專利名稱：小型模塊化噴霧裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于環境模擬技術領域。具體來說，涉及一種大型可擴展鹽霧環境模擬試驗系統中氣壓霧化生成的噴霧裝置。
背景技術：
目前，已成熟的氣壓霧化裝置主要適應小空間試驗系統的建設，裝置組成部件尺 寸一般較大、功能分散。如用于大型空間組合霧化時，一則有限的試驗空間無法容納應有的 部件，且大尺寸部件也將干擾鹽霧的自然均勻沉降，影響沉降率的均勻性。同時，鹽霧暴露 試驗中，部件表面大量凝結的冷凝水也將是試驗隱患。二則功能分散，沒有將氣壓霧化裝置 的控制參數分為特定參數與共同參數，每套裝置均有各自附屬部件，組合應用時不僅重復 設備較多，且調節復雜。霧化沉降均勻與可復現是試驗系統具備檢驗、評測能力的重要支撐能力。在小型 鹽霧試驗設備中，霧化組件均為單一設備，其布設位置較為靈活、可以分散。但進行組合使 用時，成熟的氣壓霧化裝置僅對影響沉降均勻與可復現的幾個影響因素(噴嘴特性，二相 流流場特性，噴霧壓力，水源虹吸高度等)進行控制，并依賴一定不變的邊界條件，如試驗 空間大小，噴嘴位置等，基本達到了沉降的可復現。但當霧化裝置用于組合噴霧時，各位置 邊界條件不同，可復現性將難以保證。為此，霧化單元設計需盡可能將各影響因素變為穩定 可控的內部條件。由于噴霧塔式霧化的均勻有效面積較小，一般約為0. 4m2平方米。如進行組合用 于幾百立方米試驗系統時，試驗空間將布設上百個單元。霧化部件所占空間過大，不僅影響 霧場分布特性，而且霧化部件表面的冷凝水將是試驗要求規避的重點問題。因此，霧化單元 需進行小型化設計。
發明內容
本發明提供一種適應空間變化要求的，通過陣列組合可實現大空間鹽霧均勻沉降 和可復現的小型模塊化噴霧裝置，使鹽霧試驗系統從箱體式向大型試驗室的發展成為可 能，促進全系統鹽霧環境適應性的研究。本發明通過下列技術方案實現本發明的用于大空間鹽霧試驗系統中的小型模塊化噴霧裝置，主要包括噴霧塔、 鹽水高程控制器、氣嘴和水嘴組成的耐腐蝕無結晶噴嘴、供氣管路、供水管路。其中，耐腐蝕 無結晶噴嘴通過噴霧單元圓柱壁的開槽處設置伸入噴霧塔中；鹽水高程控制器安裝在噴霧 塔的同一水平面上，供水管路從試驗空間外部接入鹽水，供向鹽水高程控制器，再從鹽水高 程控制器供入噴霧塔的鹽水池中，再供送到噴嘴；供氣管路由試驗空間外接入壓力氣體，也 供向噴嘴，所述氣嘴和水嘴形成的二相流體沿噴霧塔的塔體向上，經噴霧塔上部設置的倒 三角錐體打散和折射后，成圓周狀向外溢散。上述裝置中，噴嘴的材質為透明石英玻璃。
上述裝置中，鹽水高程控制器的材質為聚甲基丙烯酸甲酯塑料(PMMA)、或聚氯乙 烯塑料(PVC)。上述裝置中，噴霧塔的材質為聚酰胺塑料(PA)或聚氯乙烯塑料(PVC)且噴霧塔 上部設置的倒三角錐體的高度位置和錐體錐角的角度能調節，優選錐體錐角角度范圍為45 度。進一步地，在上述裝置中，供氣管路上可設置穩壓閥、減壓閥等組成壓力控制系 統，優選壓力氣體的壓力為至少0. 08Mpa-0. 12Ma。進一步地，在上述裝置中，試驗空間外的供水管路上設置控制閥門，對水流進行控 制。進一步地，噴霧塔中的霧化壓力可采用多組霧化單元集中控制或者單個霧化單元 控制。其中，通過調節單個霧化單元的噴霧塔的頂錐高度，可改變霧化二相流的出口面積以 減少霧化通流量。本發明的用于大空間鹽霧試驗系統中的小型模塊化噴霧裝置具有以下顯著優占.
^ \\\ ·1、霧化單元沉降量可通過霧化壓力、虹吸高度等參數進行調節。組合應用時，主要 調節方式如下A.局部、同組整體調節。通過集成化設計，霧化壓力將采用多組霧化單元集中控制 方式。因此，在進行區域沉降量整體調節時，可通過調節該區域集中供氣系統的壓力設定， 達到沉降量的整體調節。B.局部、非同組調節。通過調節單個霧化單元的噴霧塔的頂錐高度，可改變霧化二 相流的出口面積，從而減少霧化通流量，達到調節沉降率大小的目的。2、沉降率穩定復現針對影響霧化沉降量的因素噴嘴結構尺寸、霧化壓力、虹吸高度、噴霧塔結構尺 寸等。通過保持參數的穩定數值，即霧化的邊界條件實現沉降率穩定復現。具體為1)噴嘴結構尺寸通過選擇高強度、耐腐的透明石英玻璃作為噴嘴的制作材料，并 設置了二者連接結構，確保了在鹽霧腐蝕和氣流沖涮條件下，氣嘴、水嘴的本體結構尺寸不 變、相對位置關系不變。2)壓力穩定通過由穩壓閥減壓閥等組成壓力控制系統，使霧化氣體壓力波動很小 的范圍內，達到壓力穩定的目的。3)虹吸高度穩定通過整個試驗系統的外部集中控制水源、各噴霧單元的鹽水高程 控制器、噴霧塔鹽水池的串聯使用，可將鹽水補給帶來的虹吸高度波動大幅降低。
圖1是本發明的用于大空間鹽霧試驗系統中的小型模塊化噴霧裝置的結構示意 圖。圖中1、噴霧塔；2、鹽水高程控制器；3、耐腐蝕無結晶噴嘴；4、供水管路；5、供氣 管路；6、氣嘴；7水嘴；8、鹽水池。圖2是本發明的用于大空間鹽霧試驗系統中的小型模塊化噴霧裝置的噴霧塔內 流體流動示意圖。
具體實施例方式以下結合附圖，通過具體實施方式
對本發明進一步說明。參見圖1，圖1為本發明的用于大空間鹽霧試驗系統中的小型模塊化噴霧裝置的 結構示意圖。其中，本發明的小型模塊霧化裝置采用了氣壓霧化方式，其主要包括噴霧塔1、 鹽水高程控制器2、耐腐蝕無結晶噴嘴3、和供水管路4、供氣管路5。耐腐蝕無結晶噴嘴包 括水嘴7和氣嘴6，預先配置好的鹽水首先由試驗貯水池通過供水管路4進入到鹽水高程控 制器2中，鹽水高程控制器2通 過供水管路4連接著噴霧塔1下方的鹽水池8，鹽水池8與 噴嘴的水嘴7相連。外部0. OSMpa-O. 12Mpa的氣體通過供氣管路5與噴嘴的氣嘴6連接。 氣嘴7在虹吸作用下通過近音速氣體將滴經水嘴出口的鹽液打散、破碎，從而形成氣液二 相流。二相流體沿噴霧塔1的塔體向上流動，噴霧塔1上部設置有倒三角錐體(未標示)， 到達噴霧塔頂部的二相流體經過倒三角錐體打散和折射后，成圓周向外溢散。其流動狀態 示意圖示于圖2中。具體來說1)噴嘴噴嘴由氣嘴和水嘴組成，其中氣嘴連接壓縮空氣，負責將霧化氣源形成高速射流； 水嘴與噴霧塔的鹽水池連接，利用鹽水高程控制器的液位保持功能實現霧化較好的虹吸高 度的全過程保持。噴嘴優選采用透明石英玻璃材料。該石英材料為二氧化硅單一組份，具 有高硬度，低膨脹系數、耐高溫和化學穩定性等，可長期耐受鹽霧腐蝕，并不易形成結晶。2)鹽水高程控制器鹽水高程控制器基于浮力原理和連通器原理，實現了霧化鹽水水位的高度控制和 實時補給。該部件可從外部集中的鹽水源不斷引入鹽水。同時通過軟性連接管路與噴霧塔 的鹽水池相通，從而利用連通器原理，使二者水位保持一致。鹽水高程控制器優選采用聚甲 基丙烯酸甲酯塑料(PMMA)，該材料具有極好的透光性，良好的耐腐蝕性以及很好的可塑性。(3)噴霧塔霧化噴霧塔是霧化二相流導向組件，決定著霧化場的分布特性，同時也承擔著噴 嘴定位和鹽水虹吸高度保持等功能，與噴嘴為配對使用。霧化時，噴嘴產生的二相流在塔體 約束下，向上噴射，并在出口處與可調倒錐的錐面發生碰撞，向四周進行擴散，逐步自然沉 降，噴霧塔上部設置的倒三角錐體的高度位置和錐體錐角的角度能夠調節，優選錐體錐角 角度范圍為45度。通常，噴霧塔采用聚酰胺塑料(PA)制成，該材料抗拉輕度高、沖擊韌性 好、耐磨性優，能夠耐受弱酸和弱堿，且成型容易。此外，噴霧塔中的霧化壓力可采用多組霧 化單元集中控制或者單個霧化單元控制。其中，通過調節單個霧化單元的噴霧塔的頂錐高 度，可改變霧化二相流的出口面積以減少霧化通流量。本發明已成功組合應用實現了試驗空間約600立方米的鹽霧場特性。同時，對該 噴霧裝置進行了沉降率、沉降均勻性、有效范圍和沉降率復現性進行的試驗測試，結果如 下(1)沉降率均值約 2ml/80cm2· h ；(2)均應性范圍直徑700mm的范圍內；(3)沉降復現性單點沉降量數值波動在士2%，穩定復現較好。
盡管上文對本發明的具體實施方式
給予了詳細描述和說明，但是應該指明的是，我們可以依據本發明的構想對上述實施方式進行各種等效改變和修改，其所產生的功能作 用仍未超出說明書及附圖所涵蓋的精神時，均應在本發明的保護范圍之內。
權利要求
一種用于大空間鹽霧試驗系統中的小型模塊化噴霧裝置，主要包括噴霧塔(1)、鹽水高程控制器(2)、氣嘴(6)和水嘴(7)組成的耐腐蝕無結晶噴嘴(3)、供氣管路(5)、供水管路(4)，其中，耐腐蝕無結晶噴嘴(3)通過噴霧單元圓柱壁的開槽處設置伸入噴霧塔(1)中；鹽水高程控制器(2)安裝在噴霧塔(1)的同一水平面上，供水管路(4)從試驗空間外部接入鹽水，供向鹽水高程控制器(2)，再從鹽水高程控制器(2)供入噴霧塔(1)的鹽水池(8)中，再供送到噴嘴(3)中；供氣管路(5)由試驗空間外接入壓力氣體，也供向噴嘴(3)，所述氣嘴(6)和水嘴(7)形成的二相流體沿噴霧塔(1)的塔體向上，經噴霧塔(1)上部設置的倒三角錐體打散和折射后，成圓周狀向外溢散。
2.如權利要求1所述的小型模塊化噴霧裝置，其特征在于，所述噴嘴的材質為透明石 英玻璃。
3.如權利要求1所述的小型模塊化噴霧裝置，其特征在于，所述鹽水高程控制器的材 質為聚甲基丙烯酸甲酯塑料(PMMA)、或聚氯乙烯塑料(PVC)。
4.如權利要求1所述的小型模塊化噴霧裝置，其特征在于，所述噴霧塔的材質為聚酰 胺塑料(PA)或聚氯乙烯塑料(PVC)。
5.如權利要求1所述的小型模塊化噴霧裝置，其特征在于，所述噴霧塔上部設置的倒 三角錐體的高度位置和錐體錐角的角度能調節，錐體錐角角度范圍為45度。
6.如權利要求1-5任一項所述的小型模塊化噴霧裝置，其特征在于，供氣管路上可設 置穩壓閥、減壓閥組成的壓力控制系統，壓力氣體的壓力范圍為O. OSMpa-O. 12Ma。
7.如權利要求1-5任一項所述的小型模塊化噴霧裝置，其特征在于，試驗空間外的供 水管路上設置控制閥門，對水流進行控制。
8.如權利要求1-5任一項所述的小型模塊化噴霧裝置，其特征在于，噴霧塔中的霧化 壓力可采用多組霧化單元集中控制或者單個霧化單元控制。
9.如權利要求8所述的小型模塊化噴霧裝置，其特征在于，經調節單個霧化單元的噴 霧塔的頂錐高度，可改變霧化二相流的出口面積以減少霧化通流量。
全文摘要
本發明涉及一種用于大空間鹽霧試驗系統中的小型模塊化噴霧裝置，主要包括噴霧塔、鹽水高程控制器、氣嘴和水嘴組成的耐腐蝕無結晶噴嘴、供氣管路、供水管路。其中，耐腐蝕無結晶噴嘴通過噴霧單元圓柱壁的開槽處設置伸入噴霧塔中；鹽水高程控制器安裝在噴霧塔的同一水平面上，供水管路從試驗空間外部接入鹽水，供向鹽水高程控制器，再從鹽水高程控制器供入噴霧塔的鹽水池中，再供送到噴嘴；供氣管路由試驗空間外接入壓力氣體，也供向噴嘴，所述氣嘴和水嘴形成的二相流體沿噴霧塔的塔體向上，經噴霧塔上部設置的倒三角錐體打散和折射后，成圓周狀向外溢散。本發明的裝置具有耐腐蝕、沉降均勻性好、沉降穩定復現和可調，以及小型化的特點，是大型鹽霧試驗系統霧場特性模塊化、組合化實現的關鍵裝置。
文檔編號G01N17/00GK101806705SQ20091000897
公開日2010年8月18日 申請日期2009年2月17日 優先權日2009年2月17日
發明者劉松, 劉鷹, 盧連成, 孫沖, 孫雅度 申請人:總裝備部工程設計研究總院
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