專利名稱：電破膜式激波管的破膜裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于流體力學(xué)研究領(lǐng)域，具體涉及一種電破膜式激波管的破膜裝置。
二背景技術(shù)：
激波管能夠產(chǎn)生激波，并利用該超聲速的壓力波模擬所需的實(shí)驗(yàn)工況，在很多物 理和化學(xué)的基礎(chǔ)研究中(如燃燒、爆炸和非定常波運(yùn)動等)有著廣泛的應(yīng)用。激波管破膜方式主要有被動式和主動式兩種。被動式破膜是當(dāng)高、低壓段之間的 壓差達(dá)到一定值時壓破膜片，破膜壓力可通過膜片厚度或開槽深度等控制，這種方式主要 應(yīng)用于高、低壓段壓差較大的情況，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，缺點(diǎn)是穩(wěn)定性和控制性較差。電破膜方式屬于主動式破膜方式，具有可靠性高、控制性好的優(yōu)點(diǎn)，特別是在激波 管高、低壓段壓差較小的情況下優(yōu)勢更加明顯。目前，電破膜方式的膜片通常采用雙層聚酯 膜片，兩層膜片之間繞“十”字型電阻絲，通過破膜系統(tǒng)的電源組件瞬間放電，使電阻絲瞬間 加熱，聚酯膜片與電阻絲接觸處被熱熔，從而破膜并產(chǎn)生激波?，F(xiàn)有電破膜系統(tǒng)中的電阻絲普遍采用手工纏繞的方式制作成“十”字型后夾在雙 層聚酯膜片中或貼在單層聚酯膜片上，每做一發(fā)實(shí)驗(yàn)就需要纏繞一根“十”字型的電阻絲， 重復(fù)勞動的工作量較大。另外，由于只是簡單地在高壓段和低壓段之間夾住聚酯膜片，高 壓段和低壓段之間的壓差使得膜片向低壓段突出形成鼓包，造成電阻絲與聚酯膜片接觸不 良，造成破膜的不對稱，從而影響生成激波的品質(zhì)。
三、發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是解決電破膜系統(tǒng)的上述缺點(diǎn)，提供一種安裝方便、電阻絲能 多次重復(fù)使用、膜片破裂對稱性好的電破膜裝置。本實(shí)用新型的基本思路是在高壓段和低壓段之間增加一個可拆卸的硬質(zhì)絕緣材 料(如聚四氟乙烯)制成的隔板，隔板中心(隔板內(nèi)徑比激波管內(nèi)徑略大)整體加工出一 個“十”字型支架，用于支撐電阻絲和膜片。為了方便纏繞電阻絲，在隔板上根據(jù)電阻絲折 轉(zhuǎn)的需要布置了若干個可以伸縮的固線柱。纏繞電阻絲前把所有固線柱擰松，其內(nèi)部的彈 簧會自動將固線柱頂起漏出線槽。然后將電阻絲的起始端在固線螺釘上纏繞幾圈，擰緊螺 釘壓住線頭。接著將電阻絲按照繞線順序依次經(jīng)過固線柱，并將電阻絲嵌入線槽中，繞線過 程中需要略為用力將電阻絲基本拉直。電阻絲的末端同樣在另一個固線螺釘上纏繞幾圈， 擰緊螺釘壓住線頭。最后將所有固線柱擰緊，一來使電阻絲繃緊拉直、緊貼“十”字型支架 表面；二來確保固線柱不突出隔板表面，以免影響隔板與高壓段和低壓段之間的密封。電阻絲纏繞完畢后，將易熔膜片(如聚酯膜片)鋪平、粘貼在隔板上(建議用少許 高真空硅脂粘貼)，確保聚酯膜片與電阻絲接觸良好。最后將隔板安裝在高壓段和低壓段之間，確保隔板上的電極與電源接線柱對齊連 通后，用螺栓固定并擰緊。本實(shí)用新型采用的具體技術(shù)方案是一種電破膜式激波管的破膜裝置，包括高壓段和低壓段，在高壓段與低壓段的連接端分別設(shè)有高壓段法蘭和低壓段法蘭，高壓段法蘭 和低壓段法蘭之間通過螺栓連接，在高壓段和低壓段之間裝有破膜裝置，破膜裝置與高壓 段之間裝有高壓段密封圈，破膜裝置與低壓段之間裝有低壓段密封圈，其特征在于破膜裝 置的構(gòu)成是一個由硬質(zhì)絕緣材料制成的圓形隔板；圓形隔板的周邊為環(huán)形板，圓形隔板的中心留有中心柱，中心柱與環(huán)形板之間均 布有多根肋條，相鄰肋條之間形成扇形空腔；環(huán)形板面向低壓段一側(cè)裝有一對電源接線柱；中心柱面向高壓段一側(cè)裝有中心導(dǎo)電柱；環(huán)形板面向高壓段一側(cè)并位于每根肋條徑向處裝有固線柱；每個固線柱與中心導(dǎo)電柱之間纏繞有電阻絲，每根肋條構(gòu)成電阻絲的橋架，電阻 絲通過電連接件與電源接線柱連接構(gòu)成電源回路；圓形隔板面向高壓段一側(cè)粘貼有易熔膜片，且易熔膜片背面緊貼位于橋架上的電 阻絲。實(shí)踐中，非位于橋架上的電阻絲部分應(yīng)盡量避免與易熔膜片直接接觸；電源回路 及其電阻絲的纏繞方法可以有多種具體設(shè)計(jì)方式，但無論采取哪種方式都應(yīng)該盡量保證每 個橋架上的電阻絲同步均勻受熱，以便電阻絲各處同步熔化易熔膜片。進(jìn)一步的方案是肋條為4根，該4根肋條構(gòu)成十字型橋架。當(dāng)然，肋條也可以為 3根或5根以上，但為了既保證膜片不鼓包，又便于裝配電阻絲等部件，以4根為宜。更進(jìn)一步的方案是環(huán)形板上開有通孔，固線柱裝于通孔中，固線柱面向高壓段一側(cè)的端部周邊開有 環(huán)形繞線槽，固線柱的另一端端頭開有內(nèi)螺紋螺孔，通孔中裝有彈簧圈，從通孔的低壓段側(cè) 向通孔中裝有螺釘，螺釘穿過彈簧圈后與固線柱的內(nèi)螺紋螺孔配合；中心柱上開有通孔，中心導(dǎo)電柱裝于通孔中，中心導(dǎo)電柱面向高壓段一側(cè)的端部 開有穿線槽，中心導(dǎo)電柱的另一端端頭開有內(nèi)螺紋螺孔，通孔中裝有彈簧圈，從通孔的低壓 段側(cè)向通孔中裝有螺釘，螺釘穿過彈簧圈后與中心導(dǎo)電柱的內(nèi)螺紋螺孔配合；環(huán)形板上開有電連接件孔，電連接件裝于電連接件孔中，且電連接件包括面向高 壓段一側(cè)的電極，電極頭部開有環(huán)形繞線槽，電極尾部開有內(nèi)螺紋螺孔，電連接件孔中裝有 彈簧圈，從電連接件孔的低壓段側(cè)向電連接件孔中裝有螺釘，螺釘穿過彈簧圈后與電極的 內(nèi)螺紋螺孔配合。這樣可以很方便的裝配電阻絲和更換易熔膜片等。當(dāng)然，固線柱、中心導(dǎo)電柱、電 連接件、電源接線柱、電源回路及其電阻絲的布線方式等并不限于上述方式，可以有很多常 規(guī)替換。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是安裝方便、電阻絲能多次重復(fù)使用、膜片破裂對稱性好，橋 架可以防止聚酯膜片鼓包，保證電阻絲與聚酯膜片接觸良好，生成激波的品質(zhì)優(yōu)異。
四
圖1為本實(shí)用新型中的激波管系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的A區(qū)域的局部放大圖。[0028]圖3為本實(shí)用新型中破膜裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為圖3的剖面圖。圖5為圖4的C區(qū)域的局部放大圖。圖6為固線柱的正視圖。圖7為圖6中的D-D剖視圖。圖8為圖6中的E-E剖視圖。圖9為本實(shí)用新型中電極的正視圖。圖10為圖9中的F-F剖視圖。圖11為圖9中的G-G剖視圖。圖12為中心導(dǎo)電柱的正視圖。圖13為中心導(dǎo)電柱的左視圖。圖14為圖12中的H-H剖視圖。圖15為圖13中的I-I剖視圖。圖16為本實(shí)用新型中電阻絲繞線示意圖，序號①-⑩表示繞線的先后順序。圖中高壓段1，高壓段法蘭2，隔板3，低壓段法蘭4，電源接線柱5，低壓段6，低壓 段密封圈7，易熔膜片8，高壓段密封圈9，螺栓10，中心導(dǎo)電柱11，電極12，彈簧圈13，螺釘 14，固線柱15，固線螺釘16，電阻絲17。
五具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)地描述。如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14、
圖15和圖16所示，一種電破膜式激波管的破膜裝置，包括高壓段1和低壓段6，在高壓段1 與低壓段6的連接端分別設(shè)有高壓段法蘭2和低壓段法蘭4，高壓段法蘭2和低壓段法蘭4 之間通過螺栓10連接，在高壓段1和低壓段6之間裝有破膜裝置，破膜裝置與高壓段1之 間裝有高壓段密封圈9，破膜裝置與低壓段6之間裝有低壓段密封圈7，其特征在于破膜裝 置的構(gòu)成是一個由硬質(zhì)絕緣材料制成的圓形隔板3 ；圓形隔板3的周邊為環(huán)形板，圓形隔板3的中心留有中心柱，中心柱與環(huán)形板之間 均布有4根肋條構(gòu)成十字型橋架，相鄰肋條之間形成扇形空腔；環(huán)形板面向低壓段6 —側(cè)裝有一對電源接線柱5 ；中心柱面向高壓段1 一側(cè)裝有中心導(dǎo)電柱11 ；環(huán)形板面向高壓段1 一側(cè)并位于每根肋條徑向處裝有固線柱15 ；每個固線柱15與中心導(dǎo)電柱11之間纏繞有電阻絲17，每根肋條構(gòu)成電阻絲17的 橋架，電阻絲17通過電連接件與電源接線柱5連接構(gòu)成電源回路；圓形隔板3面向高壓段1 一側(cè)粘貼有易熔膜片8，且易熔膜片8背面緊貼位于橋架 上的電阻絲17。環(huán)形板上開有通孔，固線柱15裝于通孔中，固線柱15面向高壓段1 一側(cè)的端部周 邊開有環(huán)形繞線槽，固線柱15的另一端端頭開有內(nèi)螺紋螺孔，通孔中裝有彈簧圈13，從通 孔的低壓段6側(cè)向通孔中裝有螺釘14，螺釘14穿過彈簧圈13后與固線柱15的內(nèi)螺紋螺孔配合；中心柱上開有通孔，中心導(dǎo)電柱11裝于通孔中，中心導(dǎo)電柱11面向高壓段1 一側(cè) 的端部開有穿線槽，中心導(dǎo)電柱11的另一端端頭開有內(nèi)螺紋螺孔，通孔中裝有彈簧圈13， 從通孔的低壓段6側(cè)向通孔中裝有螺釘14，螺釘14穿過彈簧圈13后與中心導(dǎo)電柱11的內(nèi) 螺紋螺孔配合；環(huán)形板上開有電連接件孔，電連接件裝于電連接件孔中，且電連接件包括面向高 壓段1 一側(cè)的電極12，電極12頭部開有環(huán)形繞線槽，電極12尾部開有內(nèi)螺紋螺孔，電連接 件孔中裝有彈簧圈13，從電連接件孔的低壓段6側(cè)向電連接件孔中裝有螺釘14，螺釘14穿 過彈簧圈13后與電極12的內(nèi)螺紋螺孔配合。本實(shí)用新型中，隔板3是破膜裝置的主體，其他部件均安裝在隔板3上。從圖1可見，隔板3位于高壓段法蘭2和低壓段法蘭4之間，三者通過螺栓10進(jìn) 行固定，其中隔板3可以拆卸；高壓段1 一般為不銹鋼管道，其左端封閉，管道上安裝有靜態(tài) 壓力表、進(jìn)氣閥和出氣閥，右端通過高壓段法蘭2與隔板3連接，且二者之間夾有聚酯膜片 8和高壓段密封圈9，從而對高壓段實(shí)現(xiàn)密封；低壓段6 —般為不銹鋼管道，左端通過低壓段 法蘭4與隔板3連接，且二者之間夾有低壓段密封圈7，從而對低壓段法蘭接觸面實(shí)現(xiàn)密封。從圖3可見，隔板3中心為“十”字型支架，在“十”字型支架的四端布置了 4個方 形固線柱15，固線柱15外邊緣位于“十”字型支架中心的延長線上，固定固線柱15的螺釘 14外有彈簧13，當(dāng)螺釘14擰緊時固線柱15端面與法蘭端面平齊，當(dāng)螺釘14擰松時固線柱 15端面自動彈出隔板3端面并露出線槽?！笆弊中椭Ъ苤行陌惭b有1個中心導(dǎo)電柱11，其 材料為黃銅，和固線柱15結(jié)構(gòu)類似也能夠自動伸縮。在相鄰2個固線柱15中間位置布置 了方形電極12，圖3中上、下方各有1個，其結(jié)構(gòu)與固線柱15類似。在上方電極12的下面 對稱布置了 2個固線螺釘16，分別固定電阻絲的兩端。固線柱15至電極12、電極12至固 線螺釘16之間刻有約Imm寬的線槽，線槽深度應(yīng)與固線柱15和電極12上的繞線槽距端面 的距離相一致。從圖6、圖7和圖8可見，固線柱15上有一圈繞線槽，繞線槽的寬度和深度應(yīng)略大 于電阻絲17的外徑。從圖9、圖10和圖11可見，電極12的結(jié)構(gòu)與固線柱15類似，電極12的截面尺寸 要大于固線柱15。從圖12、圖13、圖14和圖15可見，中心導(dǎo)電柱11有2條垂直并且通過其中心的 穿線槽，能夠保證“十”字型支架上兩段垂直的電阻絲在中心導(dǎo)電柱11處接觸可靠，同時也 能有效固定電阻絲17。繞線(電阻絲17)方法如下首先剪一段長度合適的電阻絲17，然后把所有固線 柱15、電極12和中心導(dǎo)電柱11上的螺釘14擰松，其內(nèi)部的彈簧13會自動將其頂起并漏出 線槽，擰松固線螺釘16。接著將電阻絲17的起始端在固線螺釘16上纏繞幾圈，擰緊固定螺 釘16壓住線頭。接著將電阻絲17按照圖16中所示的繞線順序依次經(jīng)過電極12 —固線柱 15 —中心導(dǎo)電柱11 —固線柱15 —電極12 —固線柱15 —中心導(dǎo)電柱11 —固線柱15 —電 極12 —固線螺釘16，繞線過程中需要略微用力將電阻絲17基本拉直，電阻絲17的末端同 樣在另一個固線螺釘16上纏繞幾圈，然后擰緊固線螺釘16壓住線頭。最后將所有固線柱 15、電極12和中心導(dǎo)電柱11的螺釘14擰緊，使電阻絲17繃緊拉直、緊貼“十”字型支架表面，并確保固線柱15、電極12和中心導(dǎo)電柱11的端面不突出隔板3表面，以免影響密封。電阻絲17纏繞完畢后，將聚酯膜片8鋪平、粘貼在隔板3上(建議用少許高真空 硅脂粘貼)，確保聚酯膜片8與電阻絲17接觸良好。至此，破膜裝置的組裝便完成了。接著，將破膜裝置安裝在高壓段法蘭2和低壓段 法蘭4之間，確保電極12和電源接線柱5對齊后，用螺栓10固定并擰緊。然后對高壓段1進(jìn)行充氣，直至高壓段1壓力達(dá)到設(shè)定值，關(guān)閉充氣閥門。最后讓破膜系統(tǒng)的電源組件瞬間放電，使電阻絲17瞬間加熱，聚酯膜片8與電阻 絲17接觸處被熱熔，從而聚酯膜片8迅速破膜并產(chǎn)生激波。下次再使用時，僅需要更換一張聚酯膜片8即可，無需更換電阻絲17。如果長期使 用后，發(fā)現(xiàn)破膜效果不佳時，應(yīng)另行更換電阻絲17。
權(quán)利要求1.一種電破膜式激波管的破膜裝置，包括高壓段⑴和低壓段(6)，在高壓段⑴與低 壓段(6)的連接端分別設(shè)有高壓段法蘭( 和低壓段法蘭G)，高壓段法蘭( 和低壓段法 蘭(4)之間通過螺栓(10)連接，在高壓段(1)和低壓段(6)之間裝有破膜裝置，破膜裝置 與高壓段(1)之間裝有高壓段密封圈(9)，破膜裝置與低壓段(6)之間裝有低壓段密封圈 (7)，其特征在于破膜裝置的構(gòu)成是一個由硬質(zhì)絕緣材料制成的圓形隔板(3)；圓形隔板(3)的周邊為環(huán)形板，圓形隔板(3)的中心留有中心柱，中心柱與環(huán)形板之間 均布有多根肋條，相鄰肋條之間形成扇形空腔；環(huán)形板面向低壓段(6) —側(cè)裝有一對電源接線柱(5)； 中心柱面向高壓段(1) 一側(cè)裝有中心導(dǎo)電柱(11)； 環(huán)形板面向高壓段(1) 一側(cè)并位于每根肋條徑向處裝有固線柱(15)； 每個固線柱(15)與中心導(dǎo)電柱(11)之間纏繞有電阻絲(17)，每根肋條構(gòu)成電阻絲 (17)的橋架，電阻絲(17)通過電連接件與電源接線柱(5)連接構(gòu)成電源回路；圓形隔板C3)面向高壓段(1) 一側(cè)粘貼有易熔膜片(8)，且易熔膜片(8)背面緊貼位于 橋架上的電阻絲(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電破膜式激波管的破膜裝置，其特征在于肋條為4根，該4 根肋條構(gòu)成十字型橋架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電破膜式激波管的破膜裝置，其特征在于環(huán)形板上開有通孔，固線柱(15)裝于通孔中，固線柱(15)面向高壓段(1) 一側(cè)的端 部周邊開有環(huán)形繞線槽，固線柱(15)的另一端端頭開有內(nèi)螺紋螺孔，通孔中裝有彈簧圈 (13)，從通孔的低壓段(6)側(cè)向通孔中裝有螺釘(14)，螺釘(14)穿過彈簧圈(13)后與固線 柱(1 的內(nèi)螺紋螺孔配合；中心柱上開有通孔，中心導(dǎo)電柱(11)裝于通孔中，中心導(dǎo)電柱(11)面向高壓段⑴一 側(cè)的端部開有穿線槽，中心導(dǎo)電柱(11)的另一端端頭開有內(nèi)螺紋螺孔，通孔中裝有彈簧圈(13)，從通孔的低壓段(6)側(cè)向通孔中裝有螺釘(14)，螺釘(14)穿過彈簧圈(13)后與中心 導(dǎo)電柱(11)的內(nèi)螺紋螺孔配合；環(huán)形板上開有電連接件孔，電連接件裝于電連接件孔中，且電連接件包括面向高壓 段(1) 一側(cè)的電極(12)，電極(12)頭部開有環(huán)形繞線槽，電極(12)尾部開有內(nèi)螺紋螺孔， 電連接件孔中裝有彈簧圈(13)，從電連接件孔的低壓段(6)側(cè)向電連接件孔中裝有螺釘(14)，螺釘(14)穿過彈簧圈(13)后與電極(12)的內(nèi)螺紋螺孔配合。
專利摘要一種電破膜式激波管的破膜裝置，包括通過螺栓(10)連接的高壓段(1)和低壓段(6)，高壓段(1)和低壓段(6)之間裝有破膜裝置，其特征在于破膜裝置是一個周邊為環(huán)形板的圓形隔板(3)；圓形隔板(3)中心留有中心柱，中心柱與環(huán)形板之間均布有肋條，相鄰肋條之間形成扇形空腔；環(huán)形板上裝有電源接線柱(5)；中心柱上裝有中心導(dǎo)電柱(11)；環(huán)形板上裝有固線柱(15)；固線柱(15)與中心導(dǎo)電柱(11)之間纏繞有電阻絲(17)，每根肋條構(gòu)成電阻絲(17)的橋架，電阻絲(17)通過電連接件連接構(gòu)成電源回路；圓形隔板(3)上粘貼有易熔膜片(8)，且易熔膜片(8)背面緊貼位于橋架上的電阻絲(17)。
文檔編號G01M10/00GK201859050SQ201020526890
公開日2011年6月8日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者先遠(yuǎn)中, 劉金宏, 譚多望, 鄒立勇, 閆石, 黃文斌, 龔晏青 申請人:中國工程物理研究院流體物理研究所