一種易燃易爆液體電流變特性測(cè)試裝置及測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電流變及測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種易燃易爆液體電流變特性測(cè)試裝置及測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)具有比沖高，推力可調(diào)節(jié)，能多次啟動(dòng)和關(guān)機(jī)等方面的優(yōu)點(diǎn)，在航空航天領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。但液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)使用的液體推進(jìn)劑存在劇毒、強(qiáng)腐蝕、易燃易爆、污染環(huán)境的問題，不宜保存和運(yùn)輸，制約了液體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展。但可借助電流變技術(shù)將液體推進(jìn)劑轉(zhuǎn)變?yōu)槟啵越鉀Q液體推進(jìn)劑儲(chǔ)存和運(yùn)輸上的難題，因此開展易燃易爆液體推進(jìn)劑電流變特性的研究顯得極為重要。
[0003]現(xiàn)有公開的技術(shù)文獻(xiàn)“以Couette流動(dòng)方式為基礎(chǔ)的電流變液測(cè)試系統(tǒng)的研制”(儀器儀表學(xué)報(bào)，2004.6，25 (5):306-309)中，提出了一種Couette流動(dòng)方式為基礎(chǔ)的電流變液測(cè)試裝置。該裝置主要由直流高電壓電源系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)裝置、流變測(cè)試儀、數(shù)據(jù)處理各部分組成。流變測(cè)試儀由兩個(gè)同心圓筒組成，通過圓筒相對(duì)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)兩圓筒間隙中的待測(cè)流體轉(zhuǎn)動(dòng)。受剪切作用的電磁流變液的阻力產(chǎn)生一個(gè)作用在內(nèi)圓筒的力矩，該力矩與電機(jī)帶動(dòng)內(nèi)圓筒旋轉(zhuǎn)的力矩大小相等，并由力矩傳感器獲取其大小。根據(jù)測(cè)得的力矩和轉(zhuǎn)速計(jì)算出被測(cè)流體的流變特性參數(shù)值τ和n。最終獲得電流變液流變特性。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，能獲取被測(cè)流體的流變特性參數(shù)值。但被測(cè)流體沒有與外界隔離，且流體發(fā)生較大運(yùn)動(dòng)。而液體推進(jìn)劑具有易燃、易爆、劇毒的特性，當(dāng)它裸露在大氣環(huán)境時(shí)極易發(fā)生安全事故，所以不能采用該裝置測(cè)試液體推進(jìn)劑的電流變特性。
[0004]在文獻(xiàn)“電流變液抗壓效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究”(清華大學(xué)學(xué)報(bào)，2002.6，42 (11): 1441-1443，1451)中，公開了一種基于擠壓模式的測(cè)試儀器。該實(shí)驗(yàn)裝置安裝在一個(gè)數(shù)控三維運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)上，實(shí)驗(yàn)時(shí)利用該工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)下極板上下運(yùn)動(dòng)。下極板的進(jìn)給速度和進(jìn)給量通過計(jì)算機(jī)精密控制。上極板通過一測(cè)力傳感器與三維工作臺(tái)基座上的固定橫梁串聯(lián)并剛性聯(lián)接。力傳感器通過記錄壓應(yīng)力變化得出被測(cè)流體的抗壓強(qiáng)度，從而得出電流變液流變特性。該裝置能測(cè)量出電流變液在準(zhǔn)靜態(tài)下的擠壓力學(xué)性能。但裝置較為復(fù)雜、精細(xì)，由于測(cè)試過程中某些配方的液體推進(jìn)劑處于高電壓狀態(tài)，可能發(fā)生爆炸，在發(fā)生爆炸后容易導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的破壞，同時(shí)被測(cè)流體與外界相連，存在安全隱患。
[0005]專利CN200420041593.8公開了“一種電流變液靜態(tài)剪切屈服強(qiáng)度測(cè)試裝置”該裝置電極板組由兩個(gè)相互平行的正極板和負(fù)極板構(gòu)成，負(fù)極板通過絕緣隔板與滑塊粘帖在一起構(gòu)成一個(gè)可動(dòng)負(fù)極塊，并放置在滑槽滾珠上。可動(dòng)負(fù)極板塊上安裝有力傳感器，加載螺桿將力作用在力傳感器上，并帶動(dòng)負(fù)極板，使得負(fù)極板塊與正極板間產(chǎn)生平行運(yùn)動(dòng)。將電流變液充與正、負(fù)電極板之間，將正、負(fù)電極分別與可調(diào)高壓電源的正、負(fù)極相連，通過調(diào)節(jié)高壓電源的電壓改變施加在電流變液的電場(chǎng)強(qiáng)度。裝置可直接得到被測(cè)電流變液的剪切屈服強(qiáng)度。但裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，小部件較多，且需要手工近距離操作，在發(fā)生可能的危害后，容易造成較大的裝置的破壞和操作人員的傷害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了避免現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提出一種易燃易爆液體電流變特性測(cè)試裝置及測(cè)試方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:包括進(jìn)氣閥、密封艙、電極板、儲(chǔ)液室、1#電磁閥、矩形流道、2 #電磁閥、液盤、精密天平、出氣閥，儲(chǔ)液室和液盤、精密天平分別固定在密封艙內(nèi)，儲(chǔ)液室位于液盤與精密天平的上方，儲(chǔ)液室的流道上設(shè)有1#電磁閥和2 #電磁閥，兩電磁閥之間的流道段由電極板與絕緣隔板組成矩形流道，精密天平與數(shù)據(jù)采集電腦相連接；密封艙為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)，側(cè)壁上有密封艙門，與密封艙門相對(duì)的側(cè)壁下部有出氣閥，密封艙頂部設(shè)有進(jìn)氣閥與氦氣瓶連接，壓力傳感器安裝在密封艙后側(cè)壁上。
[0008]—種根據(jù)所述易燃易爆液體電流變特性測(cè)試裝置進(jìn)行測(cè)試的方法，其特征在于包括如下步驟:
[0009]步驟1.將分散介質(zhì)和添加劑加入液體推進(jìn)劑中，并將其充分混合，以保證液體組分均勻，按照試驗(yàn)應(yīng)力水平及平行性試驗(yàn)的要求，計(jì)算單次試驗(yàn)所需電流變液的量，每個(gè)應(yīng)力水平至少需三組有效的試驗(yàn)數(shù)據(jù)；
[0010]步驟2.將待測(cè)電流變液按照計(jì)算所需的量加入儲(chǔ)液室中，檢查1#電磁閥、2 #電磁閥是否處于關(guān)閉狀態(tài)，確保溶液不漏出，關(guān)閉密封艙門；
[0011]步驟3.關(guān)閉密封艙的出氣閥，通入0.5MPa壓力的氦氣，等待10分鐘后檢查密封艙的氣密性；然后從進(jìn)氣閥緩慢通入氦氣10分鐘，將密封艙內(nèi)氣體排出，試驗(yàn)開始前將進(jìn)氣閥和出氣閥關(guān)閉，以保證氣密性；
[0012]步驟4.打開1#電磁閥使待測(cè)液緩慢流入矩形流道，給電極板通入較高的電壓使待測(cè)液發(fā)生電流變效應(yīng)，打開2#電磁閥，緩慢降低電壓，直到有流體流出，記錄流出時(shí)電極板兩端的電壓和電流；
[0013]步驟5.關(guān)閉測(cè)試裝置，保存試驗(yàn)數(shù)據(jù)，電極板兩端電壓計(jì)算板間的電場(chǎng)強(qiáng)度；
[0014]步驟6.取步驟I中制作的待測(cè)電流變液，改變施加在電流變液上的應(yīng)力水平，即儲(chǔ)液室中待測(cè)液的容量，重復(fù)步驟2?步驟5過程，記錄不同應(yīng)力水平下的臨界電場(chǎng)強(qiáng)度；
[0015]步驟7.根據(jù)應(yīng)力水平和臨界電場(chǎng)強(qiáng)度繪出電場(chǎng)強(qiáng)度和屈服應(yīng)力的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得到測(cè)試電流變液的電流變特性；
[0016]步驟8.電流變測(cè)試試驗(yàn)完成，拆卸試驗(yàn)裝置以備下次試驗(yàn)使用。
[0017]有益效果
[0018]本發(fā)明提出的一種易燃易爆液體電流變特性測(cè)試裝置及測(cè)試方法，是基于電流變液在高壓電場(chǎng)下變?yōu)槟嗟幕咎匦?，來確定流體的電流變特性。測(cè)試裝置通過增加密封艙和充入氦氣提高了試驗(yàn)的安全性，且測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于加工，能方便測(cè)試易燃易爆流體的電流變特性。其具體優(yōu)點(diǎn)如下:
[0019]測(cè)試裝置裝配有密封艙，在密封艙內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)使液體推進(jìn)劑與人和環(huán)境不直接接觸，避免了液體推進(jìn)劑劇毒的特性和強(qiáng)腐蝕的特性對(duì)操作人員和其它設(shè)備的危害。
[0020]測(cè)試裝置在試驗(yàn)前向密封艙內(nèi)充入惰性氣體將密封艙內(nèi)的空氣排出，避免液體推進(jìn)劑與空氣在高電壓下接觸發(fā)生爆炸所引發(fā)的事故，增加了測(cè)試試驗(yàn)的安全性。
[0021]測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，操作安全可靠，方便用于測(cè)試易燃易爆液體的電流變特性。
【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明一種易燃易爆液體電流變特性測(cè)試裝置及測(cè)試方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0023]圖1為本發(fā)明的易燃易爆液體電流變特性測(cè)試裝置示意圖。
[0024]圖中:
[0025]1.進(jìn)氣閥2.儲(chǔ)液室3.密封艙4.1#電磁閥5.矩形流道6.電極板7.2#電磁閥8.液盤9.精密天平10.出氣閥11.