專利名稱：極超音速液體射流發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種極超音速液體射流發(fā)生裝置。
背景技術(shù)：
液體射流有連續(xù)射流和脈沖射流。用連續(xù)射流的方法在技術(shù)上還不可能將流體的壓力增加到1000MPa到10GPa或更高的壓力，因此也不可能產(chǎn)生連續(xù)的極超音速液體射流。產(chǎn)生脈沖液體射流的裝置已采用了用活塞沖擊擠壓液體的方法，或用成型炸藥的方法。成型炸藥雖然已被用于產(chǎn)生金屬射流，但是由于它的價格昂貴和危險性，它還沒有被廣泛地應(yīng)用于產(chǎn)生液體射流，而且對于低表面張力和容易被霧化的液體，用成型炸藥產(chǎn)生的液體射流具有很強的不穩(wěn)定性。用活塞沖擊擠壓液體的方法，從理論上說是可以達到任意高的噴嘴壓力，只要活塞具有足夠高的速度。然而對于常用的工程材料，當噴嘴壓力高于1500MPa時，噴嘴將發(fā)生變形和破壞，液體射流裝置通常只能一次性使用，造成很大的浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的設(shè)計目的是提供一種極超音速液體射流發(fā)生裝置。
它具有外腔室，在外腔室內(nèi)依次設(shè)有自由活塞、調(diào)節(jié)環(huán)、橡皮墊圈、隔膜、O型密封圈、液體室、O型密封圈、隔膜、橡皮墊圈、噴嘴，噴嘴外部有一個環(huán)形臺階與相匹配的頂部法蘭，頂部法蘭與外腔室用內(nèi)六角螺釘固定，外腔室通過螺紋固定在支撐法蘭上，外腔室的后端外側(cè)設(shè)有外螺紋接口，與支撐法蘭的內(nèi)螺紋連接，外腔室與支撐法蘭的接觸面上設(shè)有O型密封圈。
本發(fā)明是產(chǎn)生極超音速脈沖液體射流的關(guān)鍵技術(shù)，其優(yōu)點是設(shè)計簡單、使用方便，使用速度較低的活塞產(chǎn)生速度較高的液體射流，進行各種材料的切割和加工。通過這一技術(shù)，解決在使用極超音速液體射流過程中噴嘴使用壽命短的技術(shù)難題，充分發(fā)揮極超音速液體射流的作用。本發(fā)明能產(chǎn)生速度為2km/s到5km/s或者更高速度的液體射流。噴嘴和液體室可以被使用五次以上，頂部法蘭和外腔室可以被使用五十次以上。能在真空或高壓氣體環(huán)境里噴射極超音速液體射流。本發(fā)明還具有能在各種氣體環(huán)境下在任意角度下噴射極超音速液體射流的優(yōu)點，因此可以成為研究液體霧化過程的一種新的實驗手段。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
極超音速液體射流發(fā)生裝置具有外腔室14，在外腔室14內(nèi)依次設(shè)有自由活塞11、調(diào)節(jié)環(huán)10、橡皮墊圈9、隔膜8、O型密封圈7、液體室5、O型密封圈4、隔膜3、橡皮墊圈2、噴嘴1，噴嘴1外部有一個環(huán)形臺階與相匹配的頂部法蘭12，頂部法蘭12與外腔室14用內(nèi)六角螺釘13固定，外腔室14通過螺紋固定在支撐法蘭16上，外腔室14的后端外側(cè)設(shè)有外螺紋接口，與支撐法蘭16的內(nèi)螺紋連接，外腔室14與支撐法蘭16的接觸面上設(shè)有O型密封圈15和17。
所說的液體室5為錐形，液體室5內(nèi)設(shè)有液體6。
極超音速液體射流發(fā)生裝置有內(nèi)外兩層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層有噴嘴、液體室、調(diào)節(jié)環(huán)，外層有頂部法蘭和外腔室，外腔室用它后端的外螺紋固定在任意一個支撐法蘭上。液柱被兩端的隔膜密封在液體室內(nèi)，前后兩端的隔膜又分別被橡皮墊圈和O型密封圈壓緊。隔膜通常是塑料薄膜。噴嘴、液體室、調(diào)節(jié)環(huán)通過內(nèi)六角螺釘被固定在頂部法蘭和外腔室之間。實驗證明采用沿軸對稱布置八個內(nèi)六角螺釘效果良好。噴嘴內(nèi)部空腔具有漸縮型線，用于加速流體，噴嘴外部具有環(huán)形臺階與頂部法蘭匹配。液體室內(nèi)部呈圓錐形，圓錐前端的直徑與噴嘴后端的直徑相等，圓錐后端的直徑等于或稍大于圓柱形活塞的直徑。液體室的圓錐形的內(nèi)部形狀，可以使活塞撞擊液體時產(chǎn)生的激波發(fā)生聚焦以增加液體的壓力，并且對運動活塞起到制動器的作用。噴射液體體積的改變，可以通過改變液體室的軸向長度來實現(xiàn)，只要配上相應(yīng)長度的調(diào)節(jié)環(huán)。圓柱形活塞的材料通常用高分子聚合物。當活塞撞擊液體室的后端部時，由撞擊產(chǎn)生的激波通過液柱后使液體得到第一次加速，當被加速的液體進入漸縮噴嘴后液體得到第二次加速，從而在噴嘴出口產(chǎn)生極超音速液體射流。由活塞沖擊液體室產(chǎn)生的能量，傳遞給了前面相鄰的噴嘴，再通過噴嘴外部的環(huán)形臺階將能量傳遞給頂部法蘭，又通過內(nèi)六角螺釘把能量沿相反方向傳遞給外腔室，最后通過外腔室后端與支撐法蘭的螺紋連接結(jié)構(gòu)，把能量傳遞給了支撐法蘭。這樣，活塞對裝置的沖擊能量被支撐法蘭吸收，抑制或減少了沖擊對液體室和噴嘴造成的損壞。厚壁的外腔室限制了液體室的在超高壓作用下的徑向膨脹，安裝在液體室兩端的橡皮墊圈又緩沖了液體室的軸向膨脹，避免了噴嘴直接受到液體室的沖擊。另外，外腔室與支撐法蘭的接觸面已被O密封圈密封，只要支撐法蘭與其他部件組成封閉空間，就能進行在各種氣體環(huán)境下噴射極超音速液體射流。
權(quán)利要求
1.一種極超音速液體射流發(fā)生裝置，其特征在于它具有外腔室(14)，在外腔室(14)內(nèi)依次設(shè)有自由活塞(11)、調(diào)節(jié)環(huán)(10)、橡皮墊圈(9)、隔膜(8)、O型密封圈(7)、液體室(5)、O型密封圈(4)、隔膜(3)、橡皮墊圈(2)、噴嘴(1)，噴嘴(1)外部有一個環(huán)形臺階與相匹配的頂部法蘭(12)，頂部法蘭(12)與外腔室(14)用內(nèi)六角螺釘(13)固定，外腔室(14)通過螺紋固定在支撐法蘭(16)上，外腔室(14)的后端外側(cè)設(shè)有外螺紋接口，與支撐法蘭(16)的內(nèi)螺紋連接，外腔室(14)與支撐法蘭(16)的接觸面上設(shè)有O型密封圈(15)和(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種極超音速液體射流發(fā)生裝置，其特征在于所說的液體室(5)為錐形，液體室(5)內(nèi)設(shè)有液體(6)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種極超音速液體射流發(fā)生裝置。它具有外腔室,在外腔室內(nèi)依次設(shè)有自由活塞、調(diào)節(jié)環(huán)、橡皮墊圈、隔膜、O型密封圈、液體室、O型密封圈、隔膜、橡皮墊圈、噴嘴,噴嘴外部有一個環(huán)形臺階與相匹配的頂部法蘭,頂部法蘭與外腔室用內(nèi)六角螺釘固定,外腔室通過螺紋固定在支撐法蘭上,外腔室的后端外側(cè)設(shè)有外螺紋接口,與支撐法蘭的內(nèi)螺紋連接,外腔室與支撐法蘭的接觸面上設(shè)有O型密封圈。本發(fā)明能產(chǎn)生速度為2km/s到5km/s或者更高速度的液體射流。能在真空或高壓氣體環(huán)境里噴射極超音速液體射流。本發(fā)明還具有能在各種氣體環(huán)境下、在任意角度下噴射極超音速液體射流的優(yōu)點,因此可以成為研究液體霧化過程的一種新的實驗手段。
文檔編號B05B17/06GK1383928SQ0211172
公開日2002年12月11日 申請日期2002年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月14日
發(fā)明者施紅輝 申請人:浙江大學