专利名称：电破膜式激波管的破膜装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于流体力学研究领域，具体涉及一种电破膜式激波管的破膜装置。
二背景技术：
激波管能够产生激波，并利用该超声速的压力波模拟所需的实验工况，在很多物 理和化学的基础研究中(如燃烧、爆炸和非定常波运动等)有着广泛的应用。激波管破膜方式主要有被动式和主动式两种。被动式破膜是当高、低压段之间的 压差达到一定值时压破膜片，破膜压力可通过膜片厚度或开槽深度等控制，这种方式主要 应用于高、低压段压差较大的情况，优点是结构简单，缺点是稳定性和控制性较差。电破膜方式属于主动式破膜方式，具有可靠性高、控制性好的优点，特别是在激波 管高、低压段压差较小的情况下优势更加明显。目前，电破膜方式的膜片通常采用双层聚酯 膜片，两层膜片之间绕“十”字型电阻丝，通过破膜系统的电源组件瞬间放电，使电阻丝瞬间 加热，聚酯膜片与电阻丝接触处被热熔，从而破膜并产生激波。现有电破膜系统中的电阻丝普遍采用手工缠绕的方式制作成“十”字型后夹在双 层聚酯膜片中或贴在单层聚酯膜片上，每做一发实验就需要缠绕一根“十”字型的电阻丝， 重复劳动的工作量较大。另外，由于只是简单地在高压段和低压段之间夹住聚酯膜片，高 压段和低压段之间的压差使得膜片向低压段突出形成鼓包，造成电阻丝与聚酯膜片接触不 良，造成破膜的不对称，从而影响生成激波的品质。
三、发明内容本实用新型的目的是解决电破膜系统的上述缺点，提供一种安装方便、电阻丝能 多次重复使用、膜片破裂对称性好的电破膜装置。本实用新型的基本思路是在高压段和低压段之间增加一个可拆卸的硬质绝缘材 料(如聚四氟乙烯)制成的隔板，隔板中心(隔板内径比激波管内径略大)整体加工出一 个“十”字型支架，用于支撑电阻丝和膜片。为了方便缠绕电阻丝，在隔板上根据电阻丝折 转的需要布置了若干个可以伸缩的固线柱。缠绕电阻丝前把所有固线柱拧松，其内部的弹 簧会自动将固线柱顶起漏出线槽。然后将电阻丝的起始端在固线螺钉上缠绕几圈，拧紧螺 钉压住线头。接着将电阻丝按照绕线顺序依次经过固线柱，并将电阻丝嵌入线槽中，绕线过 程中需要略为用力将电阻丝基本拉直。电阻丝的末端同样在另一个固线螺钉上缠绕几圈， 拧紧螺钉压住线头。最后将所有固线柱拧紧，一来使电阻丝绷紧拉直、紧贴“十”字型支架 表面；二来确保固线柱不突出隔板表面，以免影响隔板与高压段和低压段之间的密封。电阻丝缠绕完毕后，将易熔膜片(如聚酯膜片)铺平、粘贴在隔板上(建议用少许 高真空硅脂粘贴)，确保聚酯膜片与电阻丝接触良好。最后将隔板安装在高压段和低压段之间，确保隔板上的电极与电源接线柱对齐连 通后，用螺栓固定并拧紧。本实用新型采用的具体技术方案是一种电破膜式激波管的破膜装置，包括高压段和低压段，在高压段与低压段的连接端分别设有高压段法兰和低压段法兰，高压段法兰 和低压段法兰之间通过螺栓连接，在高压段和低压段之间装有破膜装置，破膜装置与高压 段之间装有高压段密封圈，破膜装置与低压段之间装有低压段密封圈，其特征在于破膜装 置的构成是一个由硬质绝缘材料制成的圆形隔板；圆形隔板的周边为环形板，圆形隔板的中心留有中心柱，中心柱与环形板之间均 布有多根肋条，相邻肋条之间形成扇形空腔；环形板面向低压段一侧装有一对电源接线柱；中心柱面向高压段一侧装有中心导电柱；环形板面向高压段一侧并位于每根肋条径向处装有固线柱；每个固线柱与中心导电柱之间缠绕有电阻丝，每根肋条构成电阻丝的桥架，电阻 丝通过电连接件与电源接线柱连接构成电源回路；圆形隔板面向高压段一侧粘贴有易熔膜片，且易熔膜片背面紧贴位于桥架上的电 阻丝。实践中，非位于桥架上的电阻丝部分应尽量避免与易熔膜片直接接触；电源回路 及其电阻丝的缠绕方法可以有多种具体设计方式，但无论采取哪种方式都应该尽量保证每 个桥架上的电阻丝同步均勻受热，以便电阻丝各处同步熔化易熔膜片。进一步的方案是肋条为4根，该4根肋条构成十字型桥架。当然，肋条也可以为 3根或5根以上，但为了既保证膜片不鼓包，又便于装配电阻丝等部件，以4根为宜。更进一步的方案是环形板上开有通孔，固线柱装于通孔中，固线柱面向高压段一侧的端部周边开有 环形绕线槽，固线柱的另一端端头开有内螺纹螺孔，通孔中装有弹簧圈，从通孔的低压段侧 向通孔中装有螺钉，螺钉穿过弹簧圈后与固线柱的内螺纹螺孔配合；中心柱上开有通孔，中心导电柱装于通孔中，中心导电柱面向高压段一侧的端部 开有穿线槽，中心导电柱的另一端端头开有内螺纹螺孔，通孔中装有弹簧圈，从通孔的低压 段侧向通孔中装有螺钉，螺钉穿过弹簧圈后与中心导电柱的内螺纹螺孔配合；环形板上开有电连接件孔，电连接件装于电连接件孔中，且电连接件包括面向高 压段一侧的电极，电极头部开有环形绕线槽，电极尾部开有内螺纹螺孔，电连接件孔中装有 弹簧圈，从电连接件孔的低压段侧向电连接件孔中装有螺钉，螺钉穿过弹簧圈后与电极的 内螺纹螺孔配合。这样可以很方便的装配电阻丝和更换易熔膜片等。当然，固线柱、中心导电柱、电 连接件、电源接线柱、电源回路及其电阻丝的布线方式等并不限于上述方式，可以有很多常 规替换。本实用新型的优点是安装方便、电阻丝能多次重复使用、膜片破裂对称性好，桥 架可以防止聚酯膜片鼓包，保证电阻丝与聚酯膜片接触良好，生成激波的品质优异。
四
图1为本实用新型中的激波管系统结构示意图。图2为图1的A区域的局部放大图。[0028]图3为本实用新型中破膜装置的结构示意图。图4为图3的剖面图。图5为图4的C区域的局部放大图。图6为固线柱的正视图。图7为图6中的D-D剖视图。图8为图6中的E-E剖视图。图9为本实用新型中电极的正视图。图10为图9中的F-F剖视图。图11为图9中的G-G剖视图。图12为中心导电柱的正视图。图13为中心导电柱的左视图。图14为图12中的H-H剖视图。图15为图13中的I-I剖视图。图16为本实用新型中电阻丝绕线示意图，序号①-⑩表示绕线的先后顺序。图中高压段1，高压段法兰2，隔板3，低压段法兰4，电源接线柱5，低压段6，低压 段密封圈7，易熔膜片8，高压段密封圈9，螺栓10，中心导电柱11，电极12，弹簧圈13，螺钉 14，固线柱15，固线螺钉16，电阻丝17。
五具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进行详细地描述。如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、
图15和图16所示，一种电破膜式激波管的破膜装置，包括高压段1和低压段6，在高压段1 与低压段6的连接端分别设有高压段法兰2和低压段法兰4，高压段法兰2和低压段法兰4 之间通过螺栓10连接，在高压段1和低压段6之间装有破膜装置，破膜装置与高压段1之 间装有高压段密封圈9，破膜装置与低压段6之间装有低压段密封圈7，其特征在于破膜装 置的构成是一个由硬质绝缘材料制成的圆形隔板3 ；圆形隔板3的周边为环形板，圆形隔板3的中心留有中心柱，中心柱与环形板之间 均布有4根肋条构成十字型桥架，相邻肋条之间形成扇形空腔；环形板面向低压段6 —侧装有一对电源接线柱5 ；中心柱面向高压段1 一侧装有中心导电柱11 ；环形板面向高压段1 一侧并位于每根肋条径向处装有固线柱15 ；每个固线柱15与中心导电柱11之间缠绕有电阻丝17，每根肋条构成电阻丝17的 桥架，电阻丝17通过电连接件与电源接线柱5连接构成电源回路；圆形隔板3面向高压段1 一侧粘贴有易熔膜片8，且易熔膜片8背面紧贴位于桥架 上的电阻丝17。环形板上开有通孔，固线柱15装于通孔中，固线柱15面向高压段1 一侧的端部周 边开有环形绕线槽，固线柱15的另一端端头开有内螺纹螺孔，通孔中装有弹簧圈13，从通 孔的低压段6侧向通孔中装有螺钉14，螺钉14穿过弹簧圈13后与固线柱15的内螺纹螺孔配合；中心柱上开有通孔，中心导电柱11装于通孔中，中心导电柱11面向高压段1 一侧 的端部开有穿线槽，中心导电柱11的另一端端头开有内螺纹螺孔，通孔中装有弹簧圈13， 从通孔的低压段6侧向通孔中装有螺钉14，螺钉14穿过弹簧圈13后与中心导电柱11的内 螺纹螺孔配合；环形板上开有电连接件孔，电连接件装于电连接件孔中，且电连接件包括面向高 压段1 一侧的电极12，电极12头部开有环形绕线槽，电极12尾部开有内螺纹螺孔，电连接 件孔中装有弹簧圈13，从电连接件孔的低压段6侧向电连接件孔中装有螺钉14，螺钉14穿 过弹簧圈13后与电极12的内螺纹螺孔配合。本实用新型中，隔板3是破膜装置的主体，其他部件均安装在隔板3上。从图1可见，隔板3位于高压段法兰2和低压段法兰4之间，三者通过螺栓10进 行固定，其中隔板3可以拆卸；高压段1 一般为不锈钢管道，其左端封闭，管道上安装有静态 压力表、进气阀和出气阀，右端通过高压段法兰2与隔板3连接，且二者之间夹有聚酯膜片 8和高压段密封圈9，从而对高压段实现密封；低压段6 —般为不锈钢管道，左端通过低压段 法兰4与隔板3连接，且二者之间夹有低压段密封圈7，从而对低压段法兰接触面实现密封。从图3可见，隔板3中心为“十”字型支架，在“十”字型支架的四端布置了 4个方 形固线柱15，固线柱15外边缘位于“十”字型支架中心的延长线上，固定固线柱15的螺钉 14外有弹簧13，当螺钉14拧紧时固线柱15端面与法兰端面平齐，当螺钉14拧松时固线柱 15端面自动弹出隔板3端面并露出线槽。“十”字型支架中心安装有1个中心导电柱11，其 材料为黄铜，和固线柱15结构类似也能够自动伸缩。在相邻2个固线柱15中间位置布置 了方形电极12，图3中上、下方各有1个，其结构与固线柱15类似。在上方电极12的下面 对称布置了 2个固线螺钉16，分别固定电阻丝的两端。固线柱15至电极12、电极12至固 线螺钉16之间刻有约Imm宽的线槽，线槽深度应与固线柱15和电极12上的绕线槽距端面 的距离相一致。从图6、图7和图8可见，固线柱15上有一圈绕线槽，绕线槽的宽度和深度应略大 于电阻丝17的外径。从图9、图10和图11可见，电极12的结构与固线柱15类似，电极12的截面尺寸 要大于固线柱15。从图12、图13、图14和图15可见，中心导电柱11有2条垂直并且通过其中心的 穿线槽，能够保证“十”字型支架上两段垂直的电阻丝在中心导电柱11处接触可靠，同时也 能有效固定电阻丝17。绕线(电阻丝17)方法如下首先剪一段长度合适的电阻丝17，然后把所有固线 柱15、电极12和中心导电柱11上的螺钉14拧松，其内部的弹簧13会自动将其顶起并漏出 线槽，拧松固线螺钉16。接着将电阻丝17的起始端在固线螺钉16上缠绕几圈，拧紧固定螺 钉16压住线头。接着将电阻丝17按照图16中所示的绕线顺序依次经过电极12 —固线柱 15 —中心导电柱11 —固线柱15 —电极12 —固线柱15 —中心导电柱11 —固线柱15 —电 极12 —固线螺钉16，绕线过程中需要略微用力将电阻丝17基本拉直，电阻丝17的末端同 样在另一个固线螺钉16上缠绕几圈，然后拧紧固线螺钉16压住线头。最后将所有固线柱 15、电极12和中心导电柱11的螺钉14拧紧，使电阻丝17绷紧拉直、紧贴“十”字型支架表面，并确保固线柱15、电极12和中心导电柱11的端面不突出隔板3表面，以免影响密封。电阻丝17缠绕完毕后，将聚酯膜片8铺平、粘贴在隔板3上(建议用少许高真空 硅脂粘贴)，确保聚酯膜片8与电阻丝17接触良好。至此，破膜装置的组装便完成了。接着，将破膜装置安装在高压段法兰2和低压段 法兰4之间，确保电极12和电源接线柱5对齐后，用螺栓10固定并拧紧。然后对高压段1进行充气，直至高压段1压力达到设定值，关闭充气阀门。最后让破膜系统的电源组件瞬间放电，使电阻丝17瞬间加热，聚酯膜片8与电阻 丝17接触处被热熔，从而聚酯膜片8迅速破膜并产生激波。下次再使用时，仅需要更换一张聚酯膜片8即可，无需更换电阻丝17。如果长期使 用后，发现破膜效果不佳时，应另行更换电阻丝17。
权利要求1.一种电破膜式激波管的破膜装置，包括高压段⑴和低压段(6)，在高压段⑴与低 压段(6)的连接端分别设有高压段法兰( 和低压段法兰G)，高压段法兰( 和低压段法 兰(4)之间通过螺栓(10)连接，在高压段(1)和低压段(6)之间装有破膜装置，破膜装置 与高压段(1)之间装有高压段密封圈(9)，破膜装置与低压段(6)之间装有低压段密封圈 (7)，其特征在于破膜装置的构成是一个由硬质绝缘材料制成的圆形隔板(3)；圆形隔板(3)的周边为环形板，圆形隔板(3)的中心留有中心柱，中心柱与环形板之间 均布有多根肋条，相邻肋条之间形成扇形空腔；环形板面向低压段(6) —侧装有一对电源接线柱(5)； 中心柱面向高压段(1) 一侧装有中心导电柱(11)； 环形板面向高压段(1) 一侧并位于每根肋条径向处装有固线柱(15)； 每个固线柱(15)与中心导电柱(11)之间缠绕有电阻丝(17)，每根肋条构成电阻丝 (17)的桥架，电阻丝(17)通过电连接件与电源接线柱(5)连接构成电源回路；圆形隔板C3)面向高压段(1) 一侧粘贴有易熔膜片(8)，且易熔膜片(8)背面紧贴位于 桥架上的电阻丝(17)。
2.根据权利要求1所述的电破膜式激波管的破膜装置，其特征在于肋条为4根，该4 根肋条构成十字型桥架。
3.根据权利要求1所述的电破膜式激波管的破膜装置，其特征在于环形板上开有通孔，固线柱(15)装于通孔中，固线柱(15)面向高压段(1) 一侧的端 部周边开有环形绕线槽，固线柱(15)的另一端端头开有内螺纹螺孔，通孔中装有弹簧圈 (13)，从通孔的低压段(6)侧向通孔中装有螺钉(14)，螺钉(14)穿过弹簧圈(13)后与固线 柱(1 的内螺纹螺孔配合；中心柱上开有通孔，中心导电柱(11)装于通孔中，中心导电柱(11)面向高压段⑴一 侧的端部开有穿线槽，中心导电柱(11)的另一端端头开有内螺纹螺孔，通孔中装有弹簧圈(13)，从通孔的低压段(6)侧向通孔中装有螺钉(14)，螺钉(14)穿过弹簧圈(13)后与中心 导电柱(11)的内螺纹螺孔配合；环形板上开有电连接件孔，电连接件装于电连接件孔中，且电连接件包括面向高压 段(1) 一侧的电极(12)，电极(12)头部开有环形绕线槽，电极(12)尾部开有内螺纹螺孔， 电连接件孔中装有弹簧圈(13)，从电连接件孔的低压段(6)侧向电连接件孔中装有螺钉(14)，螺钉(14)穿过弹簧圈(13)后与电极(12)的内螺纹螺孔配合。
专利摘要一种电破膜式激波管的破膜装置，包括通过螺栓(10)连接的高压段(1)和低压段(6)，高压段(1)和低压段(6)之间装有破膜装置，其特征在于破膜装置是一个周边为环形板的圆形隔板(3)；圆形隔板(3)中心留有中心柱，中心柱与环形板之间均布有肋条，相邻肋条之间形成扇形空腔；环形板上装有电源接线柱(5)；中心柱上装有中心导电柱(11)；环形板上装有固线柱(15)；固线柱(15)与中心导电柱(11)之间缠绕有电阻丝(17)，每根肋条构成电阻丝(17)的桥架，电阻丝(17)通过电连接件连接构成电源回路；圆形隔板(3)上粘贴有易熔膜片(8)，且易熔膜片(8)背面紧贴位于桥架上的电阻丝(17)。
文档编号G01M10/00GK201859050SQ201020526890
公开日2011年6月8日 申请日期2010年9月9日 优先权日2010年9月9日
发明者先远中, 刘金宏, 谭多望, 邹立勇, 闫石, 黄文斌, 龚晏青 申请人:中国工程物理研究院流体物理研究所