CN104405904A - 大口径调压阀 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大口径调压阀，其包括内壳体、外壳体、套筒和驱动机构，所述的内壳体和外壳体之间用肋板焊接成一整体，驱动机构包括直线位移传感器、液压缸和连接杆，液压缸通过与内壳体焊接成一整体的支撑架被支撑于内壳体的中轴线处，液压缸的一端与直线位移传感器连接，其另一端与连接杆的一端连接，内壳体的一端安装有保护罩，用于保护直线位移传感器，连接杆的另一端与所述套筒连接，内壳体上沿周向均匀设置有导向托架，套筒与所述导向托架之间以间隔配置导轨副和花键副得方式相连，使得所述套筒在所述驱动机构的驱动下能够沿所述导向托架往返移动。本发明能够增加调压阀的使用寿命，并能够提供用于更大口径亚跨超三声速风洞的调压设备。

Description

大口径调压阀

技术领域

本发明涉及一种亚跨超三声速风洞试验设备，特别涉及一种用于风洞的大口径调压阀。

背景技术

调压阀是风洞的重要部件，在三声速风洞中，它用于控制风洞稳定段内的气流压力。风洞运行过程中，随着气源压力的下降，通过控制系统调节与控制调压阀的开度，以保证稳定段内气流压力稳定在某一运行压力值，维持风洞的正常运行。调压阀门拥有良好的压力调压特性以实现阀后压力的快速和精确控制，并有良好的密封性能。

风洞用的调压阀门与一般工业用的节流阀在其工作原理上基本相同，即通过阀芯的轴向移动来改变通道的流通面积以得到不同的开度，达到调节阀后压力的目的。不同的是，风洞用调压阀门要求有良好的调压特性、且流量大、阀门口径大、阀门全开或全闭动作要在很短的时间内完成。现有的工业阀门达不到要求，因而不能用于风洞调压。现有技术具有一种入口直径为1600mm，出口直径为1800mm的调压阀，调压性能良好，但是这种调压阀具有以下缺点：

调压阀工作时，液压缸带动套筒在导向轴上高速移动，尽管套筒采用强度高、密度低的铸铝材料，但由于套筒的结构尺寸大，在气流冲击和重力的双重作用下，作用于导向轴上的力很大且分布不均，导致套筒和导向轴的接触面磨损严重，维护周期短。

该调压阀的导向轴的一端与导向支撑连接，另一端没有与其它部件连接时，处于悬空状态，那么该导向轴为单支撑结构，其受力后变形大，使用寿命短；如果另一端有其它部件支撑，虽然套筒和导向轴的受力情况明显改善，但支撑部件位于气流出口法兰中心处，将阻碍气流的流动，并产生较大的噪声。

此外，随着风洞规模的扩大，调压阀口径也需进行扩大，但是，由于该调压阀的套筒采用铸铝材料制造，其尺寸规模受铸铝工艺的影响，该尺寸已接近铸铝工艺的极限，要制造更大口径调压阀(如5m量级)，上述发明的结构形式已无法实现。

专利文献：专利号为201310119486.6

发明内容

本发明的目的在于克服上述发明中的技术不足，提供用于更大口径亚跨超三声速风洞的调压设备。

本发明的大口径调压阀包括内壳体、外壳体、套筒和驱动机构，所述的内壳体和外壳体之间用肋板焊接成一整体，所述驱动机构包括直线位移传感器、液压缸和连接杆，所述液压缸通过与所述内壳体焊接成一整体的支撑架被支撑于所述内壳体的中轴线处，所述液压缸的一端与所述直线位移传感器连接，其另一端与所述连接杆的一端连接，所述内壳体的一端安装有保护罩，用于保护所述直线位移传感器，所述连接杆的另一端与所述套筒连接，所述内壳体上沿周向均匀设置有导向托架，所述套筒与所述导向托架之间以间隔配置导轨副和花键副得方式相连，使得所述套筒在所述驱动机构的驱动下能够沿所述导向托架往返移动。

优选在所述内壳体内圆周上按照90度角的间隔设置有上下左右四个导向托架，上下两个所述导向托架用于支撑所述导轨副，左右两个导向托架用于支撑所述花键副。

优选所述导轨副包括滑块和导轨，所述滑块装入所述导轨并能够沿所述导轨轴向移动；位于上端的所述导轨副中，所述滑块与所述套筒连接，所述导轨与所述导向托架连接；位于下端的所述导轨副中，所述滑块与所述导向托架连接，所述导轨与所述套筒连接，所述花键副包括花键轴，花键外筒，轴支撑座和花键外筒支座，所述花键外筒装入花键轴并能够沿其轴向移动；所述花键轴的两端由轴支撑座支撑，所述轴支撑座与所述套筒连接，所述花键外筒与花键外筒座连接，所述花键外筒座与所述导向托架连接。

优选所述套筒能够采用普通钢材制成。

有益效果：

1.导轨副和花键副的运用使得套筒的工作可靠性大大提高，虽然导轨副和花键副均能承受压力和扭矩，但其又有不同特点，导轨副的特点在于能够承受较大的压力，用来承受套筒本身的重力，花键副的特点在于能够承受较大的扭矩，用来承受由于气流冲击带来的扭矩。

2.由于导轨副可以承受较大的压力，因此对套筒重量的限制大大降低，套筒可以不必选用价格相对较高的铸铝制造，可以采用普通钢材，大大降低了成本，且不再受铸铝工艺水平的限制，从而可以制造更大口径的调压阀。

3.在现有技术中，套筒的支撑面为套筒和导向轴的接触面，其位置接近套筒的中心，而气流的冲击则作用在套筒最外缘的表面，力臂长度约为套筒半径的长度；在本发明中，套筒的支撑面位于导向托架上，而导向托架接近于套筒的外缘表面，力臂长度大大小于套筒半径，因此，在相同的气流冲击强度下，套筒受到的支撑反力大大减小，提高了套筒的使用寿命。。

附图说明

图1是本发明调压阀的右视图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图4是套筒的结构示意图。。

符号说明：

1为保护罩，2为直线位移传感器，3为内壳体，4为外壳体，5为液压缸，6为支撑架，7为连接杆，8为导向托架，9为滑块，10为套筒，11为导轨，12为轴支撑座，13为花键轴，14为花键外筒支座，15为花键外筒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

用于风洞的液压驱动调压阀包括：保护罩1、直线位移传感器2，内壳体3、外壳体4、液压缸5、支撑架6、连接杆7、导向托架8、滑块9、套筒10、导轨11、轴支撑座12、花键轴13、花键外筒支座14和花键外筒15。其中：所述的内壳体3和外壳体之4间用肋板焊接成一整体；液压缸5由进出油管路与液压站相连；支撑架6为液压缸5提供支撑，它与内壳体焊接成一整体；连接杆7一端与液压缸5连接，另一端与套筒10连接，用来传递轴向力；套筒10为调压阀的关键部件，通过套筒10的轴向移动来调整气流通道的面积，以达到调压的目的；导向托架8固定在内壳体3上，沿其周向均匀分布，用于间隔配置导轨副和花键副，在本发明中以90度角的间隔共布置4个导向托架(参照图1)，其中上下两个为导轨副提供支撑，左右两个为花键副提供支撑(所述上下与左右以面对附图1的纸面为准)；导轨副包括滑块9和导轨11，滑块装入导轨并可沿导轨轴向移动，导轨副一侧与套筒10连接，一侧与导向托架8连接，需要注意的是，安装时导轨始终位于滑块的下面，上端导轨副中，滑块9与套筒10连接，导轨11与导向托架8连接，下端导轨副中，滑块9与导向托架8连接，导轨11与套筒10连接；花键副包括花键轴13，花键外筒15，轴支撑座12和花键外筒支座14，花键外筒装入花键轴并可沿其轴向移动，花键轴的两端由轴支撑座支撑，轴支撑座与套筒10连接，花键外筒与花键外筒座连接，花键外筒座又与导向托架8连接。

本发明调压阀的套筒可以不必选用价格相对较高的铸铝制造，可以采用普通钢材。

调压阀通过支架固定在厂房的地基上，入口通过法兰与风洞管道连接，出口通过法兰与风洞前室连接。调压阀为环状缝隙阀门，为双层壳体结构，两层壳体间用肋板连成一整体，内外壳体间形成气流流通通道。

调压阀通过套筒的前后移动，不断改变阀门通道面积来调节气流的压力和流量。阀门通道由套筒的前缘与调压型面共同围成的一个锥体的侧面构成。调压型面的曲线为指数特征曲线，在任何来流调节状态下，阀后压力相对变化量与套筒的相对位移量基本上是呈线性的。

调压阀为液压驱动，通过液压缸带动套筒前后移动，液压缸通过支撑座固定在调压阀内壳体上。

调压阀采用位置控制和压力控制两种方式。风洞启动时，套筒移动到给定位置(开度)后转入压力控制。采用直线位移传感器，用于显示套筒的位移。

调压阀工作时，液压缸通过连接杆驱动套筒，套筒在导轨副和花键副的限制下沿调压阀轴向移动，通过改变气流通道面积的方式达到调压的目的。

以上，对本发明的优选实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施例。对本领域的技术人员来说，在权利要求书所记载的范畴内，显而易见地能够想到各种变更例或者修正例，当然也属于本发明的技术范畴。

Claims (4)

1.一种大口径调压阀，其包括内壳体、外壳体、套筒和驱动机构，所述的内壳体和外壳体之间用肋板焊接成一整体，该大口径调压阀的特征在于：

所述驱动机构包括直线位移传感器、液压缸和连接杆，所述液压缸通过与所述内壳体焊接成一整体的支撑架被支撑于所述内壳体的中轴线处，所述液压缸的一端与所述直线位移传感器连接，其另一端与所述连接杆的一端连接，所述内壳体的一端安装有保护罩，用于保护所述直线位移传感器，所述连接杆的另一端与所述套筒连接，

所述内壳体上沿周向均匀设置有导向托架，所述套筒与所述导向托架之间以间隔配置导轨副和花键副得方式相连，使得所述套筒在所述驱动机构的驱动下能够沿所述导向托架往返移动。

2.根据权利要求1所述的大口径调压阀，其特征在于：在所述内壳体内圆周上按照90度角的间隔设置有上下左右四个导向托架，上下两个所述导向托架用于支撑所述导轨副，左右两个导向托架用于支撑所述花键副。

3.根据权利要求2所述的大口径调压阀，其特征在于：所述导轨副包括滑块和导轨，所述滑块装入所述导轨并能够沿所述导轨轴向移动；位于上端的所述导轨副中，所述滑块与所述套筒连接，所述导轨与所述导向托架连接；位于下端的所述导轨副中，所述滑块与所述导向托架连接，所述导轨与所述套筒连接，

所述花键副包括花键轴，花键外筒，轴支撑座和花键外筒支座，所述花键外筒装入花键轴并能够沿其轴向移动；所述花键轴的两端由轴支撑座支撑，所述轴支撑座与所述套筒连接，所述花键外筒与花键外筒座连接，所述花键外筒座与所述导向托架连接。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的大口径调压阀，其特征在于：所述套筒能够采用普通钢材制成。