CN106437452B - 一种用于超大截面通道快速开启的装置 - Google Patents

一种用于超大截面通道快速开启的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于超大截面通道快速开启的装置，包括有连接支撑框、扩展段、安全门、导流板、爆破门和门框结构，所述扩展段位于连接支撑框上，所述扩展段内部为空腔结构形成导流通道，所述安全门和导流板分别位于所述导流通道的前、后两端，其中所述安全门位于扩展段前端，并通过导流框设置在连接支撑框上，所述导流板位于导流通道的中心线上，所述门框结构呈锥体结构，位于扩展段和导流板之间，通过所述爆破门与门框结构之间的开闭能导通或断开所述导流通道。采用本发明所述的装置，具有结构简单，操作方便、安全可靠，密封性能好，能实现该装置两端之间气流的通或断功能。

Description

一种用于超大截面通道快速开启的装置
技术领域
本发明涉及的是爆破试验领域的设备技术领域，具体而言，涉及一种用于超大截面通道快速开启的装置。
背景技术
在航空领域，在进行某些特殊零部件进行测试或试验过程中，需要配套建立相应的试验装置，试验装置主要包括试验舱、扩压器和真空罐，扩压器位于试验舱之后，是整个试验装置平台的尾部，并直接与真空罐相连接。扩压器的主要作用是将气流的动能恢复为压力能，从而减少气流在扩压器后端的能量损失。试验舱的主要作用是供操作人员在试验舱内对特殊零部件进行爆破试验。这就要求在试验开始前将试验舱及真空罐空气隔离，当真空罐抽至一定压力后方可开展试验。
在试验过程中，由于真空罐内的真空度高达3kPa，这就要求爆破门迅速打开（开启时间不能超过0.1秒，通道截面为高2.2米，宽2米），否则将影响高速气流的运动，可能导致无法达到设计马赫数。目前市场上还没有这样大的截面尺寸的快开阀门。如采用多个阀门来替换，其结构复杂，对压力的变化达不到控制功能，操作时不仅费力、费时，而且打开的同步性效果也不尽如人意。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对背景技术中所存在的问题，提供一种结构简单，操作方便、安全可靠，密封性能好，能实现试验舱与真空罐之间接通或断开的扩压装置，具体地说是一种用于超大截面通道快速开启的装置。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种用于超大截面通道快速开启的装置，包括有连接支撑框、扩展段、安全门、导流板、爆破门和门框结构，所述扩展段位于连接支撑框上，所述扩展段内部为空腔结构形成导流通道，所述安全门和导流板分别位于所述导流通道的前、后两端，其中所述安全门位于扩展段前端，并通过导流框设置在连接支撑框上，所述导流板位于导流通道的中心线上，所述门框结构呈锥体结构，位于扩展段和导流板之间，通过所述爆破门与门框结构之间的开闭能导通或断开所述导流通道。
进一步地，所述爆破门为两扇门，分别通过铰链安装在所述连接支撑框上，并与所述导流通道成45度角对称分布在所述导流板两侧，所述爆破门由驱动装置驱动其转动，通过铰链转动使其与门框结构相密封接触连接，实现导流通道的导通或断开。
进一步地，所述驱动装置为气缸，所述气缸的一端分别位于所述连接支撑框上下两侧，其另一端分别与爆破门的顶部及底部相连接。
进一步地，所述驱动装置还包括有缓冲油缸，所述缓冲油缸的一端设置在连接支撑框上，另一端与爆破门的背面中部相连接。
进一步地，在所述门框结构的门框四周与爆破门相接触位置处设置有密封槽和密封圈，在所述支撑框上设有与所述爆破门外侧面相匹配的缓冲垫，所述缓冲垫的外形尺寸略大于所述爆破门的外形尺寸。
进一步地，在所述导流板上设有锁闭机构，在所述爆破门上分别设有与所述锁闭机构相对应的锁闭装置，在锁闭机构与锁闭装置作用下，使爆破门与门框结构达到密封关闭或开启两种状态，实现导流通道的导通或断开。
进一步地，所述锁闭机构设置为二个，并分别位于所述导流板的上、下两侧面上，所述锁闭机构包括有释放钩和锁钩，所述锁闭装置为设置在爆破门上的锁闭点，其设置的位置及数量与锁闭机构相匹配，在释放钩作用下，通过所述锁钩与锁闭点的自动锁闭及脱离，使爆破门与门框结构达到密封关闭或开启两种状态，实现导流通道的导通或断开。
进一步地，所述安全门分为左右两扇平移对开结构方式的安全门，在所述导流框的上、下两侧设置有脚轮，通过所述脚轮在动力装置的作用下，用于导向所述安全门在导流框中相对移动，实现其开启或关闭状态。
进一步地，所述动力装置包括有驱动电机、电机丝杆和丝母，所述安全门的开启或关闭状态，通过驱动电机带动电机丝杆转动，在电机丝杆转动下传递给与安全门相连接的丝母，通过丝母带动安全门在脚轮的作用下相对运动，实现安全门在导流框中的开启或关闭状态。
采用本发明所述的一种用于超大截面通道快速开启的装置，与现有技术相比，其有益效果在于：通过设置左右两扇平移对开结构方式的安全门，在导流板两侧设有爆破门，爆破门成45度角对称分布在导流通道中，两个爆破门的开启能同步进行，能实现试验舱与真空罐之间接通或断开，试验开始时爆破门能迅速打开，具有结构简单，操作方便、安全可靠，密封性能好。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的立体结构示意图；
图2是图1的剖视图；
图3是图1的结构示意简图；
图4是图3的剖视图；
图5为本发明中安全门的装配结构示意图；
图6为本发明中锁闭机构的结构示意图；
图7为图6中的释放钩的结构示意图；
图8为图6中锁钩的结构示意图；
图9为本发明中锁闭机构与爆破门锁闭状态时的结构示意图；
图10为图9中锁钩打开状态时的结构示意图；
图11为图9中锁钩分离状态时的结构示意图。
图中所示：1-连接支撑框、2-扩展段、3-安全门、4-导流板、5-爆破门、6-导流通道、7-导流框、8-铰链、9-门框结构、10-开启气缸、11-缓冲油缸、12-缓冲垫、13-锁闭机构、14-释放钩、15-锁钩、16-锁闭点、17-脚轮、18-驱动电机、19-电机丝杆、20-丝母。
具体实施方式
为进一步说明本发明的发明构思，以下将结合附图对本发明的具体实施方式进行清楚、完整地描述，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定发明。
如图1至4所示，本发明的一种用于超大截面通道快速开启的装置，包括有连接支撑框1、扩展段2、安全门3、导流板4、爆破门5和门框结构9，所述扩展段2位于连接支撑框1上，所述扩展段2内部为空腔结构形成导流通道6，所述安全门3和导流板4分别位于所述导流通道6的前、后两端，其中所述安全门3位于扩展段2前端，并通过导流框7设置在连接支撑框1上，所述导流板4位于导流通道6的中心线上，所述门框结构9呈锥体结构，位于扩展段2和导流板4之间，通过所述爆破门5与门框结构9之间的开闭能导通或断开所述导流通道6。
进一步地，所述爆破门5为两扇门，分别通过铰链8安装在所述连接支撑框1上，并与所述导流通道6成45度角对称分布在所述导流板4两侧，所述爆破门5由驱动装置驱动其转动，通过铰链8转动使其与门框结构9相密封接触连接，实现导流通道6的导通或断开。
进一步地，所述驱动装置为开启气缸10，所述开启气缸10的一端分别位于所述连接支撑框1上下两侧，其另一端分别与爆破门5的顶部及底部相连接。
进一步地，所述驱动装置还包括有缓冲油缸11，所述缓冲油缸11的一端设置在连接支撑框1上，另一端与爆破门5的背面中部相连接。
进一步地，在所述门框结构9的门框四周与爆破门5相接触位置处设置有密封槽和密封圈，在所述支撑框1上设有与所述爆破门5外侧面相匹配的缓冲垫12，所述缓冲垫12的外形尺寸略大于所述爆破门5的外形尺寸。
进一步地，在所述导流板4上设有锁闭机构13，在所述爆破门5上分别设有与所述锁闭机构13相对应的锁闭装置，在锁闭机构13与锁闭装置作用下，使爆破门5与门框结构9达到密封关闭或开启两种状态，实现导流通道6的导通或断开。
进一步地，所述锁闭机构13设置为二个，并分别位于所述导流板4的上、下两侧面上，所述锁闭机构13包括有释放钩14和锁钩15，所述锁闭装置为设置在爆破门5上的锁闭点16，其设置的位置及数量与锁闭机构13相匹配，在释放钩14作用下，通过所述锁钩15与锁闭点16的自动锁闭及脱离，使爆破门5与门框结构9达到密封关闭或开启两种状态，实现导流通道6的导通或断开。
如图5所示，所述安全门3分为左右两扇平移对开结构方式的安全门，在所述导流框7的上、下两侧设置有脚轮17，通过所述脚轮17在动力装置的作用下，用于导向所述安全门3在导流框7中相对移动，实现其开启或关闭状态。
进一步地，所述动力装置包括有驱动电机18、电机丝杆19和丝母20，所述安全门3的开启或关闭状态，通过驱动电机18带动电机丝杆19转动，在电机丝杆19转动下传递给与安全门3相连接的丝母20，通过丝母20带动安全门3在脚轮17的作用下相对运动，实现安全门3在导流框7中的开启或关闭状态。
在实际应用过程中，采用本发明所述的装置，其安装位置是位于试验舱段与真空罐之间，它是整个试验平台的尾部，其后端直接与真空罐相连接。其目的是用于把气流的动能转化为压力能，以减小其损失。主要作用是将气流的动能恢复为压力能，从而减少气流在本装置后端的能量损失，设置导流板的作用是进一步降低通道中从出口处通入真空罐处的能量损失，从而提高整个试验系统运行效率。为了提高整个试验系统的运行效率，本装置中的扩散比选择为1.8，扩散角设计为6度，则相应长度可以为1.5m。
本装置中安全门3的主要作用是防止试验前爆破门意外失效或人为误操作后，伤害在试验舱内工作的人员，安全门3的开启与爆破门5的开启相关联，安全门3打开时，系统才可以进行爆破试验。此外，该安全门3还可以起到调节扩展段2内导流通道6的截面功能。由于所述安全门3设置为左右两扇平移对开结构方式，通过驱动电机18带动电机丝杆19转动，在电机丝杆19转动下传递给与安全门3相连接的丝母20，通过丝母20带动安全门3在脚轮17的作用下相对运动，其运动可以停止在任意位置，实现安全门3在导流框7中的开启或关闭状态。
如图6至11所示，爆破门主要作用是在试验开始前将试验舱及真空罐空气隔离，需要提前将真空罐抽至一定压力后方可开展试验；试验开始时爆破门5需迅速打开，否则将影响高速气流的运动，可能导致无法达到设计马赫数。此外，爆破门5对压力的变化也可起到一定调节作用。爆破门5设置为钢结构焊接件，分为两扇对开结构，每扇的尺寸为1.4米宽，2.2米高，同时爆破门5通过两个铰链8与连接支撑框1连接，在爆破门5上设有两个锁闭点16。两扇爆破门5呈对称布置，并与导流通道6设置成45度角安装，目的是为了能获得最快的开启时间，减小在开门过程中真空罐内的压力损失。在关闭时其密封面受到真空罐内和外界的压力差作用。
爆破门通过铰链与门框结构相连接，舱门开启、关闭是以铰链8为中心作圆弧运动。爆破门5的密封性非常重要，因而在在所述门框结构9的门框四周与爆破门5相接触位置处设置有密封槽和密封圈，在所述支撑框1上设有与所述爆破门5外侧面相匹配的缓冲垫12，所述缓冲垫12的外形尺寸略大于所述爆破门5的外形尺寸。爆破门5在驱动装置的作用下，通过铰链8旋转，靠近转轴内侧最先与门框结构9内的密封圈相接触，通过与门框发生挤压，使其侧边也逐步与门框周边的密封圈相接触发生挤压，爆破门5的外侧则以正压的形式挤压在门框上，从而提高爆破门5与门框结构9中的门框达到密封作用，提高其密封性能。
采用本发明所述的用于超大截面通道快速开启的装置，其中爆破门的具体工作过程如下：
爆破门的开门过程：通过电磁阀控制0.8Mpa的气源，由气源给开启气缸10供气，推动开启气缸10中的气缸活塞推出，带动释放钩14转动，从而打开爆破门5上的锁闭点16与锁闭机构13中的锁钩15之间脱离，从而使其爆破门5在气压的作用下迅速打开。当爆破门5完全打开后，此时爆破门5从初始状态转动45度角，对爆破门5的冲击作用减速，从而使爆破门5停止转动并停止其反向回弹。
爆破门的关闭过程：爆破门5后部的开启气缸10反向充气，开启气缸10收缩后，推动爆破门5沿着铰链8转动关闭，当爆破门5到达门框结构9中的门框相应位置，从而达到锁闭点16与锁钩15之间实现自动锁闭作用。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围之内。

Claims (9)

1.一种用于超大截面通道快速开启的装置，其特征在于：包括有连接支撑框(1)、扩展段（2）、安全门（3）、导流板（4）、爆破门（5）和门框结构（9），所述扩展段（2）位于连接支撑框(1)上，所述扩展段（2）内部为空腔结构形成导流通道（6），所述安全门（3）和导流板（4）分别位于所述导流通道（6）的前、后两端，其中所述安全门（3）位于扩展段（2）前端，并通过导流框（7）设置在连接支撑框(1)上，所述导流板（4）位于导流通道（6）的中心线上，所述门框结构（9）呈锥体结构，位于扩展段（2）和导流板（4）之间，通过所述爆破门（5）与门框结构（9）之间的开闭能导通或断开所述导流通道（6）。
2.根据权利要求1所述的用于超大截面通道快速开启的装置，其特征在于：所述爆破门（5）为两扇门，分别通过铰链（8）安装在所述连接支撑框(1)上，并与所述导流通道（6）成45度角对称分布在所述导流板（4）两侧，所述爆破门（5）由驱动装置驱动其转动，通过铰链（8）转动使其与门框结构（9）相密封接触连接，实现导流通道（6）的导通或断开。
3.根据权利要求2所述的用于超大截面通道快速开启的装置，其特征在于：所述驱动装置为气缸（10），所述气缸（10）的一端分别位于所述连接支撑框(1)上下两侧，其另一端分别与爆破门（5）的顶部及底部相连接。
4.根据权利要求3所述的用于超大截面通道快速开启的装置，其特征在于：所述驱动装置还包括有缓冲油缸（11），所述缓冲油缸（11）的一端设置在连接支撑框(1)上，另一端与爆破门（5）的背面中部相连接。
5.根据权利要求2所述的用于超大截面通道快速开启的装置，其特征在于：在所述门框结构（9）的门框四周与爆破门（5）相接触位置处设置有密封槽和密封圈，在所述支撑框(1)上设有与所述爆破门（5）外侧面相匹配的缓冲垫（12），所述缓冲垫（12）的外形尺寸略大于所述爆破门（5）的外形尺寸。
6.根据权利要求2所述的用于超大截面通道快速开启的装置，其特征在于：在所述导流板（4）上设有锁闭机构（13），在所述爆破门（5）上分别设有与所述锁闭机构（13）相对应的锁闭装置，在锁闭机构（13）与锁闭装置作用下，使爆破门（5）与门框结构（9）达到密封关闭或开启两种状态，实现导流通道（6）的导通或断开。
7.根据权利要求6所述的用于超大截面通道快速开启的装置，其特征在于：所述锁闭机构（13）设置为二个，并分别位于所述导流板（4）的上、下两侧面上，所述锁闭机构（13）包括有释放钩（14）和锁钩（15），所述锁闭装置为设置在爆破门（5）上的锁闭点（16），其设置的位置及数量与锁闭机构（13）相匹配，在释放钩（14）作用下，通过所述锁钩（15）与锁闭点（16）的自动锁闭及脱离，使爆破门（5）与门框结构（9）达到密封关闭或开启两种状态，实现导流通道（6）的导通或断开。
8.根据权利要求1所述的用于超大截面通道快速开启的装置，其特征在于：所述安全门（3）分为左右两扇平移对开结构方式的安全门，在所述导流框（7）的上、下两侧设置有脚轮（17），通过所述脚轮（17）在动力装置的作用下，用于导向所述安全门（3）在导流框（7）中相对移动，实现其开启或关闭状态。
9.根据权利要求8所述的用于超大截面通道快速开启的装置，其特征在于：所述动力装置包括有驱动电机（18）、电机丝杆（19）和丝母（20），所述安全门（3）的开启或关闭状态，通过驱动电机（18）带动电机丝杆（19）转动，在电机丝杆（19）转动下传递给与安全门（3）相连接的丝母（20），通过丝母（20）带动安全门（3）在脚轮（17）的作用下相对运动，实现安全门（3）在导流框（7）中的开启或关闭状态。
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