本發(fā)明涉及一種高超聲速激波風洞工程領(lǐng)域，特別是一種可用于雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜的夾膜裝置。

背景技術(shù)：

風洞運行過程中夾膜裝置是通過瞬間破膜方式將能量從膜片的一端迅速傳遞到另一端的重要裝置，幾十年來不斷發(fā)展和創(chuàng)新。目前風洞運行用的夾膜裝置主要分為雙膜段定壓破膜裝置和單膜沖擊破膜裝置兩種。上述兩種破膜裝置各有自身特點，應風洞運行工況采用不同的夾膜裝置實現(xiàn)不同的運行需求。目前風洞試驗過程中為了滿足風洞運行不同工況需求，要對兩種夾膜裝置進行反復的更換，使風洞運行操作繁瑣，降低了風洞運行效率。同時，在處理夾膜機構(gòu)前后兩端內(nèi)徑差引起的氣流沖擊問題上未能得到有效的解決方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種可用于雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜的夾膜裝置，通過破膜方式實現(xiàn)風洞運行中將能量從膜片的一端迅速傳遞到另一端的功能，特別是該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)雙膜段定壓破膜和單膜沖擊破膜，同時滿足風洞運行的不同工況。

本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種可用于雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜的夾膜裝置，包括左旋螺桿、拉法爾噴管、開口螺母、第一調(diào)節(jié)環(huán)和放氣口；其中，開口螺母的中部水平設置有通孔；第一調(diào)節(jié)環(huán)豎直固定安裝在開口螺母的通孔的一端；拉法爾噴管沿開口螺母通孔的軸向固定安裝在第一調(diào)節(jié)環(huán)的外側(cè)面；左旋螺桿沿開口螺母通孔的軸向固定安裝在第一調(diào)節(jié)環(huán)的外側(cè)面，且包裹在拉法爾噴管的外壁；開口螺母頂部沿豎直方向設置有放氣口，放氣口連通開口螺母的上表面和開口螺母中部的通孔。

在上述的一種可用于雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜的夾膜裝置，所述的開口螺母中部通孔截面為兩端寬中間窄的工字型結(jié)構(gòu)；第一調(diào)節(jié)環(huán)伸入開口螺母的通孔內(nèi)，且豎直固定安裝在通孔內(nèi)端部與中間部位的交界處。

在上述的一種可用于雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜的夾膜裝置，所述第一調(diào)節(jié)環(huán)沿軸向設置有通孔；所述拉法爾噴管沿軸向設置有通孔，拉法爾噴管通孔的截面為一端收縮一端擴散形狀，其中通孔擴散端與第一調(diào)節(jié)環(huán)固定連接，且通孔擴散端的內(nèi)徑與第一調(diào)節(jié)環(huán)的通孔內(nèi)徑相同；所述左旋螺桿水平設置有通孔，拉法爾噴管通孔的收縮端與左旋螺桿的內(nèi)壁固定連接，且拉法爾噴管通孔收縮端的內(nèi)徑與左旋螺桿通孔的內(nèi)徑相同。

在上述的一種可用于雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜的夾膜裝置，當用于雙膜定壓破膜時，開口螺母通孔的另一端也固定安裝有第一調(diào)節(jié)環(huán)；第一調(diào)節(jié)環(huán)的外側(cè)壁固定安裝有右旋螺桿，右旋螺桿沿開口螺母通孔軸向設置有通孔。

在上述的一種可用于雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜的夾膜裝置，所述開口螺母通孔兩端與2個第一調(diào)節(jié)環(huán)的接觸面上分別設置有膜片，共2個膜片。

在上述的一種可用于雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜的夾膜裝置，當用于單膜沖擊破膜時，開口螺母通孔的另一端固定安裝有第二調(diào)節(jié)環(huán)，第二調(diào)節(jié)環(huán)沿軸向設置有通孔；第二調(diào)節(jié)環(huán)的外壁固定安裝有右旋螺桿，右旋螺桿沿軸向設置有通孔。

在上述的一種可用于雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜的夾膜裝置，所述開口螺母與第一調(diào)節(jié)環(huán)的接觸面上設置有膜片；所述開口螺母與第二調(diào)節(jié)環(huán)的接觸面上設置有密封墊片。

在上述的一種可用于雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜的夾膜裝置，所述的左旋螺桿和右旋螺桿圓周側(cè)壁上均設置有鋸齒；相鄰鋸齒間沿周向16-18°均勻等距分布在螺桿的外壁；鋸齒沿軸線的前端面與豎直線夾角為29-31°；鋸齒沿軸線的后端面與豎直線夾角為2.5-3.5°。

在上述的一種可用于雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜的夾膜裝置，2個膜片將整個貫穿的通孔分為3個腔，三個腔中分別充裝氣體，氣體壓力從左至右比例依次為0：0.5：1.0。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明在風洞運行過程中，該夾膜裝置可通過更換調(diào)節(jié)環(huán)A、調(diào)節(jié)環(huán)B、膜片、密封墊片方式實現(xiàn)雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜兩個功能。該發(fā)明采用一個裝置實現(xiàn)了兩種破膜運行方式，實現(xiàn)了風洞運行中兩個工況的不同功能，節(jié)約了風洞制造成本和減少了轉(zhuǎn)換不同工況的時間，提高了風洞運行效率；

(2)本發(fā)明通過拉法爾噴管對夾膜機構(gòu)兩端間的氣流進行節(jié)流，降低夾膜機構(gòu)兩端內(nèi)徑差引起的氣流沖擊。

附圖說明

圖1為本發(fā)明用于雙膜定壓破膜的夾膜裝置結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明用于單膜沖擊破膜的夾膜裝置結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細的描述：

為了減少風洞夾膜裝置的制造成本；節(jié)省風洞運行不同工況的轉(zhuǎn)換時間；降低破膜后夾膜機構(gòu)兩端內(nèi)徑差引起的氣流沖擊，本發(fā)明提供了一種可用于雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜的夾膜裝置，通過更換第一調(diào)節(jié)環(huán)4、第二調(diào)節(jié)環(huán)6、膜片8、密封墊片9方式實現(xiàn)雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜兩個功能。同時，通過拉法爾噴管對夾膜機構(gòu)兩端間的氣流進行節(jié)流，降低破膜后夾膜機構(gòu)兩端內(nèi)徑差引起的氣流沖擊。

一種可用于雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜的夾膜裝置，包括左旋螺桿1、拉法爾噴管2、開口螺母3、第一調(diào)節(jié)環(huán)4和放氣口5；其中，開口螺母3的中部水平設置有通孔；第一調(diào)節(jié)環(huán)4豎直固定安裝在開口螺母3的通孔的一端；拉法爾噴管2沿開口螺母3通孔的軸向固定安裝在第一調(diào)節(jié)環(huán)4的外側(cè)面；左旋螺桿1沿開口螺母3通孔的軸向固定安裝在第一調(diào)節(jié)環(huán)4的外側(cè)面，且包裹在拉法爾噴管2的外壁；開口螺母3頂部沿豎直方向設置有放氣口5，放氣口5連通開口螺母3的上表面和開口螺母3中部的通孔。

開口螺母3中部通孔截面為兩端寬中間窄的工字型結(jié)構(gòu)；第一調(diào)節(jié)環(huán)4伸入開口螺母3的通孔內(nèi)，且豎直固定安裝在通孔內(nèi)端部與中間部位的交界處。

第一調(diào)節(jié)環(huán)4沿軸向設置有通孔；所述拉法爾噴管2沿軸向設置有通孔，拉法爾噴管2通孔的截面為一端收縮一端擴散形狀，其中通孔擴散端與第一調(diào)節(jié)環(huán)4固定連接，且通孔擴散端的內(nèi)徑與第一調(diào)節(jié)環(huán)4的通孔內(nèi)徑相同；所述左旋螺桿1水平設置有通孔，拉法爾噴管2通孔的收縮端與左旋螺桿1的內(nèi)壁固定連接，且拉法爾噴管2通孔收縮端的內(nèi)徑與左旋螺桿1通孔的內(nèi)徑相同。

如圖1所示為用于雙膜定壓破膜的夾膜裝置結(jié)構(gòu)圖，由圖可知，當用于雙膜定壓破膜時，開口螺母3通孔的另一端也固定安裝有第一調(diào)節(jié)環(huán)4；第一調(diào)節(jié)環(huán)4的外側(cè)壁固定安裝有右旋螺桿7，右旋螺桿7沿開口螺母3通孔軸向設置有通孔。

開口螺母3通孔兩端與2個第一調(diào)節(jié)環(huán)4的接觸面上分別設置有膜片8，共2個膜片8。

如圖2所示為用于單膜沖擊破膜的夾膜裝置結(jié)構(gòu)圖，由圖可知，當用于單膜沖擊破膜時，開口螺母3通孔的另一端固定安裝有第二調(diào)節(jié)環(huán)6，第二調(diào)節(jié)環(huán)6沿軸向設置有通孔；第二調(diào)節(jié)環(huán)6的外壁固定安裝有右旋螺桿7，右旋螺桿7沿軸向設置有通孔。

其中，開口螺母3與第一調(diào)節(jié)環(huán)4的接觸面上設置有膜片8；所述開口螺母3與第二調(diào)節(jié)環(huán)6的接觸面上設置有密封墊片9。

此外，左旋螺桿1和右旋螺桿7圓周側(cè)壁上均設置有鋸齒；相鄰鋸齒間沿周向16-18°均勻等距分布在螺桿的外壁；鋸齒沿軸線的前端面與豎直線夾角為29-31°；鋸齒沿軸線的后端面與豎直線夾角為2.5-3.5°。

2個膜片8將整個貫穿的通孔分為3個腔，三個腔中分別充裝氣體，氣體壓力從左至右比例依次為0：0.5：1.0。

雙膜定壓破膜功能：在左側(cè)第一調(diào)節(jié)環(huán)4和開口螺母3之間放置膜片8，在右側(cè)第一調(diào)節(jié)環(huán)4和開口螺母3之間放置膜片8，左右第一調(diào)節(jié)環(huán)4分別和左旋螺桿1、右旋螺桿7固定，通過轉(zhuǎn)動開口螺母3使兩個膜片8夾緊在左右第一調(diào)節(jié)環(huán)4和開口螺母3之間，如圖1所示。在兩個膜片8隔開的三個腔中分別充裝氣體，氣體壓力從左至右比例依次為0：0.5：1.0。調(diào)整左右第一調(diào)節(jié)環(huán)4和膜片8的厚度可實現(xiàn)三個腔體在該壓力比列下達到平衡。右端腔體壓力達到試驗壓力后，將中間腔室壓力通過放氣口5迅速排出，使三個腔中氣體壓力從左至右比例變?yōu)?：0：1.0，高壓差下膜片8將瞬間破膜，右端腔室的高壓氣體迅速傳遞到左端，氣體通過拉法爾噴管2的節(jié)流形成風洞試驗激波。

單膜沖擊破膜功能：在第一調(diào)節(jié)環(huán)4和開口螺母3之間放置膜片8，在第二調(diào)節(jié)環(huán)6和開口螺母3之間放置密封墊片9，第一調(diào)節(jié)環(huán)4和左旋螺桿1固定，第二調(diào)節(jié)環(huán)6和右旋螺桿7固定，通過轉(zhuǎn)動開口螺母3使膜片8夾緊在第一調(diào)節(jié)環(huán)4和開口螺母3之間，密封墊片9夾緊在第二調(diào)節(jié)環(huán)6和開口螺母3之間，并將放氣口5進行封閉，如圖2所示。在右端腔室中通過活塞向左高速運動等方式將右端腔室氣體壓力迅速升高，壓力達到膜片8能夠承受的極限壓力時膜片8瞬間破膜，右端腔室的高壓氣體迅速傳遞到左端，氣體通過拉法爾噴管2的節(jié)流形成風洞試驗激波。

本發(fā)明的有益效果是：在風洞運行過程中，該夾膜裝置可通過更換第一調(diào)節(jié)環(huán)4、第二調(diào)節(jié)環(huán)6、膜片8、密封墊片9方式實現(xiàn)雙膜定壓破膜和單膜沖擊破膜兩個功能。該發(fā)明采用一個裝置實現(xiàn)了兩種破膜運行方式，實現(xiàn)了風洞運行中兩個工況的不同功能，節(jié)約了風洞制造成本和減少了轉(zhuǎn)換不同工況的時間，提高了風洞運行效率。同時，通過拉法爾噴管2降低了夾膜機構(gòu)兩端內(nèi)徑差引起的氣流沖擊。

本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。