专利名称：极超音速液体射流发生器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种极超音速液体射流发生器。
背景技术：
液体射流有连续射流和脉冲射流。用连续射流的方法在技术上还不可能将流体的压力增加到1000MPa到10GPa或更高的压力，因此也不可能产生连续的极超音速液体射流。产生脉冲液体射流的装置已采用了用活塞冲击挤压液体的方法，或用成型炸药的方法。成型炸药虽然已被用于产生金属射流，但是由于它的价格昂贵和危险性，它还没有被广泛地应用于产生液体射流，而且对于低表面张力和容易被雾化的液体，用成型炸药产生的液体射流具有很强的不稳定性。用活塞冲击挤压液体的方法，从理论上说是可以达到任意高的喷嘴压力，只要活塞具有足够高的速度。然而对于常用的工程材料，当喷嘴压力高于1500MPa时，喷嘴将发生变形和破坏，液体射流装置通常只能一次性使用，造成很大的浪费。
发明内容
本实用新型的设计目的是提供一种极超音速液体射流发生器。
它具有外腔室，在外腔室内依次设有自由活塞、调节环、橡皮垫圈、隔膜、O型密封圈、液体室、O型密封圈、隔膜、橡皮垫圈、喷嘴，喷嘴外部有一个环形台阶与相匹配的顶部法兰，顶部法兰与外腔室用内六角螺钉固定，外腔室通过螺纹固定在支撑法兰上，外腔室的后端外侧设有外螺纹接口，与支撑法兰的内螺纹连接，外腔室与支撑法兰的接触面上设有O型密封圈。
本实用新型是产生极超音速脉冲液体射流的关键技术，其优点是设计简单、使用方便，使用速度较低的活塞产生速度较高的液体射流，进行各种材料的切割和加工。通过这一技术，解决在使用极超音速液体射流过程中喷嘴使用寿命短的技术难题，充分发挥极超音速液体射流的作用。本实用新型能产生速度为2km/s到5km/s或者更高速度的液体射流。喷嘴和液体室可以被使用五次以上，顶部法兰和外腔室可以被使用五十次以上。能在真空或高压气体环境里喷射极超音速液体射流。本实用新型还具有能在各种气体环境下在任意角度下喷射极超音速液体射流的优点，因此可以成为研究液体雾化过程的一种新的实验手段。
附图是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
极超音速液体射流发生器具有外腔室14，在外腔室14内依次设有自由活塞11、调节环10、橡皮垫圈9、隔膜8、O型密封圈7、液体室5、O型密封圈4、隔膜3、橡皮垫圈2、喷嘴1，喷嘴1外部有一个环形台阶与相匹配的顶部法兰12，顶部法兰12与外腔室14用内六角螺钉13固定，外腔室14通过螺纹固定在支撑法兰16上，外腔室14的后端外侧设有外螺纹接口，与支撑法兰16的内螺纹连接，外腔室14与支撑法兰16的接触面上设有O型密封圈15和17。
所说的液体室5为锥形，液体室5内设有液体6。
极超音速液体射流发生器有内外两层结构，内层有喷嘴、液体室、调节环，外层有顶部法兰和外腔室，外腔室用它后端的外螺纹固定在任意一个支撑法兰上。液柱被两端的隔膜密封在液体室内，前后两端的隔膜又分别被橡皮垫圈和O型密封圈压紧。隔膜通常是塑料薄膜。喷嘴、液体室、调节环通过内六角螺钉被固定在顶部法兰和外腔室之间。实验证明采用沿轴对称布置八个内六角螺钉效果良好。喷嘴内部空腔具有渐缩型线，用于加速流体，喷嘴外部具有环形台阶与顶部法兰匹配。液体室内部呈圆锥形，圆锥前端的直径与喷嘴后端的直径相等，圆锥后端的直径等于或稍大于圆柱形活塞的直径。液体室的圆锥形的内部形状，可以使活塞撞击液体时产生的激波发生聚焦以增加液体的压力，并且对运动活塞起到制动器的作用。喷射液体体积的改变，可以通过改变液体室的轴向长度来实现，只要配上相应长度的调节环。圆柱形活塞的材料通常用高分子聚合物。当活塞撞击液体室的后端部时，由撞击产生的激波通过液柱后使液体得到第一次加速，当被加速的液体进入渐缩喷嘴后液体得到第二次加速，从而在喷嘴出口产生极超音速液体射流。由活塞冲击液体室产生的能量，传递给了前面相邻的喷嘴，再通过喷嘴外部的环形台阶将能量传递给顶部法兰，又通过内六角螺钉把能量沿相反方向传递给外腔室，最后通过外腔室后端与支撑法兰的螺纹连接结构，把能量传递给了支撑法兰。这样，活塞对装置的冲击能量被支撑法兰吸收，抑制或减少了冲击对液体室和喷嘴造成的损坏。厚壁的外腔室限制了液体室的在超高压作用下的径向膨胀，安装在液体室两端的橡皮垫圈又缓冲了液体室的轴向膨胀，避免了喷嘴直接受到液体室的冲击。另外，外腔室与支撑法兰的接触面已被O密封圈密封，只要支撑法兰与其他部件组成封闭空间，就能进行在各种气体环境下喷射极超音速液体射流。
权利要求1.一种极超音速液体射流发生器，其特征在于它具有外腔室(14)，在外腔室(14)内依次设有自由活塞(11)、调节环(10)、橡皮垫圈(9)、隔膜(8)、O型密封圈(7)、液体室(5)、O型密封圈(4)、隔膜(3)、橡皮垫圈(2)、喷嘴(1)，喷嘴(1)外部有一个环形台阶与相匹配的顶部法兰(12)，顶部法兰(12)与外腔室(14)用内六角螺钉(13)固定，外腔室(14)通过螺纹固定在支撑法兰(16)上，外腔室(14)的后端外侧设有外螺纹接口，与支撑法兰(16)的内螺纹连接，外腔室(14)与支撑法兰(16)的接触面上设有O型密封圈(15)和(17)。
2.根据权利要求1所述的一种极超音速液体射流发生器，其特征在于所说的液体室(5)为锥形，液体室(5)内设有液体(6)。
专利摘要本实用新型公开了一种极超音速液体射流发生器。它具有外腔室，在外腔室内依次设有自由活塞、调节环、橡皮垫圈、隔膜、O型密封圈、液体室、O型密封圈、隔膜、橡皮垫圈、喷嘴，喷嘴外部有一个环形台阶与相匹配的顶部法兰，顶部法兰与外腔室用内六角螺钉固定，外腔室通过螺纹固定在支撑法兰上，外腔室的后端外侧设有外螺纹接口，与支撑法兰的内螺纹连接，外腔室与支撑法兰的接触面上设有O型密封圈。本实用新型能产生速度为2km/s到5km/s或者更高速度的液体射流。能在真空或高压气体环境里喷射极超音速液体射流。本实用新型还具有能在各种气体环境下在任意角度下喷射极超音速液体射流的优点，因此可以成为研究液体雾化过程的一种新的实验手段。
文档编号B05B17/06GK2542343SQ0221748
公开日2003年4月2日 申请日期2002年5月14日 优先权日2002年5月14日
发明者施红辉 申请人:浙江大学