HL-2A中性束注入器送气实验

为满足HL-2A中性束加热的需求,我们为HL-2A的NBI注入器研制了脉冲送气回路及其控制系统,系统的核心流量控制部件为PEV-1压电晶体阀,主要是根据气压测量结果调整压电阀电源输出脉冲电压波形来控制压电阀的流导.为克服了压电阀性能参数离散,对不同离子源的送气回路进行了单独标定.送气实验结果表明,离子源放电室气压控制精度达到了0.05Pa,通过调整不同压电阀电源输出波形,减小了束线4个离子源送气回路之间相互影响,得到了平稳的离子源工作气压.     

快速响应真空送气阀性能实验

本文介绍了从俄罗斯引进的快速响应真空送气阀（ＰＶ阀）性能的测试实验。实验包括阀门在连续流送气和脉冲送气两种工作状态的性能测试。初步实验结果表明：在一个大气压的输入气压下所测阀门的最大流量达２．２Ｐａ．ｍ＾３／ｓ；阀门送气性能稳定，易于控制，可作ＨＬ－２Ａ送气系统的选用送气阀。     

电液伺服阀用压电弯曲元件特性的实验研究

研制了一种压电弯曲元件型压电驱动器,该驱动器用于电液伺服阀的电-机械转换器.压电驱动器由三层结构构建,其中中间弹性层为铍青铜,在铍青铜的上下表面各粘接一片压电晶片,材料为PZT-5H.利用激光测微仪LC-2400A及LV-1610对压电驱动器的输出位移、位移滞环及谐振频率进行了实验测量,分析了压电驱动器尺寸与其特性之间的关系.实验结果表明,该驱动器满足所设计电液伺服阀的性能要求.     

压电陶瓷阀在真空磁控反应溅射中的特性

在制备不锈钢-氮化铝(SS-AlN)金属陶瓷集热管的真空磁控溅射镀膜线上,采用PCV25型压电陶瓷阀作为反应气体氮气N2流量输出的驱动元件,实现反应溅射AlN反馈控制.研究了不同环境温度下压电阀偏置电压Vo对N2输出流量Q的影响.实验研究表明,在Vo先增加再减少的过程中,Q相应变化呈现迟滞特性.同时,该迟滞特性受压电阀工作的环境温度影响,环境温度越低迟滞特性越明显.例如与40℃相比,当环境温度为25℃时,压电阀的阈值电压小,饱和电压大,有效工作范围宽,且在压电阀有效工作范围内,N2输出流量Q随偏置电压Vo变化速率小.结合压电陶瓷阀的特性,优化设置反应溅射反馈控制参数,在高于30 kW的溅射功率下,实现反应溅射AlN工艺稳定,制备厚度约为70nm的AlN薄膜在可见光和太阳光范围内吸收几乎为零.     

中性束注入器Tank充气特性对离子源放电的影响

利用对PV-10型压电阀定标实验,研究了中性束注入器Tank内补充气体的参数对离子源放电弧电流的影响,对比压电阀脉冲电源的脉宽和幅值,显示后者对Tank内补充气体量具有更显著的线性关系.据此进行的中性束注入器离子源放电实验结果表明,采用压电阀定标值计算获得的参数,可以稳定重复地获得最大放电脉宽达到400 ms的等离子体弧电流,为下一步向托卡马克装置注入高能中性粒子束奠定了应用基础.     

PEV压电晶体阀流量率标定试验

本文介绍了在核聚变装置中广泛应用的压电晶体阀的工作原理,并通过搭建试验平台模拟我国第一个全超导托卡马克核聚变装置EAST试验时的真空环境,来准确计算试验条件下的压电晶体阀的气体流量率,从而为核聚变试验及等离子体的仿真计算提供可靠的试验数据.     

用于气体流量控制的压电陶瓷阀的温度特性

采用PEV-1型压电陶瓷阀作为溅射气体Ar流量输出的驱动元件,用于真空磁控溅射镀膜中溅射气体恒压力控制.应用过程中发现压电陶瓷阀本身的迟滞特性和温度特性对气体输出流量有较大影响.试验分析得到压电陶瓷阀偏振电压变化过程中,气体输出流量的迟滞曲线.当压电陶瓷阀环境温度升高时,该迟滞特性会减弱,气体输出流量随偏振电压变化速率变大.     

带压电阀的压强自动控制器

压强自动控制器是实现真空工艺自动化的重要装置。凡要求实现压强恒定、手动或自动程序控制压强变化的场合,如真空钎焊、离子镀、溅射镀、化学淀积等工艺中都可使用。压电陶瓷经高电场极化具有一定的压电性能。把压电陶瓷用于微调充气阀门上,是利用此材料的逆压电效应而做成阀门。在一块弹性薄片的两面分别粘上一块压电陶瓷片。并且在其中一块压电陶瓷片的中心再粘上一块氟橡胶。这样就构成了一个阀片。当在压电陶瓷两极加上0～100伏直流电压时,阀片产生变形而凸起,离开阀座,就改变了流经阀口的气体通量。气体通量的大小与压电陶瓷两极施加的直流电压成正比。     

圆形压电单晶片驱动式主动阀泵实验

为解决微泵截止性低和回流等问题,利用有限元分析法,建立了微小型圆形压电单晶片驱动式主动阀的结构数学模型,分析了阀口厚度和阀口间隙对阀腔内流场分布和压强损耗的影响,为优化圆形单晶片驱动式微小型主动阀泵的结构提供了依据.并且利用自身设计制作的圆形单晶片驱动式微小型主动阀压电泵（直径35mm）进行了分析验证.结果表明,在阀口厚度一定时,随着电压的升高,压电振子的振幅增大,主动阀的截止性升高,回流减少,流量升高.当阀口厚度为200μm、阀口间隙为30μm、电压为150V时,其流量达到38mL/min.     

列车轴控防滑制动系统试验平台设计

介绍了基于压电阀的列车轴控防滑制动系统的组成及其试验平台。研究了硅压阻式压力传感器的温度 补偿技术,以满足室外长期稳定工作的需求。选择了基于霍尔效应的速度传感器并研究了传感器性能测试方法,提出了多特征参数的指纹识别方法,并应用于速度传感器的故障在线诊断。以压电阀为新型气压控制部件并实验 验证了压电阀较宽的工作环境温度范围;调速系统使试验平台可以在实验室环境中模拟列车运行状态,实现了列 车常用制动、紧急制动、防滑保护、故障诊断等试验功能。     

一种真空状态下的气体流量测量新方法

当空气绝对压力小于40 kPa时,目前尚无简便有效的气流质量流量测量手段,为此本文设计了一套新颖的流量标定装置,并提出一种了流量测量方法。在流量调节过程中,调节阀必不可少。真空状态下,流经调节阀的流量几乎完全由阀前、后压力、气流温度四个变量决定。本文由流量标定装置获取有效的数据样本,基于多元非线性回归方法建立了流量与四者的关系表达式。一定范围内只要测定四个变量,则能直接计算出相应流量。实验结果表明计算值与实测流量偏差小于3.0%。     

RoboCup中型组机器人踢球器设计

 机器人踢球除了要有智能化的决策系统外,还应该有实现决策的终端机构——踢球装置.针对RoboCup中型组机器人比赛利用电磁阀、气缸、储气瓶、控制电路等器件,设计出一种新型踢球机构以解决目前各队机器人出现“高智商低能力”的现况.通过实验和同类对比验证了本设计的可行性和高效性.     

Experimentelle und theoretische Untersuchungen zu Hochdruck-Sicherheitsventilen – Auslegung und Design unterstützt durch numerische Rechenmethoden (CFD)

High-pressure safety valves with set pressures of more than 200 bar are required in industry, e.g. for polyethylene and synthesis gas applications. They are presently sized according to ISO 4126-1. Only equations for ideal gases are presented there, and there are no indications as to how the real gas factor and the adiabatic exponent for real gases are to be calculated. For this reason, an equation for the critical mass flow rate of a real gas through a nozzle was derived and compared with the model according to EN-ISO 4126-1 and with experimental data. It is recommended that the current ISO-standard be supplemented by the nozzle flow model for real gases. The first numerical calculations (ANSYS-CFX) show that the discharge coefficient for a high pressure safety valve measured at moderate pressures can be extrapolated to very high pressures if it is used in conjunction with the nozzle flow model for real gases. However, this numerical result must yet be validated for further valve types by experiment. For this purpose, BASF has set up a high pressure valve test facility in Ludwigshafen.     

Basic study on new cryogenic refrigeration using CO2 solid–gas two phase flow

In this paper, a cryogenic refrigeration method is described, which utilizes CO₂ solid–gas two phase flow and the dry ice. The CO₂ solid–gas two phase flow is achieved by expanding liquid CO₂ and thus refrigeration process less than CO₂ triple point −56.6 °C can be available. The experimental work is divided into two parts and two experimental set-ups were designed, constructed and tested. The interest of the first experiment test is the feasibility of expanding liquid CO₂ into CO₂ solid–gas flow in a horizontal circular tube by expansion valve. The second experiment focuses on the feasibility of the refrigeration of liquid CO₂ expanding into solid–gas two phase flows used in a prototype CO₂ heat pump system. The results show that solid–gas two phase flows can be achieved by expanding liquid CO₂ by expansion valve in a closed CO₂ heat pump system loop and low temperature refrigeration below −56.6 °C is achieved in the experiments, which give greater possibility to create a cryogenic refrigeration process below −56.6 °C for food industries, bio-medical engineering, etc.     

复合级配17-4PH不锈钢粉末电磁先导阀阀芯顶杆组织及其性能

本研究分别以单一气雾化、气雾化∶水气联合雾化=3∶1复合级配17-4PH不锈钢粉末为原材料,采用粉末微注射成形方法制备电磁先导阀阀芯顶杆。对制备得到的电磁先导阀阀芯顶杆的表面质量、微观结构、收缩率及致密度进行测试,并对复合级配粉末阀芯顶杆烧结件进行热处理,分析热处理后样品的硬度以及磨损性能等指标。研究结果表明:复合级配粉末对具有微结构的阀芯顶杆的表面质量、微观结构、收缩率及致密度有着重要的影响。气雾化∶水气联合雾化=3∶1的复合级配17-4PH不锈钢粉末阀芯顶杆注射坯件表面质量相对较好,提高了粉末的烧结活性,烧结样品致密度达到98.86%,收缩率更为均匀,主要组织为马氏体,优于单一气雾化粉末的烧结性能。热处理后阀芯顶杆的组织为马氏体和少量的奥氏体,硬度显著提高,耐磨损性能得到了明显的改善。     

进气方式影响CO2水合物喷雾合成的实验研究

为探讨进气方式对二氧化碳水合物生成特性的影响,利用自行设计的喷雾强化水合物制备实验系统,分析和比较连续式进气和振荡进气两种进气方式下喷雾合成水合物的耗气量和反应釜内温度的变化,研究其生成特性。实验结果表明:采用振荡进气方式,相对连续进气方式,单位时间内耗气量更多,生成的水合物速率更快。该方式下可以产生较大的驱动力,这种气体间变化性的扰动,使得水合物快速生长。在前期溶解阶段,适当调节进气阀门,加大进气速率,利于水合物生长。     

pVTt法气体流量标准装置开关阀时间系统差补偿方法

针对pVTt法气体流量标准装置中开关阀影响喷嘴流出系数的测量结果的问题,分析了pVTt法气体流量标准装置中高真空蝶阀和高真空球阀的流通面积与开度的关系,分别推导了2种阀门的质量流量随时间变化的计算公式,并计算了2种阀门最佳的计时位置。设计了一套实验装置对2种阀门最佳的计时位置进行了验证,结果表明:所用蝶阀和球阀的最佳计时点分别位于阀门打开4.5°和2.5°的位置。     

基于调节阀的流量测量方法实验研究

提出了一种基于调节阀的流量测量方法,以调节阀的流量特性曲线为基础,通过测量调节阀前后的差压,计算得到流经调节阀的流体流量.通过多点压力采样实验,确定了阀前相对靠近调节阀,阀后相对远离调节阀的压力采样点选定原则.通过稳态流量测量实验,发现较大的阀前后差压和较小的阀门开度时,测量精度最佳.通过非稳态流量测量实验,发现在正弦信号和随机信号阀位启闭过程中都有良好的累积流量测量精度,误差的主要来源包括阀芯的快速行进和阀芯运动方向的转换.     

基于MEMS技术的三明治结构被动阀微泵研制

为解决微泵自吸困难、难以实现流速精确控制等问题,利用MEMS技术研制出具有三明治结构和两被动阀的压电驱动微泵,其中泵腔、泵膜和阀片分别由硅、聚二甲基硅氧炕（PDMS）和SU-8构成．从理论上,分别对气体和液体微泵的工作原理、被动阀性能以及结构参数对微泵工作性能的影响进行了分析．综合两类微泵特点,提出了气液两用微泵设计方案、工艺流程及其优化方案．在不同驱动电压条件下测试了具有不同形状泵腔、不同阀口尺寸和不同类型阀片结构的微泵．实验结果表明,该微泵可用于气体和液体介质,气、液体的最大流量分别达到53．6mL／min和1280μL／min;泵腔高度影响到微泵的体积压缩比,是影响微泵自吸的一个重要因素．该泵具有结构简单、自吸、低成本、易于加工及操作方便的特点．     

Stress corrosion cracking in an Al-bronze chlorine gas regulating valve

An analysis of the failure of a dry chlorine gas regulating valve made of Al-bronze is presented. The valve had a stainless steel spindle within its chamber. Cracks had initiated in the inner chamber walls and proceeded outwards resulting in leakage. The corrosion products on the crack surface were found to be a chloride–hydroxide complex of copper. This suggested the ingress of moisture along with the gas. The corrosion mechanism was identified as complex galvanic coupling between the dissimilar alloys which also resulted in depassivation of the spindle surface. The stresses for crack propagation had come from the contact stresses as well as gas pressure on engagement of the spindle with the valve body.