CN102353510A - 高超声速炮风洞夹膜机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高超声速炮风洞夹膜机构，其包括固定架，可转动地安装固定架的旋转套，旋转套的第一端沿轴向等间隔交错地设有若干内螺纹组及第一开槽；驱动旋转套转动的驱动机构；固定收容于旋转套的第一端的连接螺管，连接螺管的第一端设有与旋转套的内螺纹组及第一开槽相对应的外螺纹组和第二开槽，外螺纹组收容于第一开槽，内螺纹组收容第二开槽，并且外螺纹组和内螺纹组可相对转动至相互啮合；安装于连接螺管的第一端的膜腔，金属膜片分别卡在膜腔的相对端；固定于旋转套的第二端的低压管道，膜腔的相对端分别顶抵连接螺管和低压管道。本发明利用驱动机构使内螺纹组与外螺纹组啮合或者脱离，以夹紧或者取下金属膜片，操作方便且安装可靠。

Description

高超声速炮风洞夹膜机构

技术领域

本发明涉及一种风洞部件，特别涉及一种对高超声速炮风洞膜片进行夹紧和松开的机构。

背景技术

高超声速炮风洞广泛应用于飞行器、人造卫星及航天飞机的模型实验。为了在实验舱产生高超声速气流，前方的高压管道内充满了高压气体。根据不同试验要求，高压管道内承受的气体压力各不相同，目前最大要承受数千个大气压的压力。

进行高超声速气动力实验前，高超声速炮风洞的高压管道、高压夹膜机、膜腔、低压管道、低压夹膜机及喷管等依次部件连接好，高压夹膜机夹紧两均位于膜腔的膜片。低压夹膜机夹紧位于喷管进口处的膜片。试验时，高压管道内充至试验所需的高压气体，低压管道内充少量低压气体。膜腔内也充气到一定压力，确保膜腔内的膜片不破裂。之后，快速释放膜腔内的气体，高压管道和膜腔的压力差迅速增大，膜腔内的膜片就会先后破裂。高压气体迅速进入低压管道，并推动低压管道内的轻质量活塞。此时，低压管道内的气体不断压缩，气体的压力、温度也不断提高。当低压管道内的压力提高到一定程度后，喷管进口处的膜片破裂，高温高压气体进入喷管膨胀，达到所需的高超声速气流进入实验舱。试验模型在实验舱内即可以进行高超声速气动实验。

夹膜机为高超声速炮风洞的一个极其重要的部件。现有的高超声速炮风洞均采用法兰式夹膜。即：高压及低压管道的端部向外弯折一法兰，将金属膜片放在两个法兰的夹紧面上，再利用螺栓拧紧达到夹紧膜片，防止气体泄漏的目的。试验完成后，再松卸所有的螺栓，将破裂的膜片取出，更换新膜片，进行下一次试验。然而，使用该种夹膜结构有以下几个方面的缺点：

(1)操作繁琐、费时费力、工作量大、工作效率很低；尤其对于大型高超声速炮风洞，夹膜系统尺寸大，螺栓数量多，劳动强度大；

(2)有安全隐患，螺栓经常拆卸过程中，容易造成螺栓丝口损坏和强度下降；

(3)螺栓的拧紧分寸不好掌握，膜片很难均匀夹紧。

发明内容

鉴于以上问题，本发明旨在提供一种操作简单、快捷且安装可靠的夹膜机构，以解决现有技术中操作繁琐、费时费力及不够安全的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种高超声速炮风洞夹膜机构，其包括：固定架；可转动地安装固定架的旋转套，旋转套的第一端的内表面沿轴向等间隔交错地设有若干内螺纹组及第一开槽；驱动旋转套转动的驱动机构；固定收容于旋转套的第一端内的连接螺管，连接螺管的第一端设有与旋转套的内螺纹组及第一开槽相对应的外螺纹组和第二开槽，外螺纹组收容于第一开槽，内螺纹组收容第二开槽，并且外螺纹组和内螺纹组可相对转动至相互啮合；滑动安装于连接螺管的第一端的膜腔，金属膜片分别卡合在膜腔的相对端；固定安装于旋转套的第二端的低压管道，膜腔的相对端分别顶抵连接螺管和低压管道。

进一步地，旋转套的内表面设有内螺纹，若干第一开槽沿着轴向延伸，将螺纹分割形成内螺纹组。

进一步地，连接螺管包括与第一端相对的第二端，连接螺管第一端的直径大于连接螺管的第二端；连接螺管的第二端设有外螺纹，以通过该外螺纹与高压管道连接。

进一步地，连接螺管的第一端通过螺纹连接有一个第一止挡块，第一止挡块设有两固定耳，两固定杆分别固定于固定耳，膜腔通过两连接套滑动安装于固定杆。

进一步地，膜腔呈中空的圆柱体状，膜腔的相对端分别沿轴向延伸若干卡合金属膜片的卡耳。

进一步地，低压管道面向膜腔的一端固定连接有第二止挡块，膜腔的相对端分别顶抵第一及第二止挡块，以固定金属膜片。

进一步地，旋转套的相对端分别设有一固定部，内螺纹组设在任意一端的固定部；固定架包括两相对设置的固定箍，固定部分别转动安装于固定箍。

进一步地，固定架还包括一固定板，固定箍安装于固定板，驱动件包括一固定于固定板上的驱动液压缸及连接驱动液压缸的固定块，旋转套的两固定部之间设有一安装部，固定块固定于安装部。

进一步地，还包括两分别支撑连接螺管和低压管道的支撑座，固定板固定安装于一底座，底座设有两导管，支撑座滑动安装于底座，且位于固定架的两侧。

进一步地，底座上还安装有一个第一液压缸，第一液压缸安装于连接螺管的支撑座，以驱动支承座带动连接螺管滑动至插入旋转套。

相较现有技术，本发明的高超声速炮风洞夹膜机构利用驱动液压缸，使旋转套的内螺纹组啮合或者脱离与对应连接螺管的外螺纹组的啮合，以便夹紧或者取下金属膜片，操作起来快捷、方便、性能稳定且安装可靠。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明高超声速炮风洞夹膜机构的较佳实施方式的立体组装图，该夹膜机构包括固定架、安装于该固定架的旋转套、固定于该旋转套的两连接螺管及两膜腔；

图2示出了图1的固定架的立体图；

图3示出了图1的旋转套的立体图；

图4示出了图1的连接螺管的立体图；

图5示出了图1的膜腔的立体图；

图6示出了图1的高超声速炮风洞夹膜机构使用过程的剖视图；以及

图7为图6的安装完成后的剖视图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

请参照图1和图7，本发明的高超声速炮风洞夹膜机构的较佳实施方式包括一底座10、固定于底座10的固定架20、可转动地安装于固定架20的旋转套30、安装于旋转套30的第一端的连接螺管40、安装于旋转套30的第二端的低压管道41、固定于连接螺管40的膜腔50、驱动旋转套30转动的驱动件60、支撑连接螺管40及低压管道41的两支撑座70及分别驱动两支撑座70移动的第一及第二液压缸80、81。

驱动件60包括驱动液压缸62及连接驱动液压缸62的固定块64。

底座10沿着横向方向分别凸设两相互平行的导轨12。第一及第二液压缸80、81分别固定在底座10的相对端，并位于两导轨12之间。其中，第一液压缸80邻近连接螺管40；第二液压缸81邻近低压管道41。第一及第二液压缸80、81分别连接一支撑座70，以驱动支撑座70沿着导轨12滑动，通过该第一及第二液压缸80、81的驱动可以来调整支撑座70的位置。

请结合参照图2，固定架20放置在底座10上，且位于第一及第二液压缸80、81之间。固定架20包括放置于底座10的固定板21及固定于固定板21的两相对设置的固定箍22。每一固定箍22包括用螺栓固定的两个半环。利用螺栓可以方便的拆卸该两个半环，以便于固定旋转套30。为了便于将该两半环拆开，远离固定板21的半环上设有一操作部23。在本实施方式中，该操作部23为一吊环，利用吊车通过操作部23起吊，将固定箍22两半环拆开，旋转套30即可以放置在固定箍22的两个半环内。驱动液压缸62固定安装于固定板21，并位于两固定箍22之间。

请结合参照图3，旋转套30包括安装部32及位于安装部32的相对端的固定部33。每一固定部33的外表面略低于安装部32，从而在安装部32与固定部33的连接处形成一台阶面34。安装部32上设有若干固定孔322。驱动件60的固定块64固定于该固定孔322，以便于通过驱动件60的驱动液压缸62驱动旋转套30转动。

每一固定部33可转动地固定于固定架20的两固定箍22。每一固定部33的外表面设有若干储存润滑油的油槽332。每一固定部33的内表面设有内螺纹，且该内螺纹为锯齿牙型。每一固定部33的内表面沿轴向等间隔地设有若干第一开槽35，该等第一开槽35将内螺纹分成等间隔地若干内螺纹组36。每一内螺纹组36及每一第一开槽35的宽度均相等。在本实施方式中，该内螺纹组36及第一开槽35均为八个。

请结合参照图4，膜腔50呈中空的圆柱体状，该膜腔50的相对端分别沿轴向延伸若干卡耳52。金属膜片8和9分别卡在该膜腔50的相对端的卡耳52之间。

请结合参照图5，连接螺管40为空心的阶梯圆柱体，其中，连接螺管40包括外径较大的第一端及外径较小的第二端。连接螺管40的第一端的外径略小于旋转套30的固定部33的内径。连接螺管40的第一端的外表面交错间隔地设有若干等宽度的第二开槽42及外螺纹组44。该等第二开槽42及外螺纹组44的成型方式及结构与旋转套30的内螺纹组36及第一开槽35相同。在本实施方式中，第二开槽42及外螺纹组44也为八个。连接螺管40的第一端的内部设有内螺纹，以便于固定第一止挡块48(见图6)。连接螺管40的第二端设有外螺纹47，以便于固定连接高超声速炮风洞的高压管道。连接螺管40安装于支撑座70，且使连接螺管40的外螺纹组44正对旋转套30的对应的第一开槽35。

请结合参照图6和图7，第一止档块48呈中空的圆柱状，且相对的周缘处向外设有两固定耳482。两固定杆49分别固定于固定耳482，并沿着旋转套30的轴向延伸。装有金属膜片8和9的膜腔50通过两连接套51滑动安装于固定杆49。

低压管道41的一端通过螺纹固定有一法兰412，该低压管道41通过该法兰412固定于旋转套30的第二端。该低压管道41于法兰412的外侧固定有一个第二止挡块56。

工作时，先将膜片8和膜片9安装于膜腔50的两端。开启液压系统，第一液压缸80开始工作，以驱动其中的一支撑座70沿着导轨12朝向固定架20滑动。此时，安装有膜腔50的连接螺管40向固定架20靠近，使得该连接螺管40插入旋转套30内，直至膜片9抵在第二止挡块56。此时，第一液压缸80停止工作。高压管道处的连接螺管40的外螺纹组44收容旋转套30一端第一开槽35。驱动液压缸62开始工作，以驱动旋转套30转动，直到旋转套30的内螺纹组36分别啮合于连接螺管40的外螺纹组44。此时，连接螺管40、旋转套30、膜腔50及金属膜片8和9等部件紧密地压合，达到夹膜的目的。金属膜片8和9夹紧密封后，对高压管道和低压管道41和膜腔50进行充气，以便于进行高超声速气动力试验。在本实施方式中，旋转套30需要转动22.5度。

高超声速气动力试验完成后，金属膜片8和9破裂。此时，驱动液压缸62，使旋转套30反向旋转，旋转套30的内螺纹组36脱离与对应连接螺管40的外螺纹组44的啮合。开启第一液压缸80，使连接螺管40向远离固定架20运动，如图6所示。然后，将膜腔50沿固定杆49移动，即可以将破裂的金属膜片8和9取出，同时更换新的膜片，进行下一次试验。

在其他实施方式中，可以不设置第一及第二止挡块48、56，而直接使膜腔50的相对端分别抵顶连接螺管40和低压管道41。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高超声速炮风洞夹膜机构，其包括：

固定架；

可转动地安装所述固定架的旋转套，所述旋转套的第一端的内表面沿轴向等间隔交错地设有若干内螺纹组及第一开槽；

驱动旋转套转动的驱动机构；

固定收容于所述旋转套的第一端内的连接螺管，所述连接螺管的第一端设有与所述旋转套的内螺纹组及第一开槽相对应的外螺纹组和第二开槽，所述外螺纹组收容于所述第一开槽，所述内螺纹组收容所述第二开槽，并且所述外螺纹组和所述内螺纹组可相对转动至相互啮合；

滑动安装于所述连接螺管的第一端的膜腔，金属膜片分别卡合在所述膜腔的相对端；

固定安装于所述旋转套的第二端的低压管道，所述膜腔的相对端分别顶抵所述连接螺管和所述低压管道。

2.根据权利要求1所述的高超声速炮风洞夹膜机构，其特征在于：所述旋转套的内表面设有内螺纹，所述若干第一开槽沿着轴向延伸，将所述螺纹分割形成所述内螺纹组。

3.根据权利要求2所述的高超声速炮风洞夹膜机构，其特征在于：所述连接螺管包括与第一端相对的第二端，所述连接螺管第一端的直径大于所述连接螺管的第二端；

所述连接螺管的第二端设有外螺纹，以通过该外螺纹与高压管道连接。

4.根据权利要求3所述的高超声速炮风洞夹膜机构，其特征在于：所述连接螺管的第一端通过螺纹连接有一个第一止挡块，所述第一止挡块设有两固定耳，两固定杆分别固定于所述固定耳，所述膜腔通过两连接套滑动安装于所述固定杆。

5.根据权利要求4所述的高超声速炮风洞夹膜机构，其特征在于：所述膜腔呈中空的圆柱体状，所述膜腔的相对端分别沿轴向延伸若干卡合所述金属膜片的卡耳。

6.根据权利要求5所述的高超声速炮风洞夹膜机构，其特征在于：所述低压管道面向所述膜腔的一端固定连接有第二止挡块，所述膜腔的相对端分别顶抵所述第一及第二止挡块，以固定所述金属膜片。

7.根据权利要求2所述的高超声速炮风洞夹膜机构，其特征在于：所述旋转套的相对端分别设有一固定部，所述内螺纹组设在所述任意一端的固定部；

所述固定架包括两相对设置的固定箍，所述固定部分别转动安装于所述固定箍。

8.根据权利要求7所述的高超声速炮风洞夹膜机构，其特征在于：所述固定架还包括一固定板，所述固定箍安装于所述固定板，所述驱动件包括一固定于所述固定板上的驱动液压缸及连接所述驱动液压缸的固定块，所述旋转套的两所述固定部之间设有一安装部，所述固定块固定于所述安装部。

9.根据权利要求8所述的高超声速炮风洞夹膜机构，其特征在于：还包括两分别支撑所述连接螺管和所述低压管道的支撑座，所述固定板固定安装于一底座，所述底座设有两导管，所述支撑座滑动安装于所述底座，且位于所述固定架的两侧。

10.根据权利要求9所述的高超声速炮风洞夹膜机构，其特征在于：所述底座上还安装有一个第一液压缸，所述第一液压缸安装于连接螺管的支撑座，以驱动所述支承座带动所述连接螺管滑动至插入所述旋转套。

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