一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置的制造方法
一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及的是一种金属粉末燃料供应装置。
【背景技术】
[0002]目前，水下航行体发动机需要自身携带氧化剂，导致装药燃烧效率低。随着科技的不断进步，以有限的装药达到更高的燃烧效率非常迫切。相对于传统推进方式，没有了氧化剂的携带，大量用外界水作为氧化剂的富氧燃烧增加了燃烧的效率。
[0003]公开号为CN102644932A的专利申请，该金属粉末燃料供应装置采用的是活塞推动金属粉末药柱，这种金属粉末推进技术依然停留在实验室阶段，没有考虑过数吨数十吨金属粉末供应的难度，全部使用活塞推动所有金属粉末进给流化，一旦用于实际应用，必将严重影响推进系统的正常运行以及稳定进给。同时，纳米金属材料以其空气悬浮性，缝隙渗透性，永久毒性等特性给储存以及输运造成了巨大麻烦，成为本系统解决的最大瓶颈。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供不需要活塞推动金属粉末药柱就可以实现金属粉末供应的一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]本发明一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，其特征是:在纳米金属粉末药柱上端设置由电动机驱动的活塞及传动组件，活塞及传动组件边缘为环形喷嘴，活塞与壁面之间有环状集气腔，环状集气腔与外界之间有密封圈密封，活塞内部有环形流化室，由上下两个工件螺栓连接而成。
[0007]本发明还可以包括:
[0008]1、环形喷嘴内外的气压差形成超压密封，纳米金属粉末无法逆流而上渗入活塞边缘。
[0009]2、环状集气腔与外界之间的密封圈，其转角采用弧面平滑过渡。
[0010]3、环形流化室的入口为上下两个工件螺栓连接的接缝。
[0011]4、环状喷嘴、环状流化室入口位于活塞最底部的同一平面，此平面能够与储箱底面接触。
[0012]5、环形流化室位于出口的一端，截面积二分之一于粉末管道，另一端宽度仅略宽于环形流化室入口宽度，截面积体现线性规律以防止铝粉的堆积。
[0013]本发明的优势在于:本发明采用射流切削的方式实现金属粉末燃料的供应，为了避免活塞推动大吨位药柱时不能正常运行，设计了一种结构，将活塞设置为底部与储箱底相契合，在活塞边缘设置环形喷嘴，高速射流经环形喷嘴沿活塞环状边缘射入储箱流化粉末，该结构使金属粉末药柱由原来的活塞推送变为活塞切削，这样在应用到大吨位药柱时也能保证粉末供应的正常运行，提高了装药容量。
[0014]初步流化的流化气进入环状流化室入口，在流化室中进一步流化，并通过粉末出口排出。此过程中，喷口下的储箱环状部分会逐渐流化形成空洞，活塞会持续下降，将纳米铝粉推进此空洞，压强均匀不会使铝粉粘结。由于，活塞边缘以及储箱壁面由于工作时上游纯净流化气的长期吹除无需定期清洁养护，环形喷口作为活塞粉末一侧的边缘，活塞缝隙的洁净减少了密封圈的更换频率，减少了活塞壁面磨损并为润滑油的使用创造了环境。
[0015]本发明有较大的流化区域与较长的流化长度，并主要使用纳米金属粉末，可以不用在流化时进行金属颗粒的预热和预燃以增加燃烧稳定性。大容量的储箱也具有先天的长时间工作特征，使用对金属粉末惰性的气体作为流化气更为合理，避免了因使用燃气发射器对材料耐热性以及系统安全性的高度要求。
【附图说明】
[0016]图1为本纳米金属粉末燃料供应装置的内部结构图；
[0017]图2为本纳米金属粉末燃料供应系统的总成结构图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0019]结合图1，本发明一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，在纳米金属粉末药柱2上端设置活塞及传动组件1，活塞及传动组件1由电动机驱动，活塞及传动组件1边缘为环形喷嘴7，活塞与壁面之间有环状集气腔5，环状集气腔5与外界之间有多条密封圈9，活塞内部有环形流化室6，由上下两个工件螺栓连接而成。
[0020]环形喷嘴7内外的气压差形成超压密封，纳米金属粉末无法逆流而上渗入活塞边缘。
[0021]环状集气腔5与外界之间的密封圈9，其转角采用弧面平滑过渡。
[0022]环形流化室6的入口为上下两个工件螺栓连接的接缝。
[0023]环状喷嘴7、环状流化室入口8位于活塞最底部的同一平面，此平面能够与储箱底面接触。
[0024]环形流化室6位于出口的一端，截面积二分之一于粉末管道，另一端宽度仅略宽于环形流化室入口 8宽度，截面积体现线性规律以防止铝粉的堆积。
[0025]如图1、2所示，工作前确保活塞及传动组件1气密紧闭，活塞与纳米金属粉末药柱2充分接触，控制计算机10打开控制阀11，气源入口 3与环形集气腔5迅速建立稳定高压，环形喷嘴7同时产生高速环形射流切削纳米金属粉末药柱2，迅速流化的流化气掏空喷嘴下方的环形空间，流化气速度迅速减少通过较为狭窄的环形流化室入口 8相对加速后，在环状流化室6中最后流化，通过粉末出口 4排出。
[0026]当控制阀11打开5秒后，可根据系统，工质等工况灵活改动，控制计算机10通过驱动器13开始运作电动机12转动。活塞及传动组件1整体下降，将活塞下方的纳米金属颗粒推挤到环形喷嘴7下方形成的空腔中，空腔大流化减弱，空腔小流化加快，活塞及传动组件1速运动，流化迅速建立动态平衡，流化粉末速度主要取决于活塞运动速度。
[0027]稳定工作之后活塞及传动组件1逐渐接近储箱底面，当环状流化室入口8与环状喷嘴7离底面足够接近时，控制计算机10控制活塞及传动组件1与高压气源控制阀11停止工作，粉末供应完毕。
[0028]与原有技术相比其特征是:在纳米金属粉末药柱上端设置活塞及传动组件，活塞及传动组件由电动机驱动，活塞及传动组件边缘为环形喷嘴，活塞与壁面之间有环状集气腔，环状集气腔与外界之间有多条密封圈，活塞内部有环形流化室，由上下两个工件螺栓连接而成。这样的结构将原有的使用活塞推动金属粉末药柱切削的方式改为使用活塞切削静置在药箱内的金属粉末药柱，避免了因金属粉末药柱过大导致摩擦力及其他阻力过大而影响其正常工作的现象的出现。
[0029]所述的纳米金属粉末燃料供应装置，其特征在于:环形喷嘴内外的气压差形成超压密封，纳米金属粉末无法逆流而上渗入活塞边缘。
[0030]所述的纳米金属粉末燃料供应装置，其特征在于:环状集气腔与外界之间的密封圈，其转角采用弧面平滑过渡，使活塞内外隔绝，药箱达到密封状态。
[0031 ]所述的纳米金属粉末燃料供应装置，其特征在于:环形流化室的入口为上下两个工件螺栓连接的接缝。
[0032]所述的纳米金属粉末燃料供应装置，其特征在于:环状喷嘴、环状流化室入口位于活塞最底部的同一平面，此平面能够与储箱底面接触，在供应大体积金属粉末的同时保证金属粉末药柱能全部被切削供应出去。
[0033]所述的纳米金属粉末燃料供应装置，其特征在于:环形流化室位于出口的一端，截面积二分之一于粉末管道，另一端宽度仅略宽于环形流化室入口宽度，截面积体现线性规律以防止铝粉的堆积。
[0034]本发明提供的是一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，适用于金属/水反应发动机，可用于水下高速航行器的推进系统。在纳米金属粉末药柱上端设置活塞及传动组件，活塞及传动组件由电动机驱动，活塞及传动组件边缘为环形喷嘴，活塞与壁面之间有环状集气腔，环状集气腔与外界之间有多条密封圈，活塞内部有环形流化室，由上下两个工件螺栓连接而成。本发明能规避有全部使用活塞推动所有金属粉末来进给流化对系统正常运行和稳定进给造成的影响；形喷嘴内外的气压差形成超压密封，纳米金属粉末无法逆流而上渗入活塞边缘;活塞缝隙的洁净减少了密封圈的更换频率，减少了活塞壁面磨损并为润滑油的使用创造了环境;主要使用纳米金属粉末，可以不用在流化时进行金属颗粒的预热和预燃以增加燃烧稳定性。
【主权项】
1.一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，其特征是:在纳米金属粉末药柱(2)上端设置由电动机驱动的活塞及传动组件(1)，活塞及传动组件(1)边缘为环形喷嘴(7)，活塞与壁面之间有环状集气腔(5)，环状集气腔(5)与外界之间有密封圈(9)密封，活塞内部有环形流化室(6)，由上下两个工件螺栓连接而成。2.根据权利要求1所述的一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，其特征是:环形喷嘴(7)内外的气压差形成超压密封，纳米金属粉末无法逆流而上渗入活塞边缘。3.根据权利要求1所述的一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，其特征是:环状集气腔(5)与外界之间的密封圈(9)，其转角采用弧面平滑过渡。4.根据权利要求1所述的一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，其特征是:环形流化室(6)的入口为上下两个工件螺栓连接的接缝。5.根据权利要求1所述的一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，其特征是:环状喷嘴(7)、环状流化室入口(8)位于活塞最底部的同一平面，此平面能够与储箱底面接触。6.根据权利要求1所述的一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，其特征是:环形流化室(6)位于出口的一端，截面积二分之一于粉末管道，另一端宽度仅略宽于环形流化室入口(8)宽度，截面积体现线性规律以防止铝粉的堆积。
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，在纳米金属粉末药柱上端设置由电动机驱动的活塞及传动组件，活塞及传动组件边缘为环形喷嘴，活塞与壁面之间有环状集气腔，环状集气腔与外界之间有多条密封圈，活塞内部有环形流化室，由上下两个工件螺栓连接而成。本发明能规避有全部使用活塞推动所有金属粉末来进给流化对系统正常运行和稳定进给造成的影响；形喷嘴内外的气压差形成超压密封，纳米金属粉末无法逆流而上渗入活塞边缘；活塞缝隙的洁净减少了密封圈的更换频率，减少了活塞壁面磨损并为润滑油的使用创造了环境；主要使用纳米金属粉末，可以不用在流化时进行金属颗粒的预热和预燃以增加燃烧稳定性。
【IPC分类】F23K3/02
【公开号】CN105485708
【申请号】CN201510884380
【发明人】刘平安, 王良, 刘俊鹏, 刘一, 邹高万, 董惠, 于俊卫
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月4日
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及的是一种金属粉末燃料供应装置。
【背景技术】
[0002]目前，水下航行体发动机需要自身携带氧化剂，导致装药燃烧效率低。随着科技的不断进步，以有限的装药达到更高的燃烧效率非常迫切。相对于传统推进方式，没有了氧化剂的携带，大量用外界水作为氧化剂的富氧燃烧增加了燃烧的效率。
[0003]公开号为CN102644932A的专利申请，该金属粉末燃料供应装置采用的是活塞推动金属粉末药柱，这种金属粉末推进技术依然停留在实验室阶段，没有考虑过数吨数十吨金属粉末供应的难度，全部使用活塞推动所有金属粉末进给流化，一旦用于实际应用，必将严重影响推进系统的正常运行以及稳定进给。同时，纳米金属材料以其空气悬浮性，缝隙渗透性，永久毒性等特性给储存以及输运造成了巨大麻烦，成为本系统解决的最大瓶颈。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供不需要活塞推动金属粉末药柱就可以实现金属粉末供应的一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置。
[0005]本发明的目的是这样实现的:
[0006]本发明一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，其特征是:在纳米金属粉末药柱上端设置由电动机驱动的活塞及传动组件，活塞及传动组件边缘为环形喷嘴，活塞与壁面之间有环状集气腔，环状集气腔与外界之间有密封圈密封，活塞内部有环形流化室，由上下两个工件螺栓连接而成。
[0007]本发明还可以包括:
[0008]1、环形喷嘴内外的气压差形成超压密封，纳米金属粉末无法逆流而上渗入活塞边缘。
[0009]2、环状集气腔与外界之间的密封圈，其转角采用弧面平滑过渡。
[0010]3、环形流化室的入口为上下两个工件螺栓连接的接缝。
[0011]4、环状喷嘴、环状流化室入口位于活塞最底部的同一平面，此平面能够与储箱底面接触。
[0012]5、环形流化室位于出口的一端，截面积二分之一于粉末管道，另一端宽度仅略宽于环形流化室入口宽度，截面积体现线性规律以防止铝粉的堆积。
[0013]本发明的优势在于:本发明采用射流切削的方式实现金属粉末燃料的供应，为了避免活塞推动大吨位药柱时不能正常运行，设计了一种结构，将活塞设置为底部与储箱底相契合，在活塞边缘设置环形喷嘴，高速射流经环形喷嘴沿活塞环状边缘射入储箱流化粉末，该结构使金属粉末药柱由原来的活塞推送变为活塞切削，这样在应用到大吨位药柱时也能保证粉末供应的正常运行，提高了装药容量。
[0014]初步流化的流化气进入环状流化室入口，在流化室中进一步流化，并通过粉末出口排出。此过程中，喷口下的储箱环状部分会逐渐流化形成空洞，活塞会持续下降，将纳米铝粉推进此空洞，压强均匀不会使铝粉粘结。由于，活塞边缘以及储箱壁面由于工作时上游纯净流化气的长期吹除无需定期清洁养护，环形喷口作为活塞粉末一侧的边缘，活塞缝隙的洁净减少了密封圈的更换频率，减少了活塞壁面磨损并为润滑油的使用创造了环境。
[0015]本发明有较大的流化区域与较长的流化长度，并主要使用纳米金属粉末，可以不用在流化时进行金属颗粒的预热和预燃以增加燃烧稳定性。大容量的储箱也具有先天的长时间工作特征，使用对金属粉末惰性的气体作为流化气更为合理，避免了因使用燃气发射器对材料耐热性以及系统安全性的高度要求。
【附图说明】
[0016]图1为本纳米金属粉末燃料供应装置的内部结构图；
[0017]图2为本纳米金属粉末燃料供应系统的总成结构图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图举例对本发明做更详细地描述:
[0019]结合图1，本发明一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，在纳米金属粉末药柱2上端设置活塞及传动组件1，活塞及传动组件1由电动机驱动，活塞及传动组件1边缘为环形喷嘴7，活塞与壁面之间有环状集气腔5，环状集气腔5与外界之间有多条密封圈9，活塞内部有环形流化室6，由上下两个工件螺栓连接而成。
[0020]环形喷嘴7内外的气压差形成超压密封，纳米金属粉末无法逆流而上渗入活塞边缘。
[0021]环状集气腔5与外界之间的密封圈9，其转角采用弧面平滑过渡。
[0022]环形流化室6的入口为上下两个工件螺栓连接的接缝。
[0023]环状喷嘴7、环状流化室入口8位于活塞最底部的同一平面，此平面能够与储箱底面接触。
[0024]环形流化室6位于出口的一端，截面积二分之一于粉末管道，另一端宽度仅略宽于环形流化室入口 8宽度，截面积体现线性规律以防止铝粉的堆积。
[0025]如图1、2所示，工作前确保活塞及传动组件1气密紧闭，活塞与纳米金属粉末药柱2充分接触，控制计算机10打开控制阀11，气源入口 3与环形集气腔5迅速建立稳定高压，环形喷嘴7同时产生高速环形射流切削纳米金属粉末药柱2，迅速流化的流化气掏空喷嘴下方的环形空间，流化气速度迅速减少通过较为狭窄的环形流化室入口 8相对加速后，在环状流化室6中最后流化，通过粉末出口 4排出。
[0026]当控制阀11打开5秒后，可根据系统，工质等工况灵活改动，控制计算机10通过驱动器13开始运作电动机12转动。活塞及传动组件1整体下降，将活塞下方的纳米金属颗粒推挤到环形喷嘴7下方形成的空腔中，空腔大流化减弱，空腔小流化加快，活塞及传动组件1速运动，流化迅速建立动态平衡，流化粉末速度主要取决于活塞运动速度。
[0027]稳定工作之后活塞及传动组件1逐渐接近储箱底面，当环状流化室入口8与环状喷嘴7离底面足够接近时，控制计算机10控制活塞及传动组件1与高压气源控制阀11停止工作，粉末供应完毕。
[0028]与原有技术相比其特征是:在纳米金属粉末药柱上端设置活塞及传动组件，活塞及传动组件由电动机驱动，活塞及传动组件边缘为环形喷嘴，活塞与壁面之间有环状集气腔，环状集气腔与外界之间有多条密封圈，活塞内部有环形流化室，由上下两个工件螺栓连接而成。这样的结构将原有的使用活塞推动金属粉末药柱切削的方式改为使用活塞切削静置在药箱内的金属粉末药柱，避免了因金属粉末药柱过大导致摩擦力及其他阻力过大而影响其正常工作的现象的出现。
[0029]所述的纳米金属粉末燃料供应装置，其特征在于:环形喷嘴内外的气压差形成超压密封，纳米金属粉末无法逆流而上渗入活塞边缘。
[0030]所述的纳米金属粉末燃料供应装置，其特征在于:环状集气腔与外界之间的密封圈，其转角采用弧面平滑过渡，使活塞内外隔绝，药箱达到密封状态。
[0031 ]所述的纳米金属粉末燃料供应装置，其特征在于:环形流化室的入口为上下两个工件螺栓连接的接缝。
[0032]所述的纳米金属粉末燃料供应装置，其特征在于:环状喷嘴、环状流化室入口位于活塞最底部的同一平面，此平面能够与储箱底面接触，在供应大体积金属粉末的同时保证金属粉末药柱能全部被切削供应出去。
[0033]所述的纳米金属粉末燃料供应装置，其特征在于:环形流化室位于出口的一端，截面积二分之一于粉末管道，另一端宽度仅略宽于环形流化室入口宽度，截面积体现线性规律以防止铝粉的堆积。
[0034]本发明提供的是一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，适用于金属/水反应发动机，可用于水下高速航行器的推进系统。在纳米金属粉末药柱上端设置活塞及传动组件，活塞及传动组件由电动机驱动，活塞及传动组件边缘为环形喷嘴，活塞与壁面之间有环状集气腔，环状集气腔与外界之间有多条密封圈，活塞内部有环形流化室，由上下两个工件螺栓连接而成。本发明能规避有全部使用活塞推动所有金属粉末来进给流化对系统正常运行和稳定进给造成的影响；形喷嘴内外的气压差形成超压密封，纳米金属粉末无法逆流而上渗入活塞边缘;活塞缝隙的洁净减少了密封圈的更换频率，减少了活塞壁面磨损并为润滑油的使用创造了环境;主要使用纳米金属粉末，可以不用在流化时进行金属颗粒的预热和预燃以增加燃烧稳定性。
【主权项】
1.一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，其特征是:在纳米金属粉末药柱(2)上端设置由电动机驱动的活塞及传动组件(1)，活塞及传动组件(1)边缘为环形喷嘴(7)，活塞与壁面之间有环状集气腔(5)，环状集气腔(5)与外界之间有密封圈(9)密封，活塞内部有环形流化室(6)，由上下两个工件螺栓连接而成。2.根据权利要求1所述的一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，其特征是:环形喷嘴(7)内外的气压差形成超压密封，纳米金属粉末无法逆流而上渗入活塞边缘。3.根据权利要求1所述的一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，其特征是:环状集气腔(5)与外界之间的密封圈(9)，其转角采用弧面平滑过渡。4.根据权利要求1所述的一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，其特征是:环形流化室(6)的入口为上下两个工件螺栓连接的接缝。5.根据权利要求1所述的一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，其特征是:环状喷嘴(7)、环状流化室入口(8)位于活塞最底部的同一平面，此平面能够与储箱底面接触。6.根据权利要求1所述的一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，其特征是:环形流化室(6)位于出口的一端，截面积二分之一于粉末管道，另一端宽度仅略宽于环形流化室入口(8)宽度，截面积体现线性规律以防止铝粉的堆积。
【专利摘要】本发明的目的在于提供一种基于超压密封的金属粉末燃料供应装置，在纳米金属粉末药柱上端设置由电动机驱动的活塞及传动组件，活塞及传动组件边缘为环形喷嘴，活塞与壁面之间有环状集气腔，环状集气腔与外界之间有多条密封圈，活塞内部有环形流化室，由上下两个工件螺栓连接而成。本发明能规避有全部使用活塞推动所有金属粉末来进给流化对系统正常运行和稳定进给造成的影响；形喷嘴内外的气压差形成超压密封，纳米金属粉末无法逆流而上渗入活塞边缘；活塞缝隙的洁净减少了密封圈的更换频率，减少了活塞壁面磨损并为润滑油的使用创造了环境；主要使用纳米金属粉末，可以不用在流化时进行金属颗粒的预热和预燃以增加燃烧稳定性。
【IPC分类】F23K3/02
【公开号】CN105485708
【申请号】CN201510884380
【发明人】刘平安, 王良, 刘俊鹏, 刘一, 邹高万, 董惠, 于俊卫
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月4日
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