專利名稱：全天候駛駐式吹砂吹塵環(huán)境試驗系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可在駛駐式倉體內(nèi)進行全天候吹砂和吹塵兩種環(huán)境試驗的裝置系統(tǒng)，可用于裝甲車、火炮、坦克等大型軍用裝備的吹砂吹塵環(huán)境試驗，也可用于汽車、電器等大型民用設(shè)備的吹砂吹塵環(huán)境試驗。
背景技術(shù)：
吹砂吹塵試驗?zāi)M實現(xiàn)滿足溫度、濕度、砂塵濃度、壓力、風速等參數(shù)條件的砂塵環(huán)境，用于檢驗裝甲車、火炮、坦克等大型軍用裝備和汽車、電器等大型民用設(shè)備在吹砂和吹塵條件下的環(huán)境適應(yīng)性和環(huán)境可靠性。目前，吹砂和吹塵試驗要求保證吹砂試驗砂粒(150 850 μ m)以18 ^m/s范圍內(nèi)的速度碰撞試件，吹塵試驗揚塵(粒徑彡150 μ m)以1. 5 8. 9m/s范圍內(nèi)的速度碰撞試件，風速大，濃度高，對風機、表冷器、加熱器、砂/塵分離裝置、閥門等設(shè)備的要求較高?，F(xiàn)有的吹砂吹塵試驗中砂塵分離裝置，系統(tǒng)復(fù)雜，造價高，砂塵分離效率低；循環(huán)風道內(nèi)含砂 /塵濃度高，易導(dǎo)致加熱器和表冷器產(chǎn)生積塵，從而嚴重降低這些試驗倉體內(nèi)溫度(-20 700C )和濕度(RH彡30)調(diào)控機構(gòu)的精度，造成試驗倉內(nèi)砂塵環(huán)境與實際所需試驗條件偏差很大，影響試驗結(jié)果的準確度。吹砂吹塵試驗配置單臺驅(qū)動電機內(nèi)置式風機，風機磨損大，風機的壓頭和能耗增加，且日常運行維護困難，影響工作效率。試驗過程中倉底存在積砂/塵，不能及時排出驗倉體。另外，現(xiàn)有的吹砂和吹塵試驗的加熱器和表冷器不能滿足夏季高溫和冬季低溫環(huán)境的連續(xù)可靠運行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有吹砂吹塵試驗系統(tǒng)中分離段砂塵分離效率低、動力段主風機磨損大和試驗倉體內(nèi)溫濕調(diào)控精度不高等技術(shù)缺陷。本發(fā)明公開了一種全天候駛駐式吹砂吹塵環(huán)境試驗系統(tǒng)，分離裝置結(jié)構(gòu)簡單；室外安裝的調(diào)控機構(gòu)能有效的改善試驗倉體內(nèi)砂塵的速度、濃度、溫度、濕度等試驗條件，高度模擬現(xiàn)實砂塵環(huán)境；系統(tǒng)中設(shè)備受砂塵的影響小，能長期穩(wěn)定連續(xù)可靠運行，能耗低，試驗質(zhì)量好。本發(fā)明的技術(shù)方案是由風道、駛駐式試驗倉體、氣流調(diào)節(jié)窗、砂塵清理系統(tǒng)、旋風分離裝置、離心動力風機、膨脹機、電加熱器以及連接通道構(gòu)成，通道上設(shè)有用于控制風速、 流量、壓力的閥門。兩臺離心動力風機直接從旋風分離裝置出口抽氣，為空氣在風道內(nèi)循環(huán)提供動力，砂塵料從噴口噴入風道收縮段，形成均勻氣流進入試驗倉體，試驗倉體內(nèi)的砂塵環(huán)境由室外膨脹機和電加熱器構(gòu)成的溫濕調(diào)控機構(gòu)進行調(diào)節(jié)溫濕和第一小風機的旁路風閥進行壓力調(diào)節(jié)。本發(fā)明的試驗系統(tǒng)主要優(yōu)點在于1)動力段取消了單個內(nèi)置式主風機方案，主風機采用兩個離心動力風機，風機的驅(qū)動電機置于風洞外，采用長軸驅(qū)動，長軸通過軸承保證與風機旋轉(zhuǎn)中心的同軸度，并且風機日常運行維護方便；
兩個離心動力風機直接從分離段旋風分離裝置出口抽氣，降低主風機能耗和壓頭損失；2)吹砂和吹塵噴口設(shè)置在收縮段，砂/塵在進入倉體前已形成均勻氣流，改善了試驗倉內(nèi)砂塵環(huán)境，提高了試驗效果；3)分離段采用四個旋風除塵器并聯(lián)進行砂塵分離，不但提高了傳統(tǒng)分離裝置的分離效率，降低了能耗，而且設(shè)備簡單，造價低；4)試驗倉內(nèi)環(huán)境調(diào)控機構(gòu)去掉了現(xiàn)有系統(tǒng)中的表冷器，采用膨脹機、電加熱器和倉頂氣流調(diào)節(jié)窗進行溫濕調(diào)節(jié)；采用小風機旁路風閥進行壓力調(diào)節(jié)。不但減少了設(shè)備的積塵，提高了控制精度，而且也降低了試驗中能源的消耗，同時可實現(xiàn)在夏季高溫和冬季低溫環(huán)境的連續(xù)穩(wěn)定模擬；5)砂塵清理系統(tǒng)可及時排出試驗過程中砂塵因碰撞試驗試件而形成的倉底積砂/塵。




圖1是本發(fā)明吹塵吹砂試驗系統(tǒng)的剖視圖。 圖2是本發(fā)明吹塵吹砂試驗系統(tǒng)的連接關(guān)系示意圖。 圖3是本發(fā)明砂塵清理系統(tǒng)的連接關(guān)系示意4是本發(fā)明倉頂氣流調(diào)節(jié)窗示意圖。 圖5是本發(fā)明駛駐式試驗倉體剖視圖。 圖6是本發(fā)明旋風分離裝置的并聯(lián)方式示意圖。 附圖標號
1.風道101.試驗倉體 102.分離段
103.動力段 104.第一拐角段 105.第二拐角段收縮段 108.動力導(dǎo)流片 109.第一導(dǎo)流片 112.溫濕氣流調(diào)節(jié)通道 114.第二排氣通道 116.觀察窗 117.照明燈 132.第二旋風分離器
107 111 113 115 131
133
134 141 143 145 201 203 206 209 301 303
106. 110.
穩(wěn)定段第二導(dǎo)流片
砂塵輸送通道第一排氣通道氣流調(diào)節(jié)窗第一旋風分離器 1號砂塵回收料斗第一排料通道第三旋風分離器 2號砂塵回收料斗 2號旋風分離裝置進氣通道第一小風機驅(qū)動電機 2號抽氣風閥加熱通道
118.門封
壓力信號傳輸線路第五旋風分離器后部砂塵清理通道
135. 1號旋風分離裝置進氣通道 142.第四旋風分離器 144.第二排料通道 2.第一小風機 202. 1號抽氣風閥 204. 1號抽氣通道205. 2號抽氣通道
207. 1號小風機旁路通道 208.旁路風閥 3.第二小風機 302.前部砂塵清理通道 304.第五旋風分離器進氣通道
305.第五旋風分離器排料通道 306.第五旋風分離器排氣通道4.壓氣機401.壓氣機進氣通道402.膨脹機進氣通道 403.吹砂通道 404.吹塵通道405.膨脹機進氣風閥 406. 1號旋轉(zhuǎn)閥407. 2號旋轉(zhuǎn)閥 408.吹砂混合器409.吹塵混合器5.膨脹機501.膨脹機排氣通道 6.電加熱器601.溫濕控制線路 602.控制器7.溫度表8.壓力表9.濕度表11 噴口12.整流隔柵13.第一旋風分離裝置14.第二旋風分離裝置15.第一離心動力風機 16.第二離心動力風機17.第一離心動力風機驅(qū)動電機 18.第二離心風機驅(qū)動電機 19.試驗試件
具體實施例方式以下結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的實施例。如圖1、圖2、圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的試驗系統(tǒng)包括試驗倉體101、分 離段102、動力段103、第一拐角段104、第二拐角段105、穩(wěn)定段106、收縮段107 ；倉體頂部 氣流調(diào)節(jié)窗(11 與溫濕氣流調(diào)節(jié)通道(11 連接，底部與砂塵清理通道(302、30；3)導(dǎo)通。如圖1所示，本實施例的動力段103內(nèi)，有兩臺離心動力風機15和16。第一離心 動力風機15的驅(qū)動電機17和第二離心動力風機16的驅(qū)動電機18均位于風洞外部，通過 長軸驅(qū)動，長軸通過軸承保證與風機旋轉(zhuǎn)中心的同軸度。如圖1所示，本實施例的收縮段107內(nèi)的噴口 11與砂塵輸送通道111的一端相連， 輸送通道111的另一端與吹砂混合器408和吹塵混合器409連接。如圖1所示，本實施例中兩臺動力風機15和16直接從旋風分離裝置出口抽氣，驅(qū) 動空氣在風道1內(nèi)進行循環(huán)流動，通過控制兩臺離心動力風機15和16的驅(qū)動電機17和 18的轉(zhuǎn)速，可實現(xiàn)試驗倉內(nèi)吹砂(粒徑為150 850 U m)風速為18 ^m/s，吹塵(粒徑 く 150 U m)風速為1.5 8.9m/s。在風道內(nèi)拐角部位103 105各設(shè)一組導(dǎo)流片108 110，以降低風道阻力，防止氣流發(fā)生分離出現(xiàn)旋潤；在穩(wěn)流段設(shè)置整流格柵12以提高試驗 倉體內(nèi)氣流均勻程度，改善氣流品質(zhì)。如圖2所示，本實施例的分離段102內(nèi)有第一旋風分離裝置13和第二旋風分離裝 置14，并聯(lián)方式如圖6所示。第一旋風分離裝置13包括兩個并聯(lián)的旋風分離器131、132， 其共用進氣通道135，共用1號砂塵回收料斗133，回收料斗分格；第二旋風砂塵分離裝置 14包括兩個并聯(lián)的旋風分離器141、142，其共用進氣通道145，共用2號砂塵回收料斗143， 回收料斗分格；如圖2所示，本實施例中，從試驗倉體101流出的氣固兩相流進入兩個旋風分離裝 置13和14進行氣固分離，大部分固體砂塵分別經(jīng)過排料通道134和144至砂塵回收倉；氣 體分為兩支，一支別經(jīng)過排氣通道113和114與兩臺離心動力風機15和16連接，另一支進 入第一小風機2的兩個抽氣通道204和205。如圖2所示，本實施例中第一小風機2經(jīng)過1號抽氣通道204、1號抽氣風閥202 和2號抽氣通道205、2號抽氣風閥202從分別兩個砂/塵分離裝置13和14抽氣，氣流經(jīng)空氣加熱通道206上的電加熱器6加熱；壓氣機4進氣通道401從室外大氣抽氣，一個分支經(jīng)膨脹機進氣風閥405和膨脹機進氣通道402進入膨脹機5膨脹降溫；加熱通道上的熱空氣和膨脹機排氣通道501上的濕冷空氣混合經(jīng)溫濕氣流調(diào)節(jié)通道112、氣流調(diào)節(jié)窗115進入試驗倉體101內(nèi)調(diào)節(jié)溫度和濕度，使倉體內(nèi)溫度保持-20 70°C，相對濕度RH < 30。當倉內(nèi)環(huán)境不滿足試驗條件時，倉體內(nèi)安裝的溫度表7、濕度表9測得溫度和濕度信號反饋給控制器602，控制器602通過溫濕控制線路601對電加熱器6進行調(diào)節(jié)；另一支為旁路通道 207，通過壓力表8反饋的壓力信號來控制排風閥208的開度，從而達到調(diào)節(jié)試驗倉體內(nèi)的壓力的目的。如圖2所示，本實施例中壓氣機4進氣通道401從室外大氣抽氣，分為三個分支 吹砂通道403、吹塵通道404和膨脹機進氣通道402 ；吹砂通道403上設(shè)有1號旋轉(zhuǎn)閥406 和吹砂混合器408 ；吹塵通道404上設(shè)有2號旋轉(zhuǎn)閥407和吹塵混合器409 ；吹砂混合器408 和吹塵混合器409出口的氣固兩相流經(jīng)過砂/塵輸送通道111，由收縮段的砂塵噴口 11噴入，吹塵試驗時，關(guān)閉1號旋轉(zhuǎn)閥406，吹砂試驗時關(guān)閉2號旋轉(zhuǎn)閥407 ；砂/塵的濃度通過控制給砂料口和給塵料口的流量來控制。如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，砂塵清理系統(tǒng)用于清理試驗過程中砂塵因碰撞試驗試件而形成的倉底積砂/塵。該系統(tǒng)由第二小風機3、第五旋風分離器301組成。第二小風機3從前部砂塵清理通道302和后部砂塵清理通道303抽氣，經(jīng)進氣通道304 進入第五旋風分離器301中發(fā)生氣固分離，空氣經(jīng)排氣通道306至室外大氣，砂塵經(jīng)排料通道305至砂塵回收倉。如圖4、圖5所示，在根據(jù)本發(fā)明的一個實施例中，駛駐式倉體采用切角矩形，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，倉體頂部設(shè)有氣流調(diào)節(jié)窗115，側(cè)壁設(shè)置有觀察窗116，切角位置布置照明燈 117，大型設(shè)備駛?cè)朐囼瀭}體后，門封118關(guān)閉。本發(fā)明公開了一種全天候駛駐式吹砂吹塵試驗系統(tǒng)，包括風道、駛駐式試驗倉體、 氣流調(diào)節(jié)窗、砂塵清理系統(tǒng)、旋風分離裝置、離心動力風機、膨脹機、電加熱器以及連接通道。離心風機從旋風分離裝置出口抽氣，為空氣在風道內(nèi)流動提供動力。分離裝置由旋風分離器兩兩并聯(lián)連接而成，分離效果好，能耗低。膨脹機和電加熱器通過倉頂氣流調(diào)節(jié)窗， 對倉內(nèi)環(huán)境進行調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)夏季高溫和冬季低溫環(huán)境條件的連續(xù)穩(wěn)定模擬。砂塵清理系統(tǒng)可及時清理試驗過程中倉底積砂/塵。本發(fā)明可用于全天侯條件下裝甲車、火炮、坦克等大型軍用裝備的吹砂吹塵環(huán)境試驗。
權(quán)利要求
1.一種全天候駛駐式吹砂吹塵試驗系統(tǒng)，其特征在于包括 試驗倉體(101)；分離段(102)； 動力段(103)； 穩(wěn)定段(106)； 收縮段(107)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的全天候駛駐式吹砂吹塵試驗系統(tǒng)，其特征在于所述動力段(103) 包括離心動力風機(15、16)；設(shè)置在所述試驗倉體(101)與所述離心動力風機(15、16)之間的旋風分離裝置(13， 14)，用于對從試驗倉體(101)流出的氣固兩相流進行氣固分離。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的全天候駛駐式吹砂吹塵試驗系統(tǒng)，其特征在于 離心動力風機(15、16)包括并聯(lián)的第一離心動力風機(15)和第二離心動力風機(16)； 與第一離心動力風機(15)相連的第一旋風分離裝置(13)； 與第二離心動力風機(16)相連的第二旋風分離裝置(14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的全天候駛駐式吹砂吹塵試驗系統(tǒng)，其特征在于進一步包括 驅(qū)動所述第一離心動力風機(1 的第一驅(qū)動電機(17)；驅(qū)動所述第二離心動力風機(16)的第二驅(qū)動電機(18)； 其中，第一驅(qū)動電機(17)和第二驅(qū)動電機(18)均位于風洞外部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的全天候駛駐式吹砂吹塵試驗系統(tǒng)，其特征在于第一驅(qū)動電機(17)和第二驅(qū)動電機(18)通過長軸進行驅(qū)動，所述長軸通過軸承保證與風機旋轉(zhuǎn)中心的同軸度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的全天候駛駐式吹砂吹塵試驗系統(tǒng)，其特征在于進一步包括 第一拐角段104 ；第二拐角段105。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的全天候駛駐式吹砂吹塵試驗系統(tǒng)，其特征在于所述試驗倉體(101)的頂部帶有與一個溫濕氣流調(diào)節(jié)通道(11 連接的氣流調(diào)節(jié)窗 (115)，所述試驗倉體(101)的底部與砂塵清理通道(302、303)導(dǎo)通。
8.根據(jù)權(quán)利要求3、4、7之一的全天候駛駐式吹砂吹塵試驗系統(tǒng)，其特征在于第一旋風分離裝置(13)包括第一對并聯(lián)的第一對旋風分離器(131、132)，該第一對旋風分離器(131、13幻共用一個第一進氣通道(13 和一個第一砂塵回收料斗(133)，回收料斗分格；第二旋風分離裝置(14)包括并聯(lián)的第二對旋風分離器(141、142)，該第二對旋風分離器(141、14幻共用一個第二進氣通道(14 和一個第二砂塵回收料斗(143)， 其中所述第一砂塵回收料斗(13 分格，所述第二砂塵回收料斗(14 分格， 從而使從試驗倉體(101)流出的氣固兩相流進入第一旋風分離裝置(1 和第二旋風分離裝置(14)進行氣固分離，大部分固體砂塵分別經(jīng)過設(shè)置在第一砂塵回收料斗(133)下方的第一排料通道(134)和設(shè)置在第二砂塵回收料斗(14 下方的第二排料通道(144)被排至砂塵回收倉。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的全天候駛駐式吹砂吹塵試驗系統(tǒng)，其特征在于進一步包括 第一小風機(2)， 其中第一旋風分離裝置(1 輸出的氣體分為兩支，其中一支經(jīng)過第一旋風分離裝置(13) 下游的第一排氣通道(11 進入第一離心動力風機(15)，另一支進入第一小風機0)，第二旋風分離裝置(14)輸出的氣體分為兩支，其中一支經(jīng)過第二旋風分離裝置(14) 下游的第二排氣通道(114)進入第二離心動力風機(16)，另一支進入第一小風機O)。10、 根據(jù)權(quán)利要求9的全天候駛駐式吹砂吹塵試驗系統(tǒng)，其特征在于所述第一小風機O)、氣流調(diào)節(jié)窗(115)、壓氣機G)、膨脹機(5)、電加熱器(6)、控制器 (602)形成閉環(huán)溫濕調(diào)控機構(gòu)，第一小風機(2)經(jīng)過1號抽氣通道(204)、1號抽氣風閥(202)和2號抽氣通道(205)、 2號抽氣風閥(20 從兩個旋風分離裝置(13、14)抽氣，氣流經(jīng)加熱通道(206)上的電加熱器(6)加熱；壓氣機(4)經(jīng)進氣通道001)從室外大氣抽氣，一個分支經(jīng)膨脹機進氣風閥005)、膨脹機進氣通道(40 進入膨脹機( 膨脹降溫；第一小風機( 設(shè)有旁路通道007)，用于維持倉內(nèi)氣壓穩(wěn)定和調(diào)節(jié)倉體內(nèi)外氣壓平第二小風機( 從前部砂塵清理通道(30 和后部砂塵清理通道(30 抽氣，經(jīng)進氣通道(304)進入第五旋風分離器(301)進行氣固分離，空氣經(jīng)排氣通道(306)至室外大氣， 砂塵經(jīng)排料通道(30 至砂塵回收倉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種全天候駛駐式吹砂吹塵環(huán)境試驗系統(tǒng)，由風道、駛駐式試驗倉體、氣流調(diào)節(jié)窗、砂塵清理系統(tǒng)、旋風分離裝置、離心動力風機、膨脹機、電加熱器以及連接通道構(gòu)成。離心動力風機從旋風分離裝置出口抽氣，為空氣在風道內(nèi)流動提供動力。分離裝置由旋風分離器兩兩并聯(lián)連接而成，分離效果好，能耗低。砂塵由收縮段噴口噴入風道，形成均勻氣流進入試驗倉體。膨脹機和電加熱器通過倉頂氣流調(diào)節(jié)窗，對倉內(nèi)環(huán)境進行調(diào)節(jié)，可實現(xiàn)夏季高溫和冬季低溫環(huán)境條件的連續(xù)穩(wěn)定模擬。砂塵清理系統(tǒng)可及時排出試驗過程中倉底積砂/塵。大型機電設(shè)備可直接駛?cè)牒婉偝鲈囼瀭}體。本發(fā)明可用于全天侯條件下裝甲車、火炮、坦克等大型軍用裝備的吹砂吹塵環(huán)境試驗。
文檔編號G01M9/06GK102252819SQ20111008691
公開日2011年11月23日 申請日期2011年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月7日
發(fā)明者張紅生, 李明敏, 李運澤, 洪慶, 王為術(shù), 王浚 申請人:北京航空航天大學, 華北水利水電學院