專利名稱：一種示蹤粒子發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種示蹤粒子發(fā)生器裝置，主要用于激光多普勒測(cè)速設(shè)備(LDV)、粒子圖像測(cè)速設(shè)備(PIV/SPIV)等粒子示蹤型激光測(cè)量技術(shù)提供均勻穩(wěn)定的示蹤粒子，尤其適用于大型復(fù)雜設(shè)備的流場(chǎng)測(cè)量。
背景技術(shù)：
我國(guó)從國(guó)外購(gòu)置了大量的LDV、PIV和SPIV設(shè)備，這類昂貴的激光測(cè)量設(shè)備都屬于粒子示蹤型激光測(cè)量技術(shù)，即它們都要利用示蹤粒子測(cè)量流動(dòng)速度。原來(lái)隨儀器附帶的粒子發(fā)生器產(chǎn)生的示蹤粒子量比較小，不適用大型設(shè)備測(cè)量；近幾年國(guó)外的這類儀器制造商也提供能夠大量產(chǎn)生粒子的發(fā)生器(采用的是壓力霧化的原理)，但是價(jià)格非常昂貴。國(guó)內(nèi)目前沒(méi)有專門(mén)為這里科學(xué)儀器配套研制的示蹤粒子發(fā)生器，一般借用舞臺(tái)煙霧發(fā)生器，但是它們不能均勻穩(wěn)定發(fā)煙，或者壽命較短。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于LDV、PIV和SPIV設(shè)備的一種低成本的能夠均勻、穩(wěn)定、大量發(fā)煙的示蹤粒子發(fā)生器，以解決大型設(shè)備測(cè)量中存在的缺乏合適的示蹤粒子發(fā)生器的難題。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種示蹤粒子發(fā)生器，其特點(diǎn)在于由加熱蒸發(fā)器、儲(chǔ)液罐及加壓泵、混合器及風(fēng)扇、電源及控制系統(tǒng)組成，電源控制系統(tǒng)分別接加熱蒸發(fā)器、儲(chǔ)液罐、混合器和風(fēng)扇，為上述部件提供電源；加壓泵與儲(chǔ)液罐連接，為儲(chǔ)液罐加壓，儲(chǔ)液罐與加熱蒸發(fā)器連接，加熱蒸發(fā)器和混合器連接，混合器與風(fēng)扇連接。當(dāng)加熱蒸發(fā)器達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，電源及控制系統(tǒng)向加壓泵和風(fēng)扇供電，發(fā)煙物料從儲(chǔ)液罐經(jīng)加壓泵供給加熱蒸發(fā)器，汽化后的物料噴入混合器，與風(fēng)扇送入的冷卻空氣摻混后，形成煙霧，由通過(guò)混合器的噴口噴出。
在所述的混合器上還接有另一路加熱器、加壓泵和風(fēng)扇，以構(gòu)成雙路發(fā)煙結(jié)構(gòu)，在雙路發(fā)煙結(jié)構(gòu)中混合器只有一個(gè)發(fā)煙出口，通過(guò)電源及控制系統(tǒng)控制其中任意一路單獨(dú)工作，或控制兩路同時(shí)工作。
所述的加熱蒸發(fā)器采用內(nèi)外同時(shí)加熱的方式，內(nèi)部采用加熱棒、外部采用加熱片的加熱方式，加熱蒸發(fā)器這樣大大增加了加熱器的使用壽命的問(wèn)題，它由金屬制成的圓形芯子、內(nèi)部加熱棒、外部加熱片、接嘴、噴嘴、隔熱石棉和外殼組成；金屬芯子內(nèi)部安裝圓形加熱棒，外部安裝加熱片，采用同時(shí)加熱的方式，內(nèi)外加熱器之間開(kāi)有螺旋蒸發(fā)槽，接嘴安裝在芯子左側(cè)，噴嘴安裝在螺旋蒸發(fā)槽的末端側(cè)壁上，金屬芯子與外殼之間填充隔熱石棉。
混合器由金屬外殼、內(nèi)部隔板和發(fā)煙噴口組成，內(nèi)外隔板約占三分之二混合器高度，上面開(kāi)有多個(gè)孔，內(nèi)外隔板安裝在混合器底板上，發(fā)煙噴口安裝在右側(cè)板靠近底部。液體蒸汽與冷卻空氣在混合器內(nèi)垂直相交，并在穿孔隔板產(chǎn)生的旋渦作用下，充分摻混，這樣有效改善了發(fā)煙的不連續(xù)性。
所述的控制系統(tǒng)能夠?qū)訜釡囟茸詣?dòng)控制，并向加壓泵和風(fēng)扇供電，同時(shí)具有超溫報(bào)警、低溫報(bào)警和液位報(bào)警的功能，它由開(kāi)關(guān)面板、電源及控制電路板、數(shù)字式溫控表、繼電器、溫度傳感器和液位傳感器組成，開(kāi)關(guān)面板和數(shù)字式溫控表安裝在發(fā)煙機(jī)面板上，繼電器、直流電源及控制電路板安裝在發(fā)煙機(jī)底座上，溫度傳感器安裝在加熱蒸發(fā)器內(nèi)部，液位傳感器安裝在儲(chǔ)液罐內(nèi)，相互之間通過(guò)電線連接。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于能夠均勻穩(wěn)定持續(xù)地產(chǎn)生示蹤粒子，示蹤粒子產(chǎn)生量大且連續(xù)可調(diào)，生成的示蹤粒子直徑在1-2微米左右，無(wú)毒無(wú)害，具有工作壽命長(zhǎng)、可使用多種原料，以及制造和使用成本低的一系列優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本實(shí)用新型的組成原理示意圖；圖2為本實(shí)用新型的雙路發(fā)煙結(jié)構(gòu)的主視圖；
圖3為本實(shí)用新型的混合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型加熱蒸發(fā)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實(shí)用新型的電源及控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型由加熱蒸發(fā)器1、儲(chǔ)液罐2、加壓泵3、混合器4、風(fēng)扇5、電源及控制系統(tǒng)6組成，當(dāng)面板上的電源開(kāi)關(guān)和發(fā)煙開(kāi)關(guān)打開(kāi)后，電源及控制系統(tǒng)5向加熱蒸發(fā)器1供電，當(dāng)加熱蒸發(fā)器1達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后，電源及控制系統(tǒng)5向加壓泵3和風(fēng)扇5供電，發(fā)煙物料從儲(chǔ)液罐2經(jīng)加壓泵3供給加熱蒸發(fā)器1，汽化后的物料噴入混合器4，與風(fēng)扇5送入的冷卻空氣摻混后，形成煙霧，由混合器2的噴口噴出。經(jīng)加熱蒸發(fā)器1加熱汽化后的物料與風(fēng)扇的冷卻空氣，是從互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)入混合器4的，這樣有效提高了發(fā)煙質(zhì)量。發(fā)煙量的大小是通過(guò)改變面板上發(fā)煙旋鈕進(jìn)行控制的。電源及控制系統(tǒng)6相應(yīng)地改變供給加壓泵的電壓，以改變進(jìn)入加熱蒸發(fā)器1的物料流量，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)煙量的控制。
如圖2所示，在雙路發(fā)煙結(jié)構(gòu)中，可以單獨(dú)指定某一路發(fā)煙，也可讓兩路同時(shí)發(fā)煙，同時(shí)發(fā)煙時(shí)需要讓兩路加熱蒸發(fā)器1、儲(chǔ)液罐2及加壓泵3同時(shí)工作。
如圖3所示，混合器2的設(shè)計(jì)對(duì)于發(fā)煙質(zhì)量有重要影響，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的混合器2的體積不小于整個(gè)粒子發(fā)生器體積的1/3。混合器4由金屬外殼41、內(nèi)部隔板42和發(fā)煙噴口43組成，隔板42約占三分之二混合器高度，上面開(kāi)有多個(gè)孔，孔的尺寸在2cm左右，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，隔板42直接安裝在混合器4的底板上，發(fā)煙噴口43安裝在右側(cè)板靠近底部。流入的液體蒸汽與冷卻空氣在混合器內(nèi)垂直相交，并在穿孔隔板43產(chǎn)生的旋渦作用下充分摻混，這樣有效改善了發(fā)煙的不連續(xù)性。
如圖4所示，加熱蒸發(fā)器1由金屬制成的金屬圓形芯子11、加熱棒12、外部加熱片13、接嘴14、噴嘴15、隔熱石棉16和外殼17組成，圓形芯子11內(nèi)部安裝圓形加熱棒12，外部安裝加熱片13，采用同時(shí)加熱的方式，金屬圓形芯子11靠近加熱棒12的內(nèi)部開(kāi)有螺旋蒸發(fā)槽18，接嘴14安裝在圓形芯子11的左側(cè)，并與螺旋槽蒸發(fā)18的左端相接，噴嘴15安裝在螺旋蒸發(fā)槽18的末端側(cè)壁上，金屬圓形芯子11與外殼17之間填充隔熱石棉16。
如圖5所示，電源及控制系統(tǒng)由開(kāi)關(guān)面板61、電源及控制電路板62、數(shù)字式溫控表63、繼電器64、溫度傳感器65、液位傳感器66組成，開(kāi)關(guān)面板61和數(shù)字式溫控表63安裝在發(fā)煙機(jī)面板上，繼電器64、電源及控制電路板62安裝在發(fā)煙機(jī)底座上，溫度傳感器65安裝在加熱蒸發(fā)器1內(nèi)部，液位傳感器66安裝在儲(chǔ)液罐2內(nèi)，相互之間通過(guò)電線連接。當(dāng)開(kāi)關(guān)面板61上的電源開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)，電源及控制電路板62向數(shù)字式溫控表63供電，數(shù)字式溫控表63供電自動(dòng)檢測(cè)溫度傳感器的溫度值，當(dāng)其溫度值低于設(shè)定溫度值時(shí)，數(shù)字式溫控表63會(huì)控制繼電器64吸合，開(kāi)始向加熱蒸發(fā)器1供電，當(dāng)加熱蒸發(fā)器1的溫度升高到設(shè)定溫度時(shí)即可發(fā)煙了；此時(shí)若打開(kāi)發(fā)煙控制旋鈕(電位計(jì))，電源及控制電路板62則向風(fēng)扇5和加壓泵3同時(shí)供電，加壓泵3的液體會(huì)流入加熱蒸發(fā)器1，此時(shí)將開(kāi)始發(fā)煙；發(fā)煙量的大小通過(guò)調(diào)整發(fā)煙開(kāi)關(guān)的位置進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)加大煙量時(shí)，電源及控制電路板62提高供給加壓泵3的輸出功率，加壓泵3會(huì)增加物料的供給量，反之亦然；當(dāng)加熱蒸發(fā)器1的溫度高于設(shè)定溫度時(shí)，數(shù)字式溫控表63會(huì)控制繼電器64斷開(kāi)，反之若加熱蒸發(fā)器1的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，數(shù)字式溫控表63會(huì)控制繼電器64吸合，從而控制加熱蒸發(fā)器1的溫度始終在設(shè)定溫度附近。當(dāng)某種非正常原因?qū)е录訜嵴舭l(fā)器1的溫度超過(guò)設(shè)定溫度20度以上，電源及控制電路板控制面板62上的超溫指示燈發(fā)光，同時(shí)電路板上的蜂鳴器會(huì)報(bào)警，反之，當(dāng)加熱蒸發(fā)器1的溫度低于設(shè)定溫度20度以下，電源及控制電路板控制62面板上的低溫指示燈發(fā)光，同時(shí)電路板上的蜂鳴器會(huì)報(bào)警，當(dāng)?shù)蜏刂甘緹袅習(xí)r，電源及控制電路板62會(huì)自動(dòng)降低供給加壓泵3的功率，降低發(fā)煙量；電源及控制電路板62會(huì)自動(dòng)檢測(cè)儲(chǔ)液罐4內(nèi)液位傳感器，當(dāng)液位低于設(shè)定極限時(shí)，電源及控制電路板控制面板62上的液位指示燈發(fā)光，同時(shí)電路板上的蜂鳴器會(huì)報(bào)警，此時(shí)電源及控制電路板62會(huì)自動(dòng)降低供給加壓泵的功率，以降低發(fā)煙量。
電源及控制電路板62由控制模塊、直流電源模塊和交流電源模塊組成，其中控制模塊由溫度傳感器比較電路、液位傳感器比較電路、電位計(jì)和蜂鳴器組成，溫度傳感器比較電路用于比較溫度傳感器65的輸出電壓與設(shè)定的最高電壓(溫度上限)和最低電壓(溫度下限)，若高于上限值則接通超溫指示燈(發(fā)光二極管)和蜂鳴器，若低于下限值則接通低溫指示燈(發(fā)光二極管)和蜂鳴器，同時(shí)分流供向加壓泵3的電流，以降低其功率，減少物料的供給，從而減少發(fā)煙量；液位傳感器比較電路用于比較液位傳感器66的輸出電壓與設(shè)定的最低電壓(液位下限)，若低于最低值則則接通液位指示燈(發(fā)光二極管)和蜂鳴器。
權(quán)利要求1.一種示蹤粒子發(fā)生器，其特征在于由加熱蒸發(fā)器、儲(chǔ)液罐及加壓泵、混合器及風(fēng)扇、電源及控制系統(tǒng)組成，電源控制系統(tǒng)分別接加熱蒸發(fā)器、儲(chǔ)液罐、混合器和風(fēng)扇，為上述部件提供電源；加壓泵與儲(chǔ)液罐連接，為儲(chǔ)液罐加壓，儲(chǔ)液罐與加熱蒸發(fā)器連接，加熱蒸發(fā)器和混合器連接，混合器與風(fēng)扇連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的示蹤粒子發(fā)生器，其特征在于在所述的混合器上還接有另一路加熱器、加壓泵和風(fēng)扇，以構(gòu)成雙路發(fā)煙結(jié)構(gòu)，在雙路發(fā)煙結(jié)構(gòu)中混合器只有一個(gè)發(fā)煙出口，通過(guò)電源及控制系統(tǒng)控制其中任意一路單獨(dú)工作，或控制兩路同時(shí)工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的示蹤粒子發(fā)生器，其特征在于所述的加熱蒸發(fā)器由金屬制成的圓形芯子、內(nèi)部加熱棒、外部加熱片、接嘴、噴嘴、隔熱石棉和外殼組成，金屬芯子內(nèi)部安裝圓形加熱棒，外部安裝加熱片，采用同時(shí)加熱的方式，內(nèi)外加熱器之間開(kāi)有螺旋蒸發(fā)槽，接嘴安裝在芯子左側(cè)，噴嘴安裝在螺旋蒸發(fā)槽的末端側(cè)壁上，金屬芯子與外殼之間填充隔熱石棉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的示蹤粒子發(fā)生器，其特征在于所述的混合器由金屬外殼、內(nèi)部隔板和發(fā)煙噴口組成，內(nèi)部隔板占三分之二混合器高度，上面開(kāi)有多個(gè)孔，內(nèi)部隔板安裝在混合器底板上，發(fā)煙噴口安裝在右側(cè)板靠近底部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的示蹤粒子發(fā)生器，其特征在于所述的電源及控制系統(tǒng)由開(kāi)關(guān)面板、電源及控制電路板、數(shù)字式溫控表、繼電器、溫度傳感器和液位傳感器組成，開(kāi)關(guān)面板和數(shù)字式溫控表安裝在發(fā)煙機(jī)面板上，繼電器、電源及控制電路板安裝在發(fā)煙機(jī)底座上，溫度傳感器安裝在加熱蒸發(fā)器內(nèi)部，液位傳感器安裝在儲(chǔ)液罐內(nèi)，相互之間通過(guò)電線連接。
專利摘要一種示蹤粒子發(fā)生器，主要用于激光多普勒測(cè)速設(shè)備(LDV)、粒子圖像測(cè)速設(shè)備(PIV/SPIV)等粒子示蹤型激光測(cè)量技術(shù)提供均勻穩(wěn)定的示蹤粒子，尤其適用于大型復(fù)雜設(shè)備的流場(chǎng)測(cè)量。其特點(diǎn)在于由加熱蒸發(fā)器、儲(chǔ)液罐及加壓泵、混合器及風(fēng)扇、電源及控制系統(tǒng)組成，電源控制系統(tǒng)分別接加熱蒸發(fā)器、儲(chǔ)液罐、混合器和風(fēng)扇，為上述部件提供電源；加壓泵與儲(chǔ)液罐連接，為儲(chǔ)液罐加壓，儲(chǔ)液罐與加熱蒸發(fā)器連接，加熱蒸發(fā)器和混合器連接，混合器與風(fēng)扇連接。其優(yōu)點(diǎn)是，能夠均勻穩(wěn)定持續(xù)地產(chǎn)生示蹤粒子，示蹤粒子產(chǎn)生量大且連續(xù)可調(diào)，生成的示蹤粒子直徑在1－2微米左右，無(wú)毒無(wú)害，具有工作壽命長(zhǎng)、可使用多種原料，以及使用成本低的一系列優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01P5/20GK2852136SQ20052002318
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2005年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月19日
發(fā)明者劉寶杰, 張良, 李春揚(yáng) 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)