CN110779725A - 一种通过旋转耙防止探头结冰的测压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及结冰风洞测压技术领域，公开了一种通过旋转耙防止探头结冰的测压装置，包括带有测压探头的测压耙，测压耙为中空且带有空心轴的桨形结构，测压耙的中空结构与空心轴的空腔连通；还包括安装于进气道外表面的驱动定位装置，驱动定位装置的转轴与测压耙的空心轴驱动连接。本发明在进行进气道结冰试验时，通过驱动定位装置将测压耙旋转至测压探头背朝来流方向并定位，以防止测压探头发生结冰现象，并保证气流不对测压耙的转动角度造成影响；进行进气道测压试验时，使测压探头正对来流方向测量压力及其分布，避免测压耙及相关零部件的多次拆装，降低多次拆装对进气道造成损坏，减少相关人员在低温环境下的工作时间及提升试验效率。

Description

一种通过旋转耙防止探头结冰的测压装置
技术领域
本发明涉及结冰风洞测压技术领域，具体涉及一种通过旋转耙防止探头结冰的测压装置。
背景技术
在测量发动机进气道结冰模拟试验中，经常会用到测压耙，以测量流场压力。然而通常所用的测压耙是将耙体固定连接在进气道外表面，测压探头内径通常小于1mm，一般的防除冰方法很难有效防止探头出现结冰现象。因此，试验中有效的办法是，进行结冰试验前，拆除固定的测压耙，并用盖板堵住安装孔，结冰试验完成后，安装测压耙，以进行测压试验。这样一来，测压耙的反复拆装会占用一定的试验时间，拆装可能会造成模型的损坏和探头的弯折甚至折断，增加相关人员在低温环境的工作时间，降低了试验效率。
发明内容
基于以上问题，本发明提供一种通过旋转耙防止探头结冰的测压装置，在进行进气道结冰试验时，通过驱动定位装置将测压耙旋转至测压探头背朝来流方向并定位，以防止测压探头发生结冰现象，并保证气流不对测压耙的转动角度造成影响；进行进气道测压试验时，使测压探头正对来流方向测量压力及其分布，避免测压耙及相关零部件的多次拆装，降低多次拆装对进气道造成损坏，减少相关人员在低温环境下的工作时间及提升试验效率。
为解决以上技术问题，本发明提供了一种通过旋转耙防止探头结冰的测压装置，包括设置于进气道内的带有多个测压探头的测压耙，测压耙为中空且带有空心轴的桨形结构，测压探头安装于测压耙的同一侧，且测压探头与测压耙的桨形面相平行，空心轴沿测压耙的长度方向设置于测压耙一端，测压耙的中空结构与空心轴的空腔连通；还包括安装于进气道外表面的连接板，连接板上固定有用于驱动空心轴旋转并进行定位的驱动定位装置，驱动定位装置的转轴穿过连接板与进气道并伸入进气道内，驱动定位装置的转轴与测压耙的空心轴同轴驱动连接。
进一步地，驱动定位装置包括伺服电机和带有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器，蜗轮蜗杆减速器的转轴为空心蜗轮轴，伺服电机的输出轴与蜗轮蜗杆减速器的蜗杆轴同轴驱动连接，空心蜗轮轴的输出端伸入进气道内并与测压耙的空心轴同轴驱动连接。
进一步地，空心蜗轮轴为阶梯轴结构，空心蜗轮轴的输出端为上下平行的腰形孔，空心轴与空心蜗轮轴的连接端与腰形孔相匹配；空心蜗轮轴连接空心轴的位置设置有垂直于腰形孔平面的紧定螺钉孔。
进一步地，空心蜗轮轴在远离其输出端的端头为半圆形轴端，空心蜗轮轴同轴固定连接有绕线卷筒，绕线卷筒为法兰形结构，绕线卷筒的法兰凸缘一侧与半圆形轴端固定连接；绕线卷筒的筒体侧壁沿轴向开有卡线槽，卡线槽侧壁沿径向两边各有突出的耳片，耳片上设置有一个带圆形螺母的圆形钉头螺栓。
进一步地，蜗轮蜗杆减速器的壳体上固定连接有绕线卷筒的保护盖，保护盖位于靠近半圆形轴端对应的蜗轮蜗杆减速器壳体上，保护盖的中轴线与绕线卷筒的中轴线位于统一直线上，保护盖的侧壁开设有可供测压探头穿出的开口。
进一步地，连接板为一面利用沉头螺孔与蜗轮蜗杆减速器的壳体连接，另一面利用连接孔与进气道连接。
进一步地，测压探头为六角螺纹探头，六角螺纹探头包括探测杆和安装于探测杆近端的中空六角螺栓，测压耙在安装测压探头的位置设置有多个通孔，通孔内壁设置有与中空六角螺栓相匹配的内螺纹；中空六角螺栓与通孔边缘接触位置设置有密封圈。
进一步地，空心轴与测压耙的连接处位于测压耙上远离测压探头方向的2/3处；测压耙在与空心轴相连接的位置设置有连通测压耙内腔与空心轴内腔的圆形孔。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)在进行进气道结冰试验时，通过驱动定位装置将测压耙旋转至测压探头背朝来流方向并定位，以防止测压探头发生结冰现象，并保证气流不对测压耙的转动角度造成影响；进行进气道测压试验时，使测压探头正对来流方向测量压力及其分布，避免测压耙及相关零部件的多次拆装，降低多次拆装对进气道造成损坏，减少相关人员在低温环境下的工作时间及提升试验效率。
2)采用了六角螺纹探头，发现探头出现弯曲或折断时，可对其进行更换，避免因此造成的数据采集错误和试验进度的延误。
3)采用了伺服电机-蜗轮蜗杆减速器-测压耙的运动传递方案，可以精确的控制测压耙的旋转角度，并将其固定在某一位置。
4)测压探头的导线穿过空心蜗轮轴内部，并且管线接头位于空心轴内部，避免了外部装卸对接头的损坏。
5)采用了绕线卷筒，测压耙旋转的同时，缠绕在绕线卷筒的导线随着测压耙旋转而缠紧和松脱避免了空心轴扭转过大将导线绷紧使导线对测压探头产生拉力，规避了导线将测压探头拉变形的问题。
附图说明
图1为实施例中一种通过旋转耙防止探头结冰的测压装置的立体结构图；
图2为实施例中测压耙的结构示意图；
图3为实施例中空心蜗轮轴的结构示意图；
图4为实施例中绕线卷筒的立体结构图；
图5为实施例中保护盖的立体结构图；
图6为实施例中测压探头的剖视结构图；
图7为实施例中测压探头的立体结构图；
其中：1、测压探头；2、测压耙；3、空心轴；4、连接板；5、伺服电机；6、蜗轮蜗杆减速器；7、空心蜗轮轴；8、腰形孔；9、半圆形轴端；10、绕线卷筒；11、卡线槽；12、耳片；13、保护盖；14、开口；15、六角螺栓。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例：
参见图1和图2，一种通过旋转耙防止探头结冰的测压装置，包括设置于进气道内的带有多个测压探头1的测压耙2，测压耙2为中空且带有空心轴3的桨形结构，测压探头1安装于测压耙2的同一侧，且测压探头1与测压耙2的桨形面相平行，空心轴3沿测压耙2的长度方向设置于测压耙2一端，测压耙2的中空结构与空心轴3的空腔连通；还包括安装于进气道外表面的连接板4，连接板4上固定有用于驱动空心轴3旋转并进行定位的驱动定位装置，驱动定位装置的转轴穿过连接板4与进气道并伸入进气道内，驱动定位装置的转轴与测压耙2的空心轴3同轴驱动连接。
在本实施例中，测压耙2是由耙体和设置于耙体侧面的多个测压探头1组成，耙体为桨形结构，耙体内部为腰形中空结构，内部空间用于布置测压探头1的管线；测压探头1的导线依次从空心轴3、驱动定位装置穿出后连接至数据处理器。连接板4为开有圆孔平板，选用不锈钢304作为材料，用于连接进气道和驱动定位装置。本实施例中连接板4为一面利用沉头螺孔与蜗轮蜗杆减速器6的壳体连接，另一面利用连接孔与进气道连接。在进行进气道结冰试验前，通过驱动定位装置将测压耙2旋转至测压探头1背朝来流方向并定位，以防止测压探头1发生结冰现象，并保证气流不对测压耙2的转动角度造成影响；进行进气道测压试验时，旋转测压探头1正对来流方向测量压力及其分布，避免测压耙2及相关零部件的多次拆装，降低多次拆装对进气道造成损坏，减少相关人员在低温环境下的工作时间及提升试验效率。
参见图1、图3、图4和图5，驱动定位装置包括伺服电机5和带有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器6，蜗轮蜗杆减速器6的转轴为空心蜗轮轴7，测压探头1的导线有空心蜗轮轴7的中空内腔中穿出，由于测压探头1的导线穿过空心蜗轮轴7内部，并且可以使导线接头位于空心轴3内部，避免了外部装卸对接头的损坏；伺服电机5的输出轴与蜗轮蜗杆减速器6的蜗杆轴同轴驱动连接，空心蜗轮轴7的输出端伸入进气道内并与测压耙2的空心轴3同轴驱动连接。伺服电机5可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象，伺服电机5转子转速受输入信号控制，并能快速反应，把所收到的电信号转换成转轴上的角位移或角速度输出，可控制速度，位置精度非常准确。带有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器6能够在测压耙2转动到对应的位置后，其具体原理是因为蜗轮蜗杆减速器6的蜗杆转动时可以轻易转动蜗轮；当蜗杆停止转动时，蜗轮给蜗杆一个反向滑力，不能使蜗杆反向滚动，所以具有较强的自锁能力。在伺服电机5转轴没有输出的情况下，蜗轮蜗杆减速器6可实现对测压耙2的位置进行锁定。在进行进气道测压试验时，通过伺服电机5驱动蜗轮蜗杆减速器6旋转测压耙2，以致测压探头1正对来流方向，同时蜗轮-蜗杆形成自锁，保证探头方向。进行进气道结冰试验时，将测压耙2旋转，使探头背朝来流方向，形成自锁，保证气流不对测压耙2的转动角度造成影响，以防止探头发生结冰现象。
空心蜗轮轴7为阶梯轴结构，空心蜗轮轴7的输出端为上下平行的腰形孔8，空心轴3与空心蜗轮轴7的连接端与腰形孔8相匹配；空心蜗轮轴7连接空心轴3的位置设置有垂直于腰形孔8平面的紧定螺钉孔。通过腰形孔8使空心轴3与空心蜗轮轴7异型同轴连接，保证空心蜗轮轴7对空心轴3的驱动，同时采用紧定螺钉穿入紧定螺钉孔实现将空心轴3与空心蜗轮轴7固定连接，防止滑动脱落。
空心蜗轮轴7在远离其输出端的端头为半圆形轴端9，空心蜗轮轴7同轴固定连接有绕线卷筒10，绕线卷筒10为塑料制得的法兰形结构，绕线卷筒10的法兰凸缘一侧与半圆形轴端9固定连接；绕线卷筒10的筒体侧壁沿轴向开有卡线槽11，卡线槽11侧壁沿径向两边各有突出的耳片12，耳片12上设置有一个带圆形螺母的圆形钉头螺栓。蜗轮蜗杆减速器6的壳体上固定连接有绕线卷筒10的保护盖13，保护盖13位于靠近半圆形轴端9对应的蜗轮蜗杆减速器6壳体上，保护盖13的中轴线与绕线卷筒10的中轴线位于统一直线上，保护盖13的侧壁开设有可供测压探头1穿出的开口14。测压探头1的导线穿出空心蜗轮轴7后，由绕线卷筒10侧壁的卡线槽11穿出，卡线槽11两侧的耳片12上的圆形钉头螺栓拧紧后可将导线固定在卡线槽11内，空心蜗轮轴7转动过程中不会对导线产生影响；穿出卡线槽11的导线在绕线卷筒10的侧壁缠绕数圈后，导线端头由保护盖13的开口14处穿出，穿出保护盖13的导线端头与数据处理器电性连接。在测压耙2旋转的同时，缠绕在绕线卷筒10的导线随着测压耙2旋转而缠紧和松脱避免了空心轴3扭转过大将导线绷紧使导线对测压探头1产生拉力，规避了导线将测压探头1拉变形的问题。
参见图1、图2、图3、图6和图7，测压探头1为六角螺纹探头，六角螺纹探头包括探测杆和安装于探测杆近端的中空六角螺栓15，测压耙2在安装测压探头1的位置设置有多个通孔，通孔内壁设置有与中空六角螺栓15相匹配的内螺纹；中空六角螺栓15与通孔边缘接触位置设置有密封圈。测压耙2耙体前缘开有螺纹孔，用于旋入六角螺纹探头，六角螺栓15选用不锈钢304作为材料。在发现探头出现弯曲或折断时，可旋出六角螺栓15对其进行测压探头1的更换，避免因此造成的数据采集错误和试验进度的延误。
空心轴3与测压耙2的连接处位于测压耙2上远离测压探头1方向的2/3处，使空心轴3的中轴线不与测压耙2耙体长度方向中心轴重合，在进行进气道结冰试验时，气流不会带动测压耙2旋转，且结冰试验时测压探头1始终背向来流方向，进一步保证气流不对测压耙2的转动角度造成影响；测压耙2在与空心轴3相连接的位置设置有连通测压耙2内腔与空心轴3内腔的圆形孔，测压探头1的导线由圆孔穿入空心轴3。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种通过旋转耙防止探头结冰的测压装置，其特征在于：包括设置于进气道内的带有多个测压探头(1)的测压耙(2)，所述测压耙(2)为中空且带有空心轴(3)的桨形结构，所述测压探头(1)安装于测压耙(2)的同一侧，且所述测压探头(1)与测压耙(2)的桨形面相平行，所述空心轴(3)沿所述测压耙(2)的长度方向设置于测压耙(2)一端，测压耙(2)的中空结构与空心轴(3)的空腔连通；还包括安装于进气道外表面的连接板(4)，所述连接板(4)上固定有用于驱动空心轴(3)旋转并进行定位的驱动定位装置，所述驱动定位装置的转轴穿过连接板(4)与进气道并伸入进气道内，所述驱动定位装置的转轴与测压耙(2)的空心轴(3)同轴驱动连接。
2.根据权利要求1所述的旋转耙防止探头结冰的测压装置，其特征在于：所述驱动定位装置包括伺服电机(5)和带有自锁功能的蜗轮蜗杆减速器(6)，所述蜗轮蜗杆减速器(6)的转轴为空心蜗轮轴(7)，所述伺服电机(5)的输出轴与蜗轮蜗杆减速器(6)的蜗杆轴同轴驱动连接，所述空心蜗轮轴(7)的输出端伸入进气道内并与测压耙(2)的空心轴(3)同轴驱动连接。
3.根据权利要求2所述的旋转耙防止探头结冰的测压装置，其特征在于，所述空心蜗轮轴(7)为阶梯轴结构，所述空心蜗轮轴(7)的输出端为上下平行的腰形孔(8)，所述空心轴(3)与空心蜗轮轴(7)的连接端与腰形孔(8)相匹配；所述空心蜗轮轴(7)连接空心轴(3)的位置设置有垂直于腰形孔(8)平面的紧定螺钉孔。
4.根据权利要求2所述的旋转耙防止探头结冰的测压装置，其特征在于，所述空心蜗轮轴(7)在远离其输出端的端头为半圆形轴端(9)，所述空心蜗轮轴(7)同轴固定连接有绕线卷筒(10)，所述绕线卷筒(10)为法兰形结构，绕线卷筒(10)的法兰凸缘一侧与半圆形轴端(9)固定连接；绕线卷筒(10)的筒体侧壁沿轴向开有卡线槽(11)，卡线槽(11)侧壁沿径向两边各有突出的耳片(12)，耳片(12)上设置有一个带圆形螺母的圆形钉头螺栓。
5.根据权利要求4所述的旋转耙防止探头结冰的测压装置，其特征在于：所述蜗轮蜗杆减速器(6)的壳体上固定连接有绕线卷筒(10)的保护盖(13)，所述保护盖(13)位于靠近半圆形轴端(9)对应的蜗轮蜗杆减速器(6)壳体上，所述保护盖(13)的中轴线与绕线卷筒(10)的中轴线位于统一直线上，所述保护盖(13)的侧壁开设有可供测压探头(1)穿出的开口(14)。
6.根据权利要求2所述的旋转耙防止探头结冰的测压装置，其特征在于，所述连接板(4)为一面利用沉头螺孔与蜗轮蜗杆减速器(6)的壳体连接，另一面利用连接孔与进气道连接。
7.根据权利要求1-6任意一项所述的旋转耙防止探头结冰的测压装置，其特征在于：所述测压探头(1)为六角螺纹探头，所述六角螺纹探头包括探测杆和安装于探测杆近端的中空六角螺栓(15)，所述测压耙(2)在安装测压探头(1)的位置设置有多个通孔，所述通孔内壁设置有与所述中空六角螺栓(15)相匹配的内螺纹；所述中空六角螺栓(15)与通孔边缘接触位置设置有密封圈。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的旋转耙防止探头结冰的测压装置，其特征在于：空心轴(3)与测压耙(2)的连接处位于测压耙(2)上远离测压探头(1)方向的2/3处；所述测压耙(2)在与空心轴(3)相连接的位置设置有连通测压耙(2)内腔与空心轴(3)内腔的圆形孔。
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