路一端穿过上封盖通过金属波纹软管与被试产品进行连接，小流量入口管路另一端连接介质供应系统；大流量入口管路一端穿过上封盖通过金属波纹软管与被试产品进行连接，大流量入口管路另一端连接介质供应系统。所述的气路增压调节阀组包括在线压力表、减压器和截止阀，在线压力表、减压器和截止阀依次通过管路连接，其中截止阀与气路增压入口管路连接。所述的吹扫增压调节阀组包括在线压力表、减压器和截止阀，在线压力表、减压器和截止阀依次通过管路连接，其中截止阀与吹扫增压入口管路连接。所述的液路出口背压调节阀组包括调节阀和截止阀，调节阀和截止阀通过管路连接，其中调节阀与液路出口管路连接。所述的视镜结构采用石英玻璃或锗玻璃。所述的手动机械升降结构中的动密封采用阀杆填料密封技术。一种用于光学测量的可视化反压喷淋试验方法，该方法的步骤包括：(1)将气路增压调节阀组和吹扫增压调节阀组接入高压气源，打开气路增压调节阀组中的截止阀，高压气源中的高压气体通过气路增压调节阀组进入筒体，调节增压调节阀组中的减压器对喷淋试验装置进行舱内加压；打开吹扫增压调节阀组中的截止阀，高压气体通过吹扫增压调节阀组进入扇形吹扫装置，调节吹扫增压调节阀组中的减压器对喷淋试验装置进行舱内辅助加压；待舱内压力达到额定压力后，关闭气路增压调节阀组和吹扫增压调节阀组中的截止阀，观察舱体在线压力表状态，检查舱体密封情况，若压力表指示稳定开展下一步工作，否则进行密封查漏，直至压力表指数稳定；(2)操作手动机械升降机构的手轮，通过视镜结构观察，将被试产品置于视镜结构上方区域；(3)打开吹扫增压调节阀组中的截止阀，调节吹扫增压调节阀组中的减压器，观察在线压力表指示，将扇形吹扫装置的工作压力调整到额定值；(4)根据被试产品的额定流量，选择小流量入口管路或者大流量入口管路，接入介质供应系统，被试产品开始喷淋工作；观察舱体在线压力表的指示，如果实际压力超过额定压力，通过放气控制阀进行放气泄压操作；(5)将光学测量设备光学发射探头正对视镜结构，启动光学测量设备，利用六维电动执行结构中的二维俯仰机构、旋转机构、x-y-z三维线性机构分别调整被试产品光学水平基准、光学初始相位、光学坐标原点；(6)打开气路增压调节阀组、吹扫增压调节阀组和液路出口背压调节阀组中的截止阀，调节气路增压调节阀组和吹扫增压调节阀组中的减压器对喷淋试验装置进行舱内增压，调节液路出口背压调节阀组中的调节阀对排液量进行调节，利用放气控制阀进行泄压排放，使装置室压稳定到额定工况；(7)启动光学测量程序，利用六维电动执行结构进行流场不同坐标位置移动测量、产品姿态调整，完成雾化混合特性试验。有益效果(1)本专利技术的装置设置气路增压调节阀组，放气控制阀、液路出口背压调节阀组、超压安全阀等多套调节系统，通过对高压气源进行调压输送，保证舱内额定室压快速有效建立和喷淋状态下气液两相动态平衡。(2)本专利技术的装置用具有光学透过性的石英玻璃(高压采用锗玻璃)材料替代传统的硼硅视镜，使其满足光学测量要求；本专利技术的装置中设置周向均布的三组大视野视镜结构，可以满足激光点测量技术(LDV、PDPA技术)、面测量技术(PIV技术，高速成像技术)等多种光学测试手段的进出光布置及成像要求。(3)本专利技术的装置在上封盖设置手动机械升降结构(动密封采用阀杆填料密封技术)，并将被试产品安装在可远程线控的六维电动执行机构上(线缆穿舱采用烧结气密接头)，配合金属波纹软管供液结构实现光学测量所需的坐标基准建立、产品姿态调整、流场扫描等工作。(4)本专利技术的装置为了防止雾化喷淋水雾附着在视镜上影响光学测量结果，还设置了扇形吹扫气帘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于光学测量的可视化反压喷淋试验装置，其特征在于：该试验装置包括液路出口管路(1)、视镜结构(2)、喷淋舱(3)、筒体(4)、气路增压入口管路(5)、超压安全泄放出口管路(6)、上封盖(7)、手动机械升降结构(8)、小流量液路入口管路(9)、大流量液路入口管路(10)、放气控制出口管路(11)、吹扫增压入口管路(12)、六维电动执行结构(13)、扇形吹扫装置(14)和支座(15)；喷淋舱(3)的底部安装支座(15)，支座(15)与地面连接，液路出口管路(1)安装在喷淋舱(3)的底部；视镜结构(2)安装在喷淋舱(3)舱身中部；扇形吹扫装置(14)安装在视镜结构(2)的上方；超压安全泻放出口管路(6)、放气控制出口管路(11)和气路增压入口管路(5)均安装在筒体(4)上；吹扫增压入口管路(12)穿过筒体(4)下部后通过金属波纹软管与扇形吹扫装置(14)进行连接；上封盖(7)圆心处设置有手动机械升降结构(8)，手动机械升降结构(8)上带有支撑杆，支撑杆穿过上封盖(7)后经过筒体(4)延伸至喷淋舱(3)内，支撑杆底端与六维电动执行结构(13)固定连接，被试产品(16)固定连接在六维电动执行结构(13)上；小流量入口管路(9)穿过上封盖(7)后通过金属波纹软管与被试产品进行连接；大流量入口管路(10)穿过上封盖(7)通过金属波纹软管与被试产品进行连接；上封盖(7)通过法兰连接在筒体(4)的上方，筒体(4)通过法兰连接在喷淋舱(3)的上方。...

【技术特征摘要】
1.一种用于光学测量的可视化反压喷淋试验装置，其特征在于：该试验装置包括液路出口管路(1)、视镜结构(2)、喷淋舱(3)、筒体(4)、气路增压入口管路(5)、超压安全泄放出口管路(6)、上封盖(7)、手动机械升降结构(8)、小流量液路入口管路(9)、大流量液路入口管路(10)、放气控制出口管路(11)、吹扫增压入口管路(12)、六维电动执行结构(13)、扇形吹扫装置(14)和支座(15)；喷淋舱(3)的底部安装支座(15)，支座(15)与地面连接，液路出口管路(1)安装在喷淋舱(3)的底部；视镜结构(2)安装在喷淋舱(3)舱身中部；扇形吹扫装置(14)安装在视镜结构(2)的上方；超压安全泻放出口管路(6)、放气控制出口管路(11)和气路增压入口管路(5)均安装在筒体(4)上；吹扫增压入口管路(12)穿过筒体(4)下部后通过金属波纹软管与扇形吹扫装置(14)进行连接；上封盖(7)圆心处设置有手动机械升降结构(8)，手动机械升降结构(8)上带有支撑杆，支撑杆穿过上封盖(7)后经过筒体(4)延伸至喷淋舱(3)内，支撑杆底端与六维电动执行结构(13)固定连接，被试产品(16)固定连接在六维电动执行结构(13)上；小流量入口管路(9)穿过上封盖(7)后通过金属波纹软管与被试产品进行连接；大流量入口管路(10)穿过上封盖(7)通过金属波纹软管与被试产品进行连接；上封盖(7)通过法兰连接在筒体(4)的上方，筒体(4)通过法兰连接在喷淋舱(3)的上方。2.根据权利要求1所述的一种用于光学测量的可视化反压喷淋试验装置，其特征在于：喷淋舱(3)为带椭圆封头的舱体结构，支座(15)有三组，视镜结构(2)有三组，扇形吹扫装置(14)有三组；喷淋舱(3)底部设置呈三角形布置的三组支座(15)，喷淋舱(3)的底部有一个通孔，液路出口管路(1)的一端通过该通孔安装在喷淋舱(3)的底部，液路出口管路(1)另一端连接液路出口背压调节阀组；喷淋舱舱身中部周向上均匀开有三个窗口，用于安装三组视镜结构(2)；每组视镜上方设置扇形吹扫装置用于对喷淋舱(3)内视镜结构(2)内壁进行吹扫作业。3.根据权利要求2所述的一种用于光学测量的可视化反压喷淋试验装置，其特征在于：超压安全泻放出口管路(6)一端连接在筒体(4)上部，超压安全泻放出口管路(6)另一端连接超压安全阀；放气控制出口管路(11)一端连接在筒体(4)上部，放气控制出口管路(11)另一端连接放气控制阀；气路增压入口管路(5)一端连接在筒体(4)下部，气路增压入口管路(5)另一端连接气路增压调节阀组；吹扫增压入口管路(12)一端穿过筒体(4)下部分别通过三路金属波纹软管与三组扇形吹扫装置(14)进行连接，吹扫增压入口管路(12)另一端连接吹扫增压调节阀组。4.根据权利要求1或2所述的一种用于光学测量的可视化反压喷淋试验装置，其特征在于：上封盖(7)为平面圆盘结构，周向上开有均布的4个通孔，小流量入口管路(9)一端穿过上封盖(7)通过金属波纹软管与被试产品进行连接，小流量入口管路(9)另一端连接介质供应系统；大流量入口管路(10)一端穿过上封盖(7)通过金...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋戈，冯晓鸣，周琰，尹健昭，谷雨，刘国龙，
申请(专利权)人：北京航天动力研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11