本實(shí)用新型屬于管道流通控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種快速響應(yīng)通流裝置。

背景技術(shù)：

目前，在高速來(lái)流條件下流場(chǎng)形態(tài)的研究中，間接陰影法作為重要的可視化手段，為其理論研究提供了有力的技術(shù)支撐。高速來(lái)流的流場(chǎng)中存在復(fù)雜的激波系，激波系會(huì)使得流場(chǎng)密度分布不均勻，光線在穿過(guò)激波結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)發(fā)生折射和偏移，產(chǎn)生陰影，從而實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)的可視化，為高速來(lái)流條件下的流場(chǎng)研究提供了重要的數(shù)據(jù)。但也可看出此方法對(duì)于流場(chǎng)品質(zhì)有極高的要求，流場(chǎng)中的顆粒雜質(zhì)或者閥門開(kāi)關(guān)的擾動(dòng)會(huì)在高速流場(chǎng)中形成復(fù)雜的激波，從而影響實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。

此外，對(duì)于小型高速風(fēng)洞，超音速氣流通常高壓氣體通過(guò)拉伐爾噴管加速得到。高壓氣源通常是高壓儲(chǔ)氣罐，氣罐容量限制了高速來(lái)流的流量和持續(xù)時(shí)間。常見(jiàn)的閥門式通流裝置響應(yīng)速度慢，開(kāi)啟過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)，縮短了有效實(shí)驗(yàn)時(shí)間。因此高速風(fēng)洞通流裝置需要保證氣流通道打開(kāi)時(shí)，有較好的響應(yīng)速度以增加有效實(shí)驗(yàn)時(shí)間。

公告號(hào)為US3184097A的美國(guó)專利，利用火藥爆炸破壞膜片，從而形成高速氣流通道，主要用于產(chǎn)生高速來(lái)流。其結(jié)構(gòu)主要由燃燒室，爆炸膜片，流通通道，實(shí)驗(yàn)區(qū)構(gòu)成。主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：

1、火藥點(diǎn)燃到壓力形成存在一定的時(shí)滯，通道形成的響應(yīng)較慢。

2、采用火藥燃燒方式產(chǎn)生壓力，壓力可控性較差。

3、燃燒后效期及未燃火藥顆粒對(duì)氣流流場(chǎng)質(zhì)量存在較大影響，不利于穩(wěn)定的高速氣流形成。

而公開(kāi)號(hào)為105351586A的中國(guó)專利中，提出一種快速響應(yīng)通流裝置，其內(nèi)采用的壓力膜片通過(guò)在表面刻槽來(lái)實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)，但膜片在受壓后會(huì)碎裂，容易破壞管道的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其不可控性較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種響應(yīng)快速，壓力可控，對(duì)后續(xù)流動(dòng)影響小，且安全性更高的快速響應(yīng)通流裝置。

實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)解決方案為：

一種快速響應(yīng)通流裝置，包括

被配置于連接在兩段管路之間的耐壓管，

設(shè)置在高壓氣室和耐壓管之間的在特定壓力下會(huì)被破壞的高壓端壓力膜片，

設(shè)置在耐壓管和出口噴管之間的在特定壓力下會(huì)被破壞的低壓端壓力膜片，

設(shè)置在耐壓管外壁且傳火管端與耐壓管內(nèi)腔體連通的等離子體發(fā)生器，

設(shè)置在耐壓管外壁且與耐壓管內(nèi)腔體連通的減壓閥，

設(shè)置在耐壓管外壁且與耐壓管內(nèi)腔體連通的單向閥。

其高壓端壓力膜片和低壓端壓力膜片一端面上沿圓盤(pán)的直徑刻斷裂槽，相鄰斷裂槽之間的夾角相等，斷裂槽的長(zhǎng)度小于圓盤(pán)的直徑，且位于圓盤(pán)圓心兩側(cè)的斷裂槽長(zhǎng)度相等，相鄰兩斷裂槽的外端之間刻有將兩斷裂槽連通的轉(zhuǎn)動(dòng)槽，圓盤(pán)狀的膜片另一端面上沿相對(duì)端面兩斷裂槽的角平分線設(shè)置有鉸鏈結(jié)構(gòu)，鉸鏈結(jié)構(gòu)的鉸接線與相對(duì)端面的轉(zhuǎn)動(dòng)槽重疊。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)：

(1)本實(shí)用新型采用等離子發(fā)生器作為能量注入裝置，能夠安全可靠快速的提供所需能量，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。

(2)本實(shí)用新型通過(guò)控制等離子發(fā)生器中的消融材料，能夠有效控制注入能量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力室壓力的控制，結(jié)合對(duì)膜片結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)膜片的快速破壞，縮短通道形成的時(shí)間，提高響應(yīng)速度。

(3)本實(shí)用新型等離子體發(fā)生器產(chǎn)生高溫高壓氣體，后效期短，對(duì)后續(xù)流場(chǎng)影響小，有利于穩(wěn)定高速氣流的快速形成。

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型快速響應(yīng)通流裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型快速響應(yīng)通流裝置壓力膜片的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型快速響應(yīng)通流裝置壓力膜片的正面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

結(jié)合圖1-圖3：

本實(shí)用新型一種快速響應(yīng)通流裝置，包括

被配置于連接在兩段管路之間的耐壓管4，

設(shè)置在高壓氣室1和耐壓管4之間的在特定壓力下會(huì)被破壞的高壓端壓力膜片2，

設(shè)置在耐壓管4和出口噴管8之間的在特定壓力下會(huì)被破壞的低壓端壓力膜片7，

設(shè)置在耐壓管4外壁且傳火管端與耐壓管4內(nèi)腔體連通的等離子體發(fā)生器5，

設(shè)置在耐壓管4外壁且與耐壓管4內(nèi)腔體連通的減壓閥11，

設(shè)置在耐壓管4外壁且與耐壓管4內(nèi)腔體連通的單向閥10。

其高壓端壓力膜片2和低壓端壓力膜片7一端面上沿圓盤(pán)的直徑刻斷裂槽12，相鄰斷裂槽12之間的夾角相等，斷裂槽12的長(zhǎng)度小于圓盤(pán)的直徑，且位于圓盤(pán)圓心兩側(cè)的斷裂槽12長(zhǎng)度相等，相鄰兩斷裂槽12的外端之間刻有將兩斷裂槽連通的轉(zhuǎn)動(dòng)槽13，圓盤(pán)狀的膜片另一端面上沿相對(duì)端面兩斷裂槽12的角平分線設(shè)置有鉸鏈結(jié)構(gòu)14，鉸鏈結(jié)構(gòu)14的鉸接線與相對(duì)端面的轉(zhuǎn)動(dòng)槽13重疊。

等離子體發(fā)生器5通過(guò)改變等離子發(fā)生器中消融材料質(zhì)量，控制耐壓管4中的壓力。

減壓閥11其最大許用壓力大于耐壓管內(nèi)最大壓力。

單向閥10流通方向?yàn)橛赡蛪汗芡庀蚰蛪汗軆?nèi)流動(dòng)。

高壓端壓力膜片2與高壓氣室1和耐壓管4之間設(shè)置有密封墊，低壓端壓力膜片7與耐壓管4和出口噴管8之間設(shè)置有密封墊。

實(shí)施例：

結(jié)合圖1-圖3：

一種快速響應(yīng)通流裝置，在高壓氣室1內(nèi)壓力為6MPa，在出口噴管8處，初始?jí)毫橐粋€(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓。高壓氣室，耐壓管和出口噴管由連接法蘭可靠連接，采用八角形金屬密封環(huán)墊3密封法蘭連接處，壓力膜片被金屬環(huán)墊密封于管路內(nèi)部，保證整條管路具有良好的氣密性。等離子發(fā)生器5被等離子體發(fā)生器固定裝置6采用螺紋連接固定于耐壓管4周向，等離子發(fā)生器5通過(guò)錐面與耐壓管4進(jìn)行密封。單向閥10與減壓閥11通過(guò)管螺紋連接在耐壓管4周向。整條流通管路被高壓端壓力膜片和低壓端壓力膜片分隔為三個(gè)獨(dú)立部分，即高壓氣室1，承受瞬時(shí)高壓的耐壓管4以及出口噴管8的常壓區(qū)，通過(guò)橡膠密封墊9對(duì)高壓端壓力膜片2與低壓端壓力膜片7進(jìn)行密封，保證壓力膜片有效承壓，確保其快速破壞。單向閥10用于向瞬時(shí)壓力室內(nèi)注入氣體保證瞬時(shí)壓力室內(nèi)初始?jí)毫εc高壓氣室一致。減壓閥11作為安全裝置用于在膜片由于某種原因未能成功打開(kāi)時(shí)對(duì)耐壓管內(nèi)的高壓氣體進(jìn)行泄壓。

裝置使用時(shí)首先需要將快速響應(yīng)通流裝置安裝于所需提供的通流管段之間，圖1中將通流裝置安裝在高壓氣室1和出口噴管8之間?？煽窟B接后，可以打開(kāi)高壓氣室端的閥門，將高壓氣室內(nèi)充滿高壓氣體，并且通過(guò)單向閥向耐壓管內(nèi)充入高壓氣體，用于加快穩(wěn)定流場(chǎng)的生成。在內(nèi)部壓力穩(wěn)定后，接通電源，等離子體發(fā)生器5開(kāi)始工作，耐壓管4內(nèi)的壓力快速升高，在短時(shí)間內(nèi)將高壓端壓力膜片2與低壓端壓力膜片7同時(shí)撕裂，形成暢通的流動(dòng)通道，從而實(shí)現(xiàn)出口打開(kāi)的快速響應(yīng)。

打開(kāi)后，由于斷裂的壓力膜片7的碎片在一端被鉸接結(jié)構(gòu)14連接在壓力膜片7的邊緣上，故而不會(huì)產(chǎn)生碎片，既能夠時(shí)間快速響應(yīng)，又保證了管道的內(nèi)壁不會(huì)受到損傷。