用于吹沙吹尘环境模拟系统的单回路砂尘料循环及砂尘浓度控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种单回路砂尘料循环及浓度控制系统，包括强迫式吸砂吸尘风道口、阵列式旋风分离器、离心风机、加料舱、螺旋给料器、混合器，它们通过管道相连组成了一个单回路砂尘料循环系统，再通过来自试验段的风速及砂尘浓度信号，对离心风机旋转电机和螺旋给料器旋转电机进行闭环反馈控制，实现了砂尘浓度的控制系统。在本发明专利技术中，其回料、加料过程同步实现，并且在单个回路中实现回料和加料两个过程，结构紧凑、占用空间小、系统耗能低，特别适用于空间布局小，系统耗能低的场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术 涉及用于吹沙吹尘环境模拟系统的单回路砂尘料循环及砂尘浓度控制系 统和方法。
技术介绍
砂尘环境是引起许多工程和/或武器装备失效的一个重要环境因素，其主要损 坏类型有冲蚀、磨损、腐蚀及渗透等。吹尘和吹砂试验是检验车辆、飞行器、电器 设备、军用装备在沙漠、干旱地区和风沙天气条件下环境适应性和环境可靠性的重要手 段。现有的砂尘料循环及砂尘浓度控制系统包括加料系统、回料与补料系统、砂尘 浓度测量与调节系统三大部分。图1所示的是中国专利ZL200510000070.8公布的一种系 统，其中，标号1为循环风道，2为加料舱，3为回收料斗，4为真空泵，5为旋风分离 器，6为调压风机；该系统的基本功能包括1)在设备运行时将试验所需的砂尘料，借 助(干、湿)压缩空气，由加料仓2输送至循环风道，2)同时将落在回收料斗3的沙尘料 在真空泵4的带动下通过旋风分离器5输送回加料仓2，3)根据浓度传感器测得的试验段 砂尘浓度信号调节系统的加砂量。因为在整个沙尘环境模拟试验过程中，需要根据情况增加或者减小砂尘料的浓 度，并且在现实的沙尘模拟环境试验过程中涉及到开启、运行、停止等不同阶段，在这 些不同阶段中，循环风道中沙尘浓度经历增高、稳定、下降的不同过程，所以，需要在 砂尘循环的回料过程中先将回收砂尘料进行气固分离，以便实现对沙尘浓度的有效控 制，分离出的固体部分被循环输送到试验段的上游处时，在与输送气体混合用于增加、 调节试验段里的砂尘浓度。这样的分离_混合的砂尘循环设置可以使浓度控制的效率更高。该系统的一个基本要点是把沙尘模拟环境尽量局限在试验段，而尽量降低风道 的非试验段部分的沙尘量，从而避免沙尘环境对风道等的不利影响。但该系统具有这样 一些问题_回料系统的动力来自真空泵4，加料系统的动力来自压缩空气，加料、回料各 采用不同的动力系统，因而整个砂尘料循环及砂尘浓度控制系统的构造复杂。-由于加料系统借助压缩空气的作用通过气力传输的方式加料，所以加料系统需 要大量并且不间断的压缩空气，为了产生大量并且不间断的压缩空气，需要压缩机不停 的工作，这样便消耗了大量的能量。_由于回料系统也通过气力传输的方式进行回料，但与加料系统不同的是，回料 系统是在真空泵4产生的抽吸力的作用下实现气力传输方式的回料，为了能产生足够并 且持续的抽吸力，需要真空泵4连续不断的工作，这样便消耗了大量的能量。-由于回料的大料斗3为了有利于回料的通畅，料斗的坡度设计很大，这样就使回料的大料斗高度增加，并且回料的大料斗设置在循环风道1的下部，所以需要挖很深 的地基才能放置下回收料斗3。在这种情况下，带来了空间布局的困难，浪费了建设成 本。-由于在加料系统中使用了压缩空气带动的气力传输系统，所以在加料的过程中 在循环风道1中进入了大量的压缩空气，为了保持循环风道1内部压力稳定，需要调压风 机6进行控制，这样便消耗了额外的能量
技术实现思路
本专利技术的技术方案致力于克服现有技术的上述和以下问题*加料系统需要专门设置气力传输管道，并且开通压缩机来提供压缩空气，这样 便带来了额外的运行能耗；*回料系统需要专门设置真空泵来提供抽吸力，回收料再在抽吸力的作用下回 收，并且带来额外的运行能耗；*回料系统需要在循环风道下部安装回料的大料斗，这样会面临整个循环风道下 部空间布局的困难；*伴随加料的过程，大量的压缩空气进入了循环风道，为了保持循环风道内气压 的稳定，需要专门设置调压风机，并且带来额外的运行能耗。根据本专利技术的一个实施例，加料系统和回料系统被集成在一起，实现了一种单 回路砂尘料循环系统，其结构紧凑，控制简单，从而提供了一种单回路砂尘料循环及砂 尘浓度控制系统，具有占用空间小、系统耗能低的特点，特别适用于节约能源、空间利 用率高的场合。本专利技术的各实施例包括了如下技术手段中的至少一部分-用强迫式吸砂吸尘风道口代替现有技术中采用的回收料斗，从而有效地节约了 空间和成本。此强迫式吸砂吸尘风道口实现了砂尘料的回收。-在强迫式吸砂吸尘风道之后接入阵列式旋风分离器，该阵列式旋风分离器包括 多个旋流子，从而使分离效率更高，占据空间更小。此旋风分离器实现了对来自吸砂吸 尘风道的气固两相回收料进行气固分离。-在阵列式旋风分离器之后连接可在砂尘环境中使用的离心风机，此离心风机提 供了整个砂尘料循环系统的动力。_采用了一种单回路砂尘料循环及浓度控制系统，其特征在于其包括强迫式 吸砂吸尘风道、旋流子及下部加料装置、离心风机，它们分别通过管道相连并且组成一 种单回路循环系统，再通过设在试验段的风速和浓度控制信号对离心风机和螺旋给料器 进行控制，这样便实现了一种单回路砂尘料循环及浓度控制系统。本专利技术的一个特征在于构成包括强迫式吸砂吸尘风道口、旋流子及加料舱、 离心风机以及各自气力传输管道的一个单回路砂尘料循环系统；使位于分离段下部的砂 尘料通过强迫式吸砂吸尘风道口被吸入到砂尘料循环系统，再在离心风机抽吸力的作用 下借助气力传输流经旋风分离器。本专利技术的另一个特征在于在旋风分离器内部实现气固分离，分离出的固体部 分再次进入到加料舱以便重新用于加料用途，而气体部分通过气力传输风道继续传输并进入到离心风机。离心风机设置在旋风分离器之后，它产生的抽吸力就是提供整个砂尘 料循环系统的气力传输动力，并且通过来自试验段的风速及砂尘浓度信号实现对离心风 机转速的闭环控制。本专利技术的再一个特征在于气体部分从离心风机出来以后通过气力传输管道和 加料舱下端的螺旋加料器相连，砂尘通过螺旋加料器排入到混合器中，这样便产生了用 于加料的气固两相流，此气固两相流通过设在气力传输管道末端的加料喷头喷入到循环 风道的收缩段，这样便实现了整砂尘料循环系统，也实现了对循环风道内其固两相流的 浓度控制。本专利技术的再一个特征在于螺旋给料器与加料舱相连并位于其下端，由它负责 对气力传输管道加料，并通过来自试验段的风速及砂尘浓度信号对螺旋给料器的转速进 行闭环控制，这样便实现了对循环风道内砂尘浓度的控制。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于吹沙吹尘环境模拟系统的砂尘料循环 及砂尘浓度控制系统，所述吹沙吹尘环境模拟系统包括一个循环风道，所述循环风道包 括一个试验段，其特征在于包括—个砂尘回收部分，它被设置在所述试验段的下游，用于回收所述风道中的砂土。一个气_固分离部分，用于对来自所述砂尘回收部分的气-固混合流进行分 罔；一个砂尘料输送装置，用于把所述气-固分离部分分离出的固体砂尘料输送至 一个混合器；一个气体驱动部分，它处于从所述气_固分离部分到所述混合器的一个气体管 路中，并把所述气_固分离部分分离出的气体驱动到所述混合器，所述混合器，用于把所述气体驱动部分送来的气体和所述砂尘料输送装置送来 的固体砂尘料相混合，形成混合的气-固混合流。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于吹沙吹尘环境模拟系统的砂尘料循 环及砂尘浓度控制方法，所述吹沙吹尘环境模拟系统包括一个循环风道，所述循环风道 包括一个试验段，其特征在于包括利用一个砂尘回收部分回收所述风道中的砂尘，所述砂尘回收部分被设置在所 述试验段的下游；对来自所述砂尘回收部分的气_固混合流进行分离；用一个砂尘料输送装置把所述气_固分离部分分离出的固体砂尘料输送至一个 混合器；利用一个气体驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于吹沙吹尘环境模拟系统的砂尘料循环及砂尘浓度控制系统，所述吹沙吹尘环境模拟系统包括一个循环风道，所述循环风道包括一个试验段（１０１），其特征在于包括：一个砂尘回收部分（１１５），它被设置在所述试验段的下游，用于回收所述风道中的砂尘；一个气－固分离部分（９），用于对来自所述砂尘回收部分（１１５）的气－固混合流进行分离；一个砂尘料输送装置（１１），用于把所述气－固分离部分（９）分离出的固体砂尘料输送至一个混合器（１２）；一个气体驱动部分（８），它处于从所述气－固分离部分到所述混合器的一个气体管路中，所述混合器（１２），用于把所述气体驱动部分（８）送来的所述气体和所述砂尘料输送装置（１１）送来的固体砂尘料相混合，形成混合的气－固混合流。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王浚，李运泽，明章鹏，张华，巩萌萌，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]