CN107883993B - 一种用于研究气压骤降影响的试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于研究气压骤降影响的试验装置，包括释放单元、压力控制单元和电源，所述电源分别与所述释放单元和所述压力控制单元相连，所述压力控制单元与所述释放单元相连。同时，本发明还提出一种用于研究气压骤降影响的试验方法。本发明可通过电磁阀调节装置内部气压，模拟受测仪器、设备在不同高度空间受气压骤降的影响；同时，本发明装置运行时无需润滑剂，广泛适用于各类真空罐；本发明方法简单，适用于不同压力下的测试，具有潜在的工业应用价值。

Description

一种用于研究气压骤降影响的试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉及低压环境技术领域，尤其涉及一种用于研究气压骤降影响的试验装置及试验方法。

背景技术

近年来，我国在高空、临近空间、近地空间等低气压环境不断增加的活动，对各类搭载仪器、设备、装置的性能提出新的要求。从高空、临近空间、近地空间飞行器内部伸出、释放的各类仪器、设备、装置，会瞬间由常压环境进入低压环境，气压骤降会对仪器、设备、装置的结构、性能产生影响。气压骤降不同于气压缓慢下降，通过地面试验研究气压骤降对仪器、设备、装置的影响，具有重要意义。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种用于研究气压骤降影响的试验装置及试验方法，用以解决现有条件下因气压骤降对仪器造成的影响。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种用于研究气压骤降影响的试验装置，包括释放单元、压力控制单元和电源，所述电源分别与所述释放单元和所述压力控制单元相连，所述压力控制单元与所述释放单元相连。

本发明有益效果如下：本发明通过对释放单元的设计，能够在真空罐外对释放单元内部气压进行监控、调节，同时可在真空罐外对释放单元进行操作，以便于检测气压骤降对不同设备所造成的影响。

在上述方案的基础上，本发明还做了如下改进：

进一步的，所述电源通过第一开关与所述释放单元相连，所述压力控制单元包括压力变送器和电磁阀，所述电源依次通过第二开关、显示器与所述压力变送器相连，所述电源通过第三开关与所述电磁阀相连。

进一步的，所述释放单元与所述压力控制单元放置在真空罐内，所述电源放置在真空罐外，所述电源与所述释放单元、所述压力控制单元之间通过线路连接。

进一步，所述释放单元包括保压筒、锁盖机构和底座，所述保压筒与所述锁盖机构均固定于所述底座上，所述锁盖机构控制所述保压筒的开启与闭合，所述保压筒的内部通过管路与所述压力控制单元相连。

采用上述进一步方案的有益效果是：本发明通过锁盖机构对保压筒进行控制，能够精确的控制保压筒的开启与闭合，以方便对保压筒内部设备进行测试。

进一步，所述保压筒包括筒体、筒盖和筒盖转轴，所述筒盖通过所述筒盖转轴与所述筒体相连。

进一步的，所述锁盖机构包括压杆、电磁拔销器和拉簧，所述电磁拔销器通过所述压杆控制所述筒盖与所述筒体的开启与闭合，所述拉簧的一端与所述压杆的底端相连，所述拉簧的另一端与所述筒体的底端相连。

采用上述进一步方案的有益效果是：本发明筒体通过筒盖转轴与筒盖密封相连，方便对保压筒开启与闭合的控制；通过电磁拔销器控制压杆，进而控制筒盖与筒体的开启与闭合，实现电动控制。

进一步的，所述压杆上开有轴孔，所述筒体上设置有带有轴孔的横向凸台，压杆转轴穿过所述筒体上横向凸台轴孔与所述压杆的轴孔，连接所述筒体与所述压杆。

进一步的，所述底座包括框架、缓冲垫和锁定钩，所述锁定钩嵌入所述缓冲垫的内部，所述缓冲垫位于所述框架上。

进一步的，所述框架包括底框、大立柱和小立柱，所述大立柱位于所述底框的一侧，所述缓冲垫安装于所述大立柱与所述筒体之间，所述小立柱位于所述底框的另一侧，并位于所述电磁拔销器的一侧。

一种用于研究气压骤降影响的试验方法，具体包括以下步骤：

步骤1：将待测设备放入保压筒筒体内，关闭筒盖，调节压杆，调节电磁拔销器对压杆进行限制；

步骤2：闭合第三开关，电磁阀开启，使保压筒内部与真空罐内空间相连通，闭合第二开关，观察显示器读数，开始对真空罐抽气；

步骤3：当真空罐内气压降至与给定保压筒内压相等时，断开第三开关，电磁阀关闭，保压筒处于密封状态，筒内压力恒定；

步骤4：当真空罐内气压降至测试给定环境低压时，闭合第一开关，电磁拔销器回缩，压杆在拉簧作用下解除对筒盖的约束，筒盖在扭簧作用下开启，保压筒内待测设备瞬间处于测试给定环境低压中；

步骤5：结束测试，确定待测设备的变化情况。

本发明的有益效果为：

1)本发明涉及的用于研究气压骤降影响的试验装置，可通过电磁阀调节装置内部气压，模拟受测仪器、设备在不同高度空间受气压骤降的影响；

2)本发明涉及的用于研究气压骤降影响的试验装置，运行时无需润滑剂，广泛适用于各类真空罐。

3)本发明方法简单，适用于不同压力下的测试，具有潜在的工业应用价值。

本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为一种用于研究气压骤降影响的试验装置的整体结构示意图；

图2为一种用于研究气压骤降影响的试验装置释放单元的结构示意图；

图3为一种用于研究气压骤降影响的试验装置释放单元的结构主视图。

图中，1-框架，2-缓冲垫，3-锁定钩，4-扭簧，5-筒盖转轴，6-筒盖，7-筒体，8-压杆，9-压杆转轴，10-电磁拔销器，11-拉簧，12-真空罐，13-压力变送器，14-电磁阀，15-排气，16-法兰，17-第一开关，18-第二开关，19-第三开关，20-显示器，21-释放单元，22-电源。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明的一个具体实施例，公开了一种用于研究气压骤降影响的试验装置，如图1所示，上述实验装置要在真空罐中进行测试，包括释放单元21、压力控制单元、电源22，电源22为释放单元21和压力控制单元供电，释放单元21的筒体7的底部壳体有螺孔，安装转接头，与压力控制单元的气管连接；电源22的导线分三路，经真空罐法兰穿过真空罐壳体，一路连接释放单元21的电磁拔销器10，通过控制电磁拔销器10对保压筒的开关和闭合进行控制，另外两路分别连接压力控制单元的电磁阀14和压力变送器13，其中，第一开关17控制电源22与电磁拔销器10之间的连接，第二开关18控制电源22与压力变送器13之间的连接，且在第二开关18与压力变送器13之间安装有显示器20；第三开关19控制电磁阀14与电源22之间的连接。

释放单元21包括保压筒、锁盖机构和底座，如图2、3所示，其中，保压筒安装于底座上，锁盖机构用于控制保压筒的开启与闭合；保压筒用于在筒外形成低压环境的过程中使筒内保持给定压力，并在锁盖机构解除约束后实现筒盖6开启。

保压筒包括筒体7、密封环、筒盖6、筒盖转轴5、扭簧4和管路接头，筒盖6通过筒盖转轴5与筒体7相连，同时，筒盖6与筒体7之间密封相连，管路接头用于实现保压筒与压力控制单元的连接；

筒体7为上端开口的圆柱体空腔结构，在筒体7的筒口和筒底处分别设有突沿，在筒口突沿的一侧焊接2个用于安装筒盖6的带有轴孔的纵向突台，在筒口突沿的另一侧焊接1个用于安装压杆的带有轴孔的横向凸台，筒口突沿上开有用于安装密封环的凹槽；筒底突沿设有用于连接框架1的孔，孔的个数并没有实际个数的限制，只要能保证筒体7固定在框架1上即可；

筒盖6的主体为圆盘结构，在筒盖6的顶部焊接2个用于与筒体7连接的带有轴孔的凸台，凸台间焊接横梁；筒盖转轴5穿过筒体7的筒口突沿纵向凸台轴孔与筒盖凸台轴孔，连接筒体7与筒盖6；

扭簧4套在筒盖转轴5上，扭簧4的两根扭臂分别抵住筒体筒口突沿和筒盖横梁；扭簧4的作用是提供开盖力矩，结构简单可靠。

管路接头通过筒体7底部螺孔连接至筒体7内部；管路接头是标准件，一端为外螺纹，通过筒体7底部螺孔连接至筒体7内部，另一端可连接压力控制单元的气管。

值得注意的，筒体7、筒盖转轴5的材质均为碳钢，这样能够有效降低成本；扭簧4的材质为弹簧钢；筒盖6的材质为铝合金，使用铝合金能够减轻重量；密封环材质为硅胶，因为硅胶密封圈较软，密封性能好，环境适应性好；本实施例中筒体7的内径为200mm，壁厚为5mm，理论上可以承受一个大气压以上的内压，但为安全起见，在测试过程中不会使用如此高的压力，本实施例中筒体的内径并不仅限于此，可以根据实际情况进行大小的控制；锁盖机构包括压杆8、压杆转轴9、拉簧11、电磁拔销器10，锁盖机构的压杆8通过压杆转轴9与保压筒筒体7连接，锁盖机构用于在保压筒外形成低压环境的过程中压紧筒盖6，使保压筒内保持给定压力，并在接到开盖信号后解除对筒盖6的约束；

压杆8分为压杆前端、压杆中部和压杆尾部三个部分，压杆中部的一端与压杆前端相连，另一端与压杆尾部相连；压杆前端为叉型结构或者为U型结构，在压杆前端的叉型或U型的端部开有螺孔，在螺孔中安装用于调节筒盖6密封程度的螺钉，螺钉用于顶住筒盖6上表面，并未拧进到筒盖6内部；压杆中部开有轴孔，压杆转轴9穿过筒体7筒口突沿横向凸台轴孔与压杆中部轴孔，连接筒体7与压杆8；压杆尾部开有孔，用于安装拉簧11，拉簧11的两端分别勾住压杆尾部孔与筒体7筒底突沿的孔；电磁拔销器10安装在框架1上，当压杆8压紧筒盖6时，电磁拔销器10限制压杆8的位置，确保保压筒的密封。

底座包括框架1、缓冲垫2、锁定钩3，锁定钩3嵌入在缓冲垫2中，缓冲垫2位于框架1与筒体筒口突沿之间；底座用于为释放单元各机构提供支撑，并在筒盖开启后对筒盖进行缓冲与锁定，减小开盖过程的冲击；

框架1由方钢焊接而成，分为底框、大立柱、小立柱三部分；底框由四个方框焊接成口字型结构，底框用于安装保压筒与电磁拔销器10，保压筒通过筒体底部的突沿固定于底框上，方钢上开有孔；大立柱位于底框的一侧边缘，大立柱用于安装缓冲垫，以降低开盖时筒盖6对筒体7的冲击；小立柱位于底框的另一侧，与大立柱相对，小立柱用于防止电磁拔销器10的铁芯脱出；缓冲垫2为L型橡胶垫层叠而成，卡在框架大立柱和筒体筒口突沿之间；锁定钩3为一端带钩的金属片，嵌在缓冲垫中，在筒盖6开启后用于约束筒盖6。

本实施例中所使用的方钢为标准型材，底框采用方钢焊接而成，能够节省工时，此外，方钢的孔洞便于将本发明装置安装在真空罐内；方钢上的孔也便于使用绳子进行捆绑固定。本实施例使用方钢能够减小结构因压力变化产生的应力，或者由于口字型结构的通透性使得压强变化对结构本身的影响降到最小。

压力控制单元包括压力变送器13、显示器20、电磁阀14及相应管路，压力变送器13与显示器20相串联，并通过第二开关18与电源相连，电磁阀14与第三开关19串联后与压力变送器13的管路相并联；压力控制单元用于测量、控制保压筒内部压力；在释放单元筒体7底部设有螺孔，用于安装转接头的一端，转接头的另一端连接气管，气管通过三通分为两路，一路连接压力变送器13，另一路连接电磁阀14；压力变送器13的信号通过导线传至显示器，显示器位于真空罐外，导线经真空罐法兰穿过真空罐壳体，连接至显示器；电磁阀14的供电导线也是经真空罐法兰穿过真空罐壳体，连接至真空罐外的开关。

电源22用于为释放单元、压力控制单元提供工作所需能量。

值得注意的，本发明一种用于研究气压骤降影响的试验装置的工作原理为：将本发明装置放置于真空罐内，保压筒中放置受测仪器、设备；关闭筒盖，锁盖机构压紧筒盖；真空罐抽气至给定低压；输入开盖信号，电磁拔销器回缩，压杆在拉簧作用下解除对筒盖约束，筒盖在扭簧作用下开启，设备瞬间进入低压环境，筒盖与缓冲垫碰撞，并被锁定钩约束。

一种用于研究气压骤降影响的试验方法，具体包括以下步骤：

步骤1：将待测设备放入保压筒筒体7内，关闭筒盖6，调节压杆8，确保密封圈被压紧，调节电磁拔销器10对压杆8进行限制；

步骤2：闭合第三开关19，电磁阀14开启，使保压筒内部与真空罐12内空间相连通，闭合第二开关18，持续观测显示器20读数，开始对真空罐12抽气；

步骤3：当真空罐12内气压降至试验给定保压筒内压时，断开第三开关19，电磁阀14关闭，保压筒处于密封状态，保持筒内恒定压力；

步骤4：当真空罐12内气压降至试验给定环境低压时，闭合第一开关17，电磁拔销器10回缩，压杆8在拉簧11作用下解除对筒盖6的约束，筒盖6在扭簧4作用下开启，保压筒内待测设备瞬间处于试验给定环境低压中；

步骤5：结束测试，确定待测设备的变化情况。

综上所述，本发明提供了一种用于研究气压骤降影响的试验装置及试验方法，通过电磁阀调节试验装置内部气压，模拟受测仪器、设备在不同高度空间受气压骤降的影响，以便于对处于不同高度空间的设备进行设计；同时，本发明运行时无需润滑剂，广泛适用于各类真空罐。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于研究气压骤降影响的试验方法，其特征在于，所述方法的试验装置包括释放单元、压力控制单元和电源；所述释放单元包括保压筒、锁盖机构和底座；所述压力控制单元包括压力变送器和电磁阀；所述保压筒包括筒体、筒盖和筒盖转轴；所述锁盖机构包括压杆、电磁拔销器和拉簧；所述电源分别与所述释放单元和所述压力控制单元相连，所述压力控制单元与所述释放单元相连；试验装置要在真空罐中进行测试，所述释放单元与所述压力控制单元放置在真空罐内；所述电源通过第一开关与所述释放单元相连，所述电源依次通过第二开关、显示器与所述压力变送器相连，所述电源通过第三开关与所述电磁阀相连；筒体底部设有螺孔，用于安装转接头的一端，转接头的另一端连接气管，气管通过三通分为两路，一路连接压力变送器，另一路连接电磁阀；电磁阀的供电导线经真空罐法兰穿过真空罐壳体，连接至真空罐外的第三开关；

所述试验方法具体包括以下步骤：

步骤1：将待测设备放入保压筒筒体内，关闭筒盖，调节压杆，调节电磁拔销器对压杆的位置进行限制，确保保压筒的密封；

步骤2：闭合第三开关，电磁阀开启，使保压筒内部与真空罐内空间相连通，闭合第二开关，观察显示器读数，开始对真空罐抽气；

步骤3：当真空罐内气压降至与给定保压筒内压相等时，断开第三开关，电磁阀关闭，保压筒处于密封状态，筒内压力恒定；

步骤4：当真空罐内气压降至测试给定环境低压时，闭合第一开关，电磁拔销器回缩，压杆在拉簧作用下解除对筒盖的约束，筒盖在扭簧作用下开启，保压筒内待测设备瞬间处于测试给定环境低压中；

步骤5：结束测试，确定待测设备的变化情况。

2.根据权利要求1所述的一种用于研究气压骤降影响的试验方法，其特征在于，所述电源放置在真空罐外，所述电源与所述释放单元、所述压力控制单元之间通过线路连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于研究气压骤降影响的试验方法，其特征在于，所述保压筒与所述锁盖机构均固定于所述底座上，所述锁盖机构控制所述保压筒的开启与闭合，所述保压筒的内部通过管路与所述压力控制单元相连。

4.根据权利要求3所述的一种用于研究气压骤降影响的试验方法，其特征在于，所述筒盖通过所述筒盖转轴与所述筒体相连。

5.根据权利要求4所述的一种用于研究气压骤降影响的试验方法，其特征在于，所述电磁拔销器通过所述压杆控制所述筒盖与所述筒体的开启与闭合，所述拉簧的一端与所述压杆的底端相连，所述拉簧的另一端与所述筒体的底端相连。

6.根据权利要求5所述的一种用于研究气压骤降影响的试验方法，其特征在于，所述压杆上开有轴孔，所述筒体上设置有带有轴孔的横向凸台，压杆转轴穿过所述筒体上横向凸台轴孔与所述压杆的轴孔，连接所述筒体与所述压杆。

7.根据权利要求3所述的一种用于研究气压骤降影响的试验方法，其特征在于，所述底座包括框架、缓冲垫和锁定钩，所述锁定钩嵌入所述缓冲垫的内部，所述缓冲垫位于所述框架上。

8.根据权利要求7所述的一种用于研究气压骤降影响的试验方法，其特征在于，所述框架包括底框、大立柱和小立柱，所述大立柱位于所述底框的一侧，所述缓冲垫安装于所述大立柱与所述筒体之间，所述小立柱位于所述底框的另一侧，并位于所述电磁拔销器的一侧。

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