專利名稱：吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)裝置系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可在同一套設(shè)備中進(jìn)行吹砂和吹塵兩種環(huán)境試驗(yàn)的裝置系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
吹砂和吹塵試驗(yàn)是檢驗(yàn)車輛、飛行器、電器設(shè)備、軍用裝備在沙漠、干旱地區(qū)和風(fēng)砂天氣條件下環(huán)境適應(yīng)性和環(huán)境可靠性的重要手段。
目前，吹砂和吹塵試驗(yàn)需要在不同的環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中進(jìn)行(1)吹砂時(shí)，由于砂塵顆粒較大(粒徑在150μm至850μm之間)，對(duì)風(fēng)機(jī)葉片的磨損較大。又因風(fēng)道設(shè)計(jì)為開式風(fēng)道(或風(fēng)洞)，試驗(yàn)過(guò)程中的砂塵料損耗和用于溫度調(diào)節(jié)的能量損失都較大；(2)吹塵時(shí)，雖然塵粒較小(粒徑≤150μm)，因風(fēng)道設(shè)計(jì)為閉式循環(huán)風(fēng)道，試驗(yàn)過(guò)程中的砂塵料損耗和能量損失有所減小，但由于吹砂和吹塵試驗(yàn)分別用不同試驗(yàn)設(shè)備，造成試驗(yàn)設(shè)備的利用率不高。現(xiàn)有的吹砂和吹塵環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備均采用依靠重力及風(fēng)道主氣流攜裹作用的加砂、加塵方式，砂塵環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備內(nèi)部的砂塵顆粒速度和濃度分布不易控制，不能在試件前形成砂塵濃度、顆粒速度和均勻性的試驗(yàn)環(huán)境。吹砂和吹塵試驗(yàn)中需要對(duì)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備內(nèi)的溫度和濕度進(jìn)行嚴(yán)格控制，如果簡(jiǎn)單采用現(xiàn)有的將換熱面和電加熱器直接串入吹砂/吹塵風(fēng)道的溫度調(diào)節(jié)方式，將會(huì)出現(xiàn)主風(fēng)機(jī)壓頭和系統(tǒng)能量損耗加大的現(xiàn)象；另外，由于其調(diào)節(jié)對(duì)象為含砂塵顆粒的氣固兩相流，無(wú)法采用常規(guī)的干燥手段進(jìn)行其濕度調(diào)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是公開一種吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)裝置系統(tǒng)，該裝置解決了在同一套環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中進(jìn)行吹砂和吹塵兩種試驗(yàn)。使砂塵環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備在有效試驗(yàn)空間內(nèi)形成在砂塵濃度和速度分布上較現(xiàn)有分立式吹砂、吹塵環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備性能更好，并在試驗(yàn)過(guò)程中循環(huán)使用砂塵料和經(jīng)過(guò)調(diào)溫、調(diào)濕處理的試驗(yàn)氣流，從而達(dá)到提高設(shè)備利用率、改善試驗(yàn)條件、減少試驗(yàn)過(guò)程中材料和能源浪費(fèi)的技術(shù)效果。
本發(fā)明是一種吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)裝置系統(tǒng)，包括模擬風(fēng)速環(huán)境的循環(huán)風(fēng)道、砂/塵料循環(huán)裝置、空氣調(diào)節(jié)裝置以及由各自管道組成的通道構(gòu)成，砂/塵料循環(huán)裝置、空氣調(diào)節(jié)裝置通過(guò)通道與循環(huán)風(fēng)道連接，各通道上設(shè)有多個(gè)用于控制流量、流速、壓力的閥門。循環(huán)風(fēng)道設(shè)計(jì)成一個(gè)不規(guī)則結(jié)構(gòu)，在主風(fēng)機(jī)的軸流風(fēng)力驅(qū)動(dòng)下使試驗(yàn)段形成滿足試驗(yàn)要求的風(fēng)速條件。來(lái)自加料倉(cāng)中的砂塵原料通過(guò)氣力輸送通道(即送料通道)和送料通道端部設(shè)置的噴頭將砂塵原料噴入循環(huán)風(fēng)道內(nèi)，噴入循環(huán)風(fēng)道內(nèi)的砂塵原料與循環(huán)風(fēng)道內(nèi)的主流風(fēng)充分混和形成自然環(huán)境中的砂塵狀況，再通過(guò)調(diào)節(jié)通道上的多個(gè)閥門來(lái)改變循環(huán)風(fēng)道內(nèi)的溫度、濕度、濃度等環(huán)境條件。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)1)可以在同一套環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中進(jìn)行吹砂、吹塵試驗(yàn)，減少了系統(tǒng)初投資、提高了試驗(yàn)設(shè)備的利用率；2)試驗(yàn)用砂塵料和經(jīng)過(guò)調(diào)溫、調(diào)濕處理的試驗(yàn)氣流可以在吹砂、吹塵試驗(yàn)過(guò)程中循環(huán)使用，減少了試驗(yàn)過(guò)程中的材料和能源消耗，降低了試驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行費(fèi)用；3)采用氣力輸送和氣固兩相流射流技術(shù)進(jìn)行加砂、加塵及試驗(yàn)段砂塵濃度控制，有助于改善試驗(yàn)段入口截面砂塵濃度和速度分布，使砂塵顆粒在速度和分布均勻性上更加滿足環(huán)境試驗(yàn)要求，改善了試驗(yàn)條件、提高了試驗(yàn)質(zhì)量；4)采用一大一小兩個(gè)空調(diào)旁路結(jié)構(gòu)，可以降低主風(fēng)機(jī)功耗、提高溫度控制效果、降低溫度調(diào)節(jié)過(guò)程的電能損耗；5)去掉了傳統(tǒng)砂塵試驗(yàn)設(shè)備試件前后的兩個(gè)回收料斗，采用側(cè)面略帶擴(kuò)展的平直試驗(yàn)段，并在試驗(yàn)段前設(shè)收縮段，試驗(yàn)段與分離段間設(shè)擴(kuò)壓段，不但減少了系統(tǒng)回收料斗數(shù)量，而且在進(jìn)一步改善循環(huán)風(fēng)道內(nèi)的流場(chǎng)品質(zhì)、減少流動(dòng)損失的同時(shí)提高了分離段氣固分離效果。


圖1是本發(fā)明不規(guī)則循環(huán)風(fēng)道氣動(dòng)布局結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明不規(guī)則循環(huán)風(fēng)道剖視圖。
圖3是本發(fā)明吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)裝置系統(tǒng)的連接關(guān)系示意圖。
圖4是本發(fā)明中噴頭剖視圖。
圖5是本發(fā)明中隔柵結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明中U型分離件剖視圖。
圖中 1.循環(huán)風(fēng)道 101.試驗(yàn)段 102.擴(kuò)壓段 103.分離段104.第一拐角段 105.第一收縮段 106.第二拐角段 107.方圓過(guò)渡段 108.動(dòng)力段109.圓方過(guò)渡段 110.變截面段111.第三拐角段 112.第四拐角段 113.穩(wěn)定段114.第二收縮段 115.第一導(dǎo)流片 116.第二導(dǎo)流片 117.第三導(dǎo)流片 118.第四導(dǎo)流片121.送料通道122.第一回料通道123.第二回料通道124.大空調(diào)進(jìn)氣通道 125.小空調(diào)進(jìn)氣通道 126.第一破拱通道127.清塵通道128.第二破拱通道129.干壓縮空氣通道130.回氣通道131.空調(diào)回氣通道5.加料倉(cāng)501.分離器502.第四旋轉(zhuǎn)閥 503.第一氣動(dòng)換向閥 504.第一旋轉(zhuǎn)閥 505.第二旋轉(zhuǎn)閥
506.真空泵507.回料斗 508.第三旋轉(zhuǎn)閥 509.第三混合器510.第二氣動(dòng)換向閥 511.加料吸嘴 512.吹砂混合器513.吹塵混合器517.第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥 519.第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥6.排氣通道601.排風(fēng)閥 602.進(jìn)風(fēng)閥 603.調(diào)壓風(fēng)機(jī)7.噴頭701.內(nèi)螺紋 702.連接段 703.收縮段704.喉部705.擴(kuò)展段8.大空氣調(diào)節(jié)旁路 801.第一進(jìn)水通道802.第一回水通道 807.水泵 808.水處理設(shè)備9.小空氣調(diào)節(jié)旁路901.第二進(jìn)水通道 902.第二回水通道 905.冷水機(jī)組11.裝飾板 12.保溫層13.內(nèi)層 14.外層 15.主風(fēng)機(jī)16.整流隔柵 17.機(jī)電轉(zhuǎn)盤 18.密封門19.分離件 1901.角鋼1902.U型件20.冷風(fēng)機(jī)具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
對(duì)于吹砂、吹塵環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備中，一般包括砂塵料系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)道、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)，循環(huán)風(fēng)道用于提供試件在吹砂和吹塵環(huán)境的場(chǎng)所；砂塵料系統(tǒng)提供所需的砂、塵的原料；空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)環(huán)境的溫度、濕度。砂塵料系統(tǒng)和空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)通過(guò)管道與循環(huán)風(fēng)道實(shí)現(xiàn)連通，各管道上設(shè)有多個(gè)閥門，閥門的設(shè)置是為有效的調(diào)節(jié)風(fēng)道中砂塵料的流量、氣力的大小、壓力的調(diào)節(jié)、濕度的調(diào)節(jié)、濕度的調(diào)節(jié)等。
在本發(fā)明中，為了實(shí)現(xiàn)氣固兩相流，特對(duì)循環(huán)風(fēng)道1作了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)。循環(huán)風(fēng)道1為不規(guī)則結(jié)構(gòu)的密閉風(fēng)道，循環(huán)風(fēng)道1按其不同結(jié)構(gòu)段依次分為試驗(yàn)段101、擴(kuò)壓段102、分離段103、第一拐角段104、第一收縮段105、第二拐角段106、方圓過(guò)渡段107、動(dòng)力段108、圓方過(guò)渡段109、變截面段110、第三拐角段111、第四拐角段112、穩(wěn)定段113、第二收縮段114；在四個(gè)拐角段104、106、111、112分別設(shè)有第一導(dǎo)流片115、第二導(dǎo)流片116、第三導(dǎo)流片117、第四導(dǎo)流片118；在試驗(yàn)段101上設(shè)有密封門18和電機(jī)轉(zhuǎn)盤17，密封門18上設(shè)有觀察窗，觀察窗上設(shè)有刮塵器；在分離段103內(nèi)設(shè)有分離件19，回料通道123連接在循環(huán)風(fēng)道1的分離段103，回料通道123另一端與回收料斗507連接；在第一拐角段104，干壓縮空氣通道129和回氣通道130與循環(huán)風(fēng)道1導(dǎo)通，干壓縮空氣通道129另一端與干壓縮空氣輸出管道連接，回氣通道130另一端與分離器501連接，回氣通道130上設(shè)有真空泵506；在第一收縮段105兩端頂部分別設(shè)排風(fēng)閥601和進(jìn)風(fēng)閥602，排風(fēng)閥601與排氣通道6連接；在方圓過(guò)渡段107，大空調(diào)進(jìn)氣通道124與循環(huán)風(fēng)道1導(dǎo)通，大空調(diào)進(jìn)氣通道124另一端與大空調(diào)旁路8導(dǎo)通；在動(dòng)力段108內(nèi)設(shè)有主風(fēng)機(jī)15，主風(fēng)機(jī)15外部設(shè)有用于對(duì)其進(jìn)行降溫的冷卻風(fēng)機(jī)20；在變截面段110，小空調(diào)進(jìn)氣通道125與循環(huán)風(fēng)道1導(dǎo)通，小空調(diào)進(jìn)氣通道125另一端與小空調(diào)旁路9導(dǎo)通；在第三拐角段111，空調(diào)回氣通道131與循環(huán)風(fēng)道1導(dǎo)通，空調(diào)回氣通道131另一端分別與大空調(diào)旁路8和小空調(diào)旁路9導(dǎo)通；在穩(wěn)定段113內(nèi)設(shè)有蜂窩結(jié)構(gòu)整流隔柵16，送料通道121與穩(wěn)定段113導(dǎo)通，送料通道121送料端伸入循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)并安裝在蜂窩結(jié)構(gòu)整流隔柵16的下游，送料通道121送料端伸入循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)的管道上連接有噴頭7，抽氣通道122與穩(wěn)定段113導(dǎo)通并安裝在蜂窩結(jié)構(gòu)整流隔柵16的上游；在循環(huán)風(fēng)道1的內(nèi)層13與裝飾板11之間安裝有保溫層12，循環(huán)風(fēng)道1的外層14上設(shè)有裝飾板。
本發(fā)明中的砂/塵料循環(huán)裝置由分離器501、第四旋轉(zhuǎn)閥502、第二氣動(dòng)換向閥503、加料倉(cāng)5、第一旋轉(zhuǎn)閥504、第二旋轉(zhuǎn)閥505、吹砂混合器512、吹塵混合器513構(gòu)成，砂塵料從加料吸嘴511經(jīng)第一氣動(dòng)換向閥510、抽氣通道122、分離器501將砂塵料吸入加料倉(cāng)5中；送料通道121另一端與濕壓縮空氣管道的輸出端連接，且送料通道121上設(shè)有閥門、壓力表、吹砂混合器512和吹塵混合器513，吹砂混合器512與加料倉(cāng)5輸出管道上的第一旋轉(zhuǎn)閥504連接，吹塵混合器513與加料倉(cāng)5輸出管道上的第二旋轉(zhuǎn)閥505連接；加料倉(cāng)5設(shè)有兩路輸出管道，安裝第一旋轉(zhuǎn)閥504的管道用于吹砂試驗(yàn)用，安裝第二旋轉(zhuǎn)閥505的管道用于吹塵試驗(yàn)用；第一破拱通道126與分離器501底端連接，第一破拱通道126的另一端與第二破拱通道128導(dǎo)通，第二破拱通道128輸入端與干壓縮空氣的輸出管道連接，第二破拱通道128的另一端與回收料斗507底端連接；回收料斗507輸出管道上設(shè)有第三旋轉(zhuǎn)閥508，回收料斗507輸出管道與設(shè)在抽氣通道122上的第三混合器509導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)將循環(huán)風(fēng)道1中回收的砂塵料送回加料倉(cāng)5中；第一破拱通道126與大空調(diào)旁路8和小空調(diào)旁路9上的清塵通道127連接。
本發(fā)明中的空氣調(diào)節(jié)裝置由大空調(diào)旁路8和小空調(diào)旁路9構(gòu)成，采用冷為基礎(chǔ)熱調(diào)節(jié)控制模式，大空調(diào)旁路8通過(guò)第一進(jìn)水通道801和第一回水通道802與循環(huán)冷卻水以及水處理設(shè)備連接，通過(guò)設(shè)在第一進(jìn)水通道801和第一回水通道802上的閥門控制吹砂試驗(yàn)時(shí)冷卻水的流量；小空調(diào)旁路9通過(guò)第二進(jìn)水通道901和第二回水通道902與冷水機(jī)組905設(shè)備連接，通過(guò)設(shè)在第二進(jìn)水通道901和第二回水通道902上的閥門控制吹塵試驗(yàn)時(shí)冷卻水的流量。
在本發(fā)明中，送料通道121送料端伸入循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)的管道上通過(guò)螺紋連接有多個(gè)噴頭7，各噴頭之間間距90cm；噴頭7由連接段702、收縮段703、喉部704和擴(kuò)展段705構(gòu)成，連接段702與喉部704之間為收縮段703，擴(kuò)展段705設(shè)在噴口處(噴頭結(jié)構(gòu)請(qǐng)參見(jiàn)圖4所示)。
在本發(fā)明中，分離段103中的分離件19由U型件1902和角鋼1901構(gòu)成，U型件1902焊接在角鋼1901上(請(qǐng)參見(jiàn)圖6所示)。
在本發(fā)明中，循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)的砂塵濃度通過(guò)調(diào)節(jié)噴頭7的射流流量大小和調(diào)節(jié)安裝在加料倉(cāng)5送料端管道上的第一旋轉(zhuǎn)閥504和第二旋轉(zhuǎn)閥505的轉(zhuǎn)流速實(shí)現(xiàn)。
在本發(fā)明中，送料通道121與濕壓縮空氣管道的輸出端連接，通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)在其上的閥門和混合器使砂塵在送料通道121內(nèi)形成氣固兩相流。
在本發(fā)明中，送料通道121中的壓縮空氣濕度通過(guò)第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥517的膨脹降壓形成濕度為30％RH；循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)的濕度通過(guò)調(diào)整設(shè)在干壓縮空氣通道129上的第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥519的開度控制在30％RH。
在本發(fā)明中，排氣通道6上設(shè)有的調(diào)壓風(fēng)機(jī)603用于調(diào)整循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)的空氣壓力。
在本發(fā)明中，加料通道121為氣力輸送管道。通過(guò)調(diào)節(jié)第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥517的壓力、流量使?jié)駢嚎s空氣管道輸出的濕空氣與加料倉(cāng)5輸出的砂塵料經(jīng)第一旋轉(zhuǎn)閥504或者第二旋轉(zhuǎn)閥505與吹砂混合器512或者砂塵混合器513充分滲混后使加料通道121內(nèi)形成氣力輸送砂塵料。
下面將介紹試件在本發(fā)明的設(shè)備中的工作過(guò)程請(qǐng)參見(jiàn)附圖所示，在主風(fēng)機(jī)15的驅(qū)動(dòng)下，試驗(yàn)用空氣在循環(huán)風(fēng)道1中循環(huán)流動(dòng)并在循環(huán)風(fēng)道1的試驗(yàn)段101形成滿足試驗(yàn)要求的試驗(yàn)風(fēng)速，吹砂18～30m/s，低速吹塵1.5m/s，高速吹塵8.9m/s，風(fēng)速大小可以通過(guò)調(diào)整主風(fēng)機(jī)15轉(zhuǎn)速的方式加以閉環(huán)控制，主風(fēng)機(jī)15由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)速受調(diào)速器控制。循環(huán)風(fēng)道1的氣動(dòng)布局結(jié)構(gòu)如圖2所示，采用側(cè)面略帶擴(kuò)展的平直試驗(yàn)段101，為了減小循環(huán)風(fēng)道1的阻力損失，在循環(huán)風(fēng)道1的四個(gè)拐角設(shè)有四組導(dǎo)流片115～118；為了改善試驗(yàn)段101的流場(chǎng)品質(zhì)，在試驗(yàn)段101上游設(shè)有第二收縮段114和穩(wěn)定段113，穩(wěn)定段113內(nèi)設(shè)有整流隔柵16(如圖3所示)以減少試驗(yàn)段101的紊流度；為了避免大粒徑砂塵顆粒對(duì)主風(fēng)機(jī)15葉片造成危害，在試驗(yàn)段101出口設(shè)有擴(kuò)壓段102與分離段103，在分離段103內(nèi)設(shè)有中迎風(fēng)交錯(cuò)布置四排U分離件19(如圖3所示)，擴(kuò)壓段102設(shè)在試驗(yàn)段101與分離段103之間以降低分段入口截面的風(fēng)速，從而起到高分離段的氣固分離效率的作用。
濕壓縮空氣流經(jīng)第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥517后，其壓力和濕度降低至在20～30％RH的范圍。在吹砂混和器512、吹塵混合器513同來(lái)自加料倉(cāng)5的砂塵料均勻混合，砂塵料在濕壓縮空氣流的攜裹下以氣力輸送的方式由送料通道121經(jīng)其端部安裝的多個(gè)噴頭7噴入循環(huán)風(fēng)道1中，噴頭7結(jié)構(gòu)如圖5所示，噴頭7布置在距試驗(yàn)段101入口截面3米的加砂截面，含砂塵顆粒的壓縮空氣反向噴入循環(huán)風(fēng)道1后形成與風(fēng)道主流方向相反的氣固兩相流射流，在風(fēng)道主流與氣固兩相流射流的共同作用下，砂塵顆粒與風(fēng)洞主流均勻混和，在試驗(yàn)段101入口截面形成砂塵顆粒分布均勻、顆粒速度與主流風(fēng)速高度一致的氣固兩相試驗(yàn)氣流，試驗(yàn)段101入口截面所需砂塵濃度通過(guò)調(diào)整加料倉(cāng)5下方的第一旋轉(zhuǎn)閥504和第二旋轉(zhuǎn)閥505轉(zhuǎn)速的方式加以閉環(huán)控制，由于吹砂和吹塵試驗(yàn)中的砂塵濃度要求有較大差異，第一旋轉(zhuǎn)閥504用于完成吹砂試驗(yàn)時(shí)的砂塵濃度調(diào)節(jié)，第二旋轉(zhuǎn)閥505用于完成吹塵試驗(yàn)時(shí)的濃度調(diào)節(jié)。
離開試驗(yàn)段101的氣固兩相流經(jīng)擴(kuò)壓段102減速后，在流經(jīng)分離段103的U型分離件19時(shí)發(fā)生氣固分離，大部分砂塵顆粒被攔截下來(lái)落入布置在分離段103下方的回收料斗507中，并進(jìn)一步通過(guò)第三旋轉(zhuǎn)閥508在第三混和器509和抽自循環(huán)風(fēng)道1試驗(yàn)段101上游的空氣相混合，二者一起在真空泵506抽吸力的作用下經(jīng)過(guò)換向閥510進(jìn)入布置在加料倉(cāng)5上方的旋風(fēng)分離器501，被旋風(fēng)分離器501分離出的砂塵顆粒經(jīng)換向閥503回到加料倉(cāng)5得以循環(huán)利用。在試驗(yàn)前，將換向閥510切換至加料位置并將加料吸嘴511插入篩分烘干后的砂塵料中，這樣試驗(yàn)用砂塵料就會(huì)在真空泵506抽吸作用下由其存放地點(diǎn)以氣力輸送的方式通過(guò)旋風(fēng)分離器501進(jìn)入加料倉(cāng)5中；在試驗(yàn)結(jié)束后，將換向閥503切換至放料位置，繼續(xù)運(yùn)行系統(tǒng)15～30分鐘就可將系統(tǒng)殘存的砂塵料由放料口放出。
排風(fēng)閥601與調(diào)壓風(fēng)機(jī)603相接，調(diào)壓風(fēng)機(jī)603的轉(zhuǎn)速和排風(fēng)量受循環(huán)風(fēng)道1中的主風(fēng)機(jī)15進(jìn)口壓差控制，從而保證了試驗(yàn)過(guò)程中循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)的壓力穩(wěn)定，進(jìn)風(fēng)閥602用于試驗(yàn)前主風(fēng)機(jī)15啟動(dòng)階段的循環(huán)風(fēng)道1進(jìn)風(fēng)過(guò)程，當(dāng)主風(fēng)機(jī)15運(yùn)行穩(wěn)定后進(jìn)風(fēng)閥602處于關(guān)閉狀態(tài)。
循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)的溫度是通過(guò)安裝在大空調(diào)旁路8中的循環(huán)冷卻水表冷器，以及裝在小空調(diào)旁路9中的電加熱器和冷凍水表冷器來(lái)控制的，系統(tǒng)的被調(diào)量為試驗(yàn)段101溫度。大旁路表冷器中可通以入口溫度為35℃的循環(huán)冷卻水，用于平衡試驗(yàn)段101溫度要求為70℃的高溫吹砂試驗(yàn)時(shí)的系統(tǒng)熱負(fù)荷，大旁路內(nèi)置離心風(fēng)機(jī)的壓頭應(yīng)大于主風(fēng)機(jī)15壓頭，以避免試驗(yàn)氣流在大旁路形成反向流動(dòng)；小旁路中通以來(lái)自冷水機(jī)組905入口溫度為7℃的冷凍水，用于平衡常溫吹砂(23℃)、高溫吹塵(70℃)試驗(yàn)時(shí)的系統(tǒng)熱負(fù)荷，配備調(diào)功器的電加熱器用于溫度的精細(xì)調(diào)節(jié)；在試驗(yàn)過(guò)程中首先通過(guò)遠(yuǎn)距離手工調(diào)節(jié)第一進(jìn)水通道801上的換向閥803和與第一回水通道802連接的換向閥804來(lái)調(diào)整大旁路表冷器循環(huán)冷卻水流量；通過(guò)遠(yuǎn)距離手工調(diào)節(jié)第二進(jìn)水通道901上的換向閥903和與第二回水通道902連接的換向閥904來(lái)調(diào)整小旁路表冷器冷凍水流量；使試驗(yàn)段101溫度調(diào)至稍低于試驗(yàn)溫度要求的水平，然后根據(jù)試驗(yàn)段101溫度信號(hào)閉環(huán)自動(dòng)調(diào)節(jié)電加熱器的功率使試驗(yàn)段101溫度滿足試驗(yàn)要求，從而實(shí)現(xiàn)“冷為基礎(chǔ)熱調(diào)節(jié)”的調(diào)溫方式。主風(fēng)機(jī)15由安裝在循環(huán)風(fēng)道1外的冷卻風(fēng)機(jī)20以風(fēng)冷的方式對(duì)其進(jìn)行冷卻。
由于真空泵506的抽氣來(lái)自循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)部，主流風(fēng)經(jīng)過(guò)分離段103內(nèi)設(shè)有的旋風(fēng)分離件19后，真空泵506尾氣管中空氣已較為清潔。為了得到循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)的主流風(fēng)濕度，可將濕度傳感器安裝在真空泵506尾氣管內(nèi)，根據(jù)濕度信號(hào)來(lái)改變?cè)O(shè)在干壓縮空氣通道129上的第二空氣調(diào)節(jié)閥519開度的方式實(shí)時(shí)調(diào)整噴入循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)干壓縮空氣量就可以使循環(huán)風(fēng)道1內(nèi)的空氣濕度得到進(jìn)一步精確控制。
循環(huán)風(fēng)道1的試驗(yàn)段101內(nèi)設(shè)有機(jī)電轉(zhuǎn)盤17和密封門18，機(jī)電轉(zhuǎn)盤13用于固定試件、調(diào)整試件的受吹方向并承受試驗(yàn)過(guò)程中試件的重量、扭矩和偏心矩；密封門18供試件出入循環(huán)風(fēng)道1時(shí)使用，密封門18上可設(shè)有觀察窗，觀察窗上設(shè)刮塵器。
本發(fā)明試驗(yàn)空氣在循環(huán)風(fēng)道中循環(huán)流動(dòng)，在試驗(yàn)段形成滿足環(huán)境試驗(yàn)所需的氣固兩相流條件，循環(huán)風(fēng)道具有整流、保溫和氣固分離功能，改善了流場(chǎng)品質(zhì)，減少了流動(dòng)損失和散熱損失，降低了電能消耗。砂塵料以氣固兩相流射流的方式噴入循環(huán)風(fēng)道中的試驗(yàn)段上游，形成砂塵顆粒分布均勻、顆粒速度滿足要求的試驗(yàn)條件，并以氣力輸送的方式在試驗(yàn)過(guò)程中得以循環(huán)使用，減少了砂塵料消耗，砂塵濃度通過(guò)調(diào)整砂塵料的噴入量的方式加以控制；空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于調(diào)整試驗(yàn)中的溫度和濕度條件。該設(shè)備可用于汽車、飛機(jī)、裝甲車等大型機(jī)電設(shè)備的吹砂和吹塵環(huán)境試驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)裝置系統(tǒng)，包括模擬風(fēng)速環(huán)境的循環(huán)風(fēng)道、砂/塵料循環(huán)裝置、空氣調(diào)節(jié)裝置以及由各自管道組成的通道構(gòu)成，砂/塵料循環(huán)裝置、空氣調(diào)節(jié)裝置通過(guò)通道與循環(huán)風(fēng)道連接，各通道上設(shè)有多個(gè)用于控制流量、流速、壓力的閥門，其特征在于所述的循環(huán)風(fēng)道(1)為不規(guī)則結(jié)構(gòu)的密閉風(fēng)道，循環(huán)風(fēng)道(1)按其不同結(jié)構(gòu)段依次分為試驗(yàn)段(101)、擴(kuò)壓段(102)、分離段(103)、第一拐角段(104)、第一收縮段(105)、第二拐角段(106)、方圓過(guò)渡段(107)、動(dòng)力段(108)、圓方過(guò)渡段(109)、變截面段(110)、第三拐角段(111)、第四拐角段(112)、穩(wěn)定段(113)、第二收縮段(114)；在四個(gè)拐角段(104、106、111、112)分別設(shè)有第一導(dǎo)流片(115)、第二導(dǎo)流片(116)、第三導(dǎo)流片(117)、第四導(dǎo)流片(118)；在試驗(yàn)段(101)上設(shè)有密封門(18)和電機(jī)轉(zhuǎn)盤(17)，密封門(18)上設(shè)有觀察窗，觀察窗上設(shè)有刮塵器；在分離段(103)內(nèi)設(shè)有分離件(19)，回料通道(123)連接在循環(huán)風(fēng)道(1)的分離段(103)，回料通道(123)另一端與回收料斗(507)連接；在第一拐角段(104)，干壓縮空氣通道(129)和回氣通道(130)與循環(huán)風(fēng)道(1)導(dǎo)通，干壓縮空氣通道(129)另一端與干壓縮空氣輸出管道連接，回氣通道(130)另一端與分離器(501)連接，回氣通道(130)上設(shè)有真空泵(506)；在第一收縮段(105)兩端頂部分別設(shè)排風(fēng)閥(601)和進(jìn)風(fēng)閥(602)，排風(fēng)閥(601)與排氣通道(6)連接；在方圓過(guò)渡段(107)，大空調(diào)進(jìn)氣通道(124)與循環(huán)風(fēng)道(1)導(dǎo)通，大空調(diào)進(jìn)氣通道(124)另一端與大空調(diào)旁路(8)導(dǎo)通；在動(dòng)力段(108)內(nèi)設(shè)有主風(fēng)機(jī)(15)，主風(fēng)機(jī)(15)外部設(shè)有用于對(duì)其進(jìn)行降溫的冷卻風(fēng)機(jī)(20)；在變截面段(110)，小空調(diào)進(jìn)氣通道(125)與循環(huán)風(fēng)道(1)導(dǎo)通，小空調(diào)進(jìn)氣通道(125)另一端與小空調(diào)旁路(9)導(dǎo)通；在第三拐角段(111)，空調(diào)回氣通道(131)與循環(huán)風(fēng)道(1)導(dǎo)通，空調(diào)回氣通道(131)另一端分別與大空調(diào)旁路(8)和小空調(diào)旁路(9)導(dǎo)通；在穩(wěn)定段(113)內(nèi)設(shè)有整流隔柵(16)，送料通道(121)與穩(wěn)定段(113)導(dǎo)通，送料通道(121)送料端伸入循環(huán)風(fēng)道(1)內(nèi)并安裝在整流隔柵(16)的下游，送料通道(121)送料端伸入循環(huán)風(fēng)道(1)內(nèi)的管道上連接有噴頭(7)，抽氣通道(122)與穩(wěn)定段(113)導(dǎo)通并安裝在整流隔柵(16)的上游；在循環(huán)風(fēng)道(1)的內(nèi)層(13)與裝飾板(11)之間安裝有保溫層(12)，循環(huán)風(fēng)道(1)的外層(14)上設(shè)有裝飾板；所述的砂/塵料循環(huán)裝置由分離器(501)、第四旋轉(zhuǎn)閥(502)、第二氣動(dòng)換向閥(503)、加料倉(cāng)(5)、第一旋轉(zhuǎn)閥(504)、第二旋轉(zhuǎn)閥(505)、吹砂混合器(512)、吹塵混合器(513)構(gòu)成，砂塵料從加料吸嘴(511)經(jīng)第一氣動(dòng)換向閥(510)、抽氣通道(122)、分離器(501)將砂塵料吸入加料倉(cāng)(5)中；送料通道(121)另一端與濕壓縮空氣管道的輸出端連接，且送料通道(121)上設(shè)有閥門、壓力表、吹砂混合器(512)和吹塵混合器(513)，吹砂混合器(512)與加料倉(cāng)(5)輸出管道上的第一旋轉(zhuǎn)閥(504)連接，吹塵混合器(513)與加料倉(cāng)(5)輸出管道上的第二旋轉(zhuǎn)閥(505)連接；加料倉(cāng)(5)設(shè)有兩路輸出管道，安裝第一旋轉(zhuǎn)閥(504)的管道用于吹砂試驗(yàn)用，安裝第二旋轉(zhuǎn)閥(505)的管道用于吹塵試驗(yàn)用；第一破拱通道(126)與分離器(501)底端連接，第一破拱通道(126)的另一端與第二破拱通道(128)導(dǎo)通，第二破拱通道(128)輸入端與干壓縮空氣的輸出管道連接，第二破拱通道(128)的另一端與回收料斗(507)底端連接；回收料斗(507)輸出管道上設(shè)有第三旋轉(zhuǎn)閥(508)，回收料斗(507)輸出管道與設(shè)在抽氣通道(122)上的第三混合器(509)導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)將循環(huán)風(fēng)道(1)中回收的砂塵料送回加料倉(cāng)(5)中；第一破拱通道(126)與大空調(diào)旁路(8)和小空調(diào)旁路(9)上的清塵通道(127)連接；所述的空氣調(diào)節(jié)裝置由大空調(diào)旁路(8)和小空調(diào)旁路(9)構(gòu)成，采用冷為基礎(chǔ)熱調(diào)節(jié)控制模式，大空調(diào)旁路(8)通過(guò)第一進(jìn)水通道(801)和第一回水通道(802)與循環(huán)冷卻水以及水處理設(shè)備連接，通過(guò)設(shè)在第一進(jìn)水通道(801)和第一回水通道(802)上的閥門控制吹砂試驗(yàn)時(shí)冷卻水的流量；小空調(diào)旁路(9)通過(guò)第二進(jìn)水通道(901)和第二回水通道(902)與冷水機(jī)組(905)設(shè)備連接，通過(guò)設(shè)在第二進(jìn)水通道(901)和第二回水通道(902)上的閥門控制吹塵試驗(yàn)時(shí)冷卻水的流量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)裝置系統(tǒng)，其特征在于送料通道(121)送料端伸入循環(huán)風(fēng)道(1)內(nèi)的管道上通過(guò)螺紋連接有多個(gè)噴頭(7)，各噴頭之間間距50～100cm；噴頭(7)由連接段(702)、收縮段(703)、喉部(704)和擴(kuò)展段(705)構(gòu)成，連接段(702)與喉部(704)之間為收縮段(703)，擴(kuò)展段(705)設(shè)在噴口處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)裝置系統(tǒng)，其特征在于穩(wěn)定段(113)中的整流隔柵(16)為蜂窩結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)裝置系統(tǒng)，其特征在于分離段(103)中的分離件(19)由U型件(1902)和角鋼(1901)構(gòu)成，U型件(1902)焊接在角鋼(1901)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)裝置系統(tǒng)，其特征在于循環(huán)風(fēng)道(1)內(nèi)的砂塵濃度通過(guò)調(diào)節(jié)噴頭(7)的射流流量大小和調(diào)節(jié)安裝在加料倉(cāng)(5)送料端管道上的第一旋轉(zhuǎn)閥(504)和第二旋轉(zhuǎn)閥(505)的轉(zhuǎn)流速實(shí)現(xiàn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)裝置系統(tǒng)，其特征在于送料通道(121)與濕壓縮空氣管道的輸出端連接，通過(guò)調(diào)節(jié)設(shè)在其上的閥門和混合器使砂塵在送料通道(121)內(nèi)形成氣固兩相流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)裝置系統(tǒng)，其特征在于送料通道(121)中的壓縮空氣濕度通過(guò)第一氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(517)的膨脹降壓形成濕度為20～30％RH；循環(huán)風(fēng)道(1)內(nèi)的濕度通過(guò)調(diào)整設(shè)在干壓縮空氣通道(129)上的第二氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(519)的開度控制在20～30％RH。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)裝置系統(tǒng)，其特征在于排氣通道(6)上設(shè)有的調(diào)壓風(fēng)機(jī)(603)用于調(diào)整循環(huán)風(fēng)道(1)內(nèi)的空氣壓力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)裝置系統(tǒng)，其特征在于加料通道(121)為氣力輸送管道。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種吹砂吹塵環(huán)境試驗(yàn)裝置系統(tǒng)，包括模擬風(fēng)速環(huán)境的循環(huán)風(fēng)道、砂/塵料循環(huán)裝置、空氣調(diào)節(jié)裝置以及由各自管道組成的通道構(gòu)成，砂/塵料循環(huán)裝置、空氣調(diào)節(jié)裝置通過(guò)通道與循環(huán)風(fēng)道連接，各通道上設(shè)有多個(gè)用于控制流量、流速、壓力的閥門。試驗(yàn)空氣在循環(huán)風(fēng)道中循環(huán)流動(dòng)，在試驗(yàn)段形成滿足環(huán)境試驗(yàn)所需的氣固兩相流條件，循環(huán)風(fēng)道具有整流、保溫和氣固分離功能，改善了流場(chǎng)品質(zhì)，減少了流動(dòng)損失和散熱損失，降低了電能消耗。砂塵料以氣固兩相流射流的方式噴入循環(huán)風(fēng)道中的試驗(yàn)段上游，形成砂塵顆粒分布均勻、顆粒速度滿足要求的試驗(yàn)條件，并以氣力輸送的方式在試驗(yàn)過(guò)程中得以循環(huán)使用，減少了砂塵料消耗，砂塵濃度通過(guò)調(diào)整砂塵料的噴入量的方式加以控制；空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)用于調(diào)整試驗(yàn)中的溫度和濕度條件。該設(shè)備可用于汽車、飛機(jī)、裝甲車等大型機(jī)電設(shè)備的吹砂和吹塵環(huán)境試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01M99/00GK1621797SQ200510000070
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月7日
發(fā)明者王浚, 李運(yùn)澤, 董素君, 張華 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)