CN111060278A - 一种旋转驱动装置及风洞隔离门 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋转驱动装置及风洞隔离门，涉及风洞试验装置技术领域，该旋转驱动装置包括驱动臂，其第一端套设固定于门轴，门轴固定于旋转门体中心；第一液压缸与驱动臂铰接；第二液压缸与驱动臂铰接；第一液压缸和第二液压缸位于旋转门体的同一侧，且上下布置于门轴两侧；第一液压缸和第二液压缸交替驱动；以第一液压缸伸出至极限时，门轴为初始状态，当第二液压缸伸出至极限时，门轴由初始状态沿轴向旋转180°；当第一液压缸和第二液压缸伸出长度相同时，门轴由初始状态沿轴向旋转90°。本发明，通过第一液压缸和第二液压缸的配合，可产生较大的驱动力矩，通过驱动臂带动门轴转动，进而控制旋转门体绕门轴轴线旋转180°。

Description

一种旋转驱动装置及风洞隔离门

技术领域

本发明涉及风洞试验装置技术领域，具体涉及一种旋转驱动装置及风洞隔离门。

背景技术

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动或摆动运动的液压执行元件。对于旋转角度较大且所需驱动力较大的旋转部件，需要液压缸输出较大的驱动力。在液压系统工作压力一定时，所需的液压缸直径就会较大，导致液压缸不仅占用安装位置较大，且控制旋转过程中，所需的操作空间也随之增大。

风洞实验指在风洞中安置飞行器或其他物体模型，研究气体流动及其与模型的相互作用。风洞在试验段的上、下游适当位置需要设置隔离门，以便于在关闭隔离门后，将风洞局部区域恢复到正常大气压力，使工作人员可在风洞处于增压或降压状态时进入试验段。现有的平开式隔离门在开启和关闭时均需要较大的驱动力，操作不便。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷之一，本发明的目的在于提供一种旋转驱动装置及风洞隔离门，可产生较大的驱动力矩，并控制旋转门体旋转180°。

本发明第一方面提供一种旋转驱动装置，用于驱动隔离门的旋转门体转动，其包括：

驱动臂，其第一端套设固定于门轴，上述门轴固定于上述旋转门体中心；

第一液压缸，其驱动端与上述驱动臂的第二端铰接；

第二液压缸，其驱动端与上述驱动臂的第二端铰接；

上述第一液压缸和第二液压缸位于上述旋转门体的同一侧，且上下布置于上述门轴两侧；

上述第一液压缸和第二液压缸交替驱动；以第一液压缸伸出至极限时，上述门轴为初始状态，当上述第二液压缸伸出至极限时，上述门轴由初始状态沿轴向旋转180°；当上述第一液压缸和第二液压缸伸出长度相同时，上述门轴由初始状态沿轴向旋转90°。

基于第一方面，在可能的实施例中，上述第一液压缸和驱动臂之间的旋转轴线与上述第二液压缸和驱动臂之间的旋转轴线重合。

基于第一方面，在可能的实施例中，上述第一液压缸的驱动端设有第一销轴孔，上述第二液压缸的驱动端设有第二销轴孔，上述驱动臂的第二端两侧分别设有第一销轴和第二销轴，上述第一销轴与第一销轴孔旋转配合，上述第二销轴与第二销轴孔旋转配合。

基于第一方面，在可能的实施例中，上述第一液压缸的固定端与第二液压缸的固定端之间的间距大于上述驱动臂第二端的旋转直径。

基于第一方面，在可能的实施例中，上述第一液压缸的固定端与第一连接铰座铰接，上述第二液压缸的固定端与第二连接铰座铰接。

基于第一方面，在可能的实施例中，上述第一液压缸和第二液压缸均包括缸体，上述缸体内设有活塞和活塞杆，上述活塞杆一端与活塞固定连接，另一端伸出上述缸体，上述活塞将缸体分为有杆腔和无杆腔；

上述有杆腔与无杆腔分别与液压站连通。

本发明第二方面提供一种具有上述旋转驱动装置的风洞隔离门，其包括：

壳体，其内设有内流道结构和外流道结构，上述内流道结构和外流道结构之间形成容置腔体，上述内流道结构形成有内流道，上述外流道结构形成有与内流道对应的外流道；

旋转门体，其设置于上述容置腔体内，上述旋转门体的中心设有门轴，上述门轴两端分别通过轴承设置于上述内流道结构和外流道结构上；上述旋转门体位于门轴一侧开设有流道孔；

上述旋转驱动装置设置于上述内流道结构或上述外流道结构上，用于驱动上述旋转门体转动；

当上述第一液压缸伸出至极限时，上述旋转门体旋转至开启极限位置，上述流道孔与上述内流道和外流道连通对齐；当上述第二液压缸伸出至极限时，上述旋转门体旋转至关闭极限位置，上述流道孔与上述内流道和外流道不连通。

基于第二方面，在可能的实施例中，上述内流道结构靠近旋转门体的一侧设有第一充气围带，上述第一充气围带绕上述内流道的边缘一圈；

上述外流道结构靠近旋转门体的一侧设有第二充气围带，上述第二充气围带绕外流道的边缘一圈。

基于第二方面，在可能的实施例中，上述旋转门体呈圆形，其边缘设有凸台，上述凸台、门轴和流道孔中心位于同一直线上；

上述容置腔体内壁设有分别与凸台相适配的第一止挡部和第二止挡部，上述第一止挡部和第二止挡部分别设置于上述旋转门体两侧，且沿旋转门体径向设置；

当上述旋转门体旋转至开启极限位置时，上述第一止挡部与凸台配合抵接；

当上述旋转门体旋转至关闭极限位置时，上述第二止挡部与凸台配合抵接。

基于第二方面，在可能的实施例中，上述第一止挡部和第二止挡部的端面均设有与上述凸台适配的接触面。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明的旋转驱动装置，第一液压缸和第二液压缸交替驱动，通过第一液压缸和第二液压缸的配合，可产生较大的驱动力矩，通过驱动臂带动门轴转动，进而控制旋转门体绕门轴轴线旋转180°。

(2)本发明的旋转驱动装置，第一液压缸和驱动臂之间的旋转轴线与第二液压缸和驱动臂之间的旋转轴线重合，以避免由于两条旋转轴线不重合造成的对两个液压缸伸出的限制，保证两个液压缸和驱动臂的连接可靠性，进一步增加驱动力矩，缩短驱动时间。

(3)本发明的风洞隔离门，通过将旋转门体设置于壳体的容置腔体内，以旋转该旋转门体的方式，控制流道孔与上述内流道和外流道连通与否，进而实现隔离门的开启和关闭功能，不仅结构紧凑，相对于直线运动，旋转门体的旋转运动更易于操控，且运行更稳定，有利于减小隔离门与风洞主体流道的对接阶差，提高对接精度，进而提高试验数据的精度。

(4)本发明的风洞隔离门，通过在容置腔体内壁设置第一止挡部和第二止挡部，可限制旋转门体的旋转范围，并对旋转门体进行精确定位。

附图说明

图1为本发明实施例中旋转驱动装置的安装示意图；

图2为本发明实施例中门轴正转的示意图；

图3为本发明实施例中门轴反转的示意图；

图4为本发明实施例中风洞隔离门的开启状态示意图；

图5为图4中A的放大示意图；

图6为图5中B的放大示意图；

图7为本发明实施例中壳体的结构示意图；

图8为本发明实施例中旋转门体旋转至开启极限位置的示意图；

图9为本发明实施例中旋转门体旋转至关闭极限位置的示意图；

图10为本发明实施例中风洞隔离门的关闭状态示意图。

附图标记：

1-壳体，11-内流道结构，111-内流道，12-外流道结构，121-外流道，13-容置腔体，131-第一止挡部，132-第二止挡部；

2-旋转门体，21-流道孔，22-凸台；

3-门轴；

4-第一充气围带；

5-第二充气围带，51-第二安装座；

6-旋转驱动装置，61-第一液压缸，611-第一连接铰座，62-第二液压缸，621-第二连接铰座；

7-驱动臂。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

参见图1所示，本发明提供一种旋转驱动装置的实施例，上述旋转驱动装置用于驱动隔离门的旋转门体2转动，其包括驱动臂7、第一液压缸61和第二液压缸62。

驱动臂7的第一端套设固定在门轴3上，上述门轴3固定于上述旋转门体2的中心。其中，驱动臂7与门轴3采用花键等刚性连接。

第一液压缸61的驱动端与上述驱动臂7的第二端铰接，同时，第二液压缸62的驱动端也与上述驱动臂7的第二端铰接。

上述第一液压缸61和第二液压缸62位于上述旋转门体的同一侧，且上下布置于上述门轴3的两侧。本实施例中，第一液压缸61和第二液压缸62的固定端对称设置在门轴3直径所在直线的两侧，且第一液压缸61位于第二液压缸62的下方。

上述第一液压缸61和第二液压缸62交替驱动，即当第一液压缸61通过驱动臂7驱动门轴3旋转时，第二液压缸62的驱动端随驱动臂7运动，当第二液压缸62通过驱动臂7驱动门轴3旋转时，第一液压缸61的驱动端随驱动臂7运动。

以第一液压缸61伸出至极限时，上述门轴3为初始状态，当上述第二液压缸62伸出至极限时，上述门轴3由初始状态沿轴向旋转180°；当上述第一液压缸61和第二液压缸62伸出长度相同时，上述门轴3由初始状态沿轴向旋转90°。

本实施例的旋转驱动装置，通过第一液压缸61和第二液压缸62的配合协同作业，可产生较大的驱动力矩，通过驱动臂7带动门轴3转动，进而控制旋转门体2绕门轴轴线旋转180°。

在上一个实施例的基础上，本实施例中，上述第一液压缸61和驱动臂7之间的旋转轴线与上述第二液压缸62和驱动臂7之间的旋转轴线重合，以避免由于两条旋转轴线不重合造成的对两个液压缸伸出的限制，保证两个液压缸和驱动臂7的连接可靠性，进一步增加驱动力矩，缩短驱动时间。

进一步地，上述第一液压缸61的驱动端设有第一销轴孔，上述第二液压缸62的驱动端设有第二销轴孔，上述驱动臂7的第二端的两侧分别设有第一销轴和第二销轴，上述第一销轴与第一销轴孔旋转配合，上述第二销轴与第二销轴孔旋转配合，使装置整体装配简单，连接可靠。

本实施例中，上述第一液压缸61的固定端与第二液压缸62的固定端之间的间距大于上述驱动臂7第二端的旋转直径。

在第二个实施例的基础上，本实施例中，上述第一液压缸61的固定端与第一连接铰座611铰接，上述第二液压缸62的固定端与第二连接铰座621铰接。通过第一连接铰座611为第一液压缸61提供稳定可靠的铰接支撑，通过第二连接铰座621为第二液压缸62提供稳定可靠的铰接支撑。

本实施例中，上述第一液压缸61和第二液压缸62均包括缸体，上述缸体内设有活塞和活塞杆，上述活塞杆一端与活塞固定连接，另一端伸出上述缸体。第一液压缸61的活塞杆伸出缸体的端部设有第一销轴孔，第二液压缸62的活塞杆伸出缸体的端部设有第二销轴孔。上述活塞将缸体分为有杆腔和无杆腔。

上述有杆腔与无杆腔分别与液压站连通。本实施例中，第一液压缸61和第二液压缸62均为油缸。液压站通过液压管路分别与第一液压缸61和第二液压缸62连接。

参见图2所示，以门轴3从初始状态沿轴向顺时针旋转180°为正转。

在正转过程中，首先，液压站驱动第一液压缸61拉动驱动臂7，使驱动臂7顺时针转动，同时液压站控制第二液压缸62随动，即由驱动臂7转动带动第二液压缸62的活塞杆被动运动，此时第二液压缸62的有杆腔和无杆腔均连通油箱，保证第二液压缸62内的压力平衡。

当第一液压缸61拉动驱动臂7旋转90°，即门轴3旋转90°时，第一液压缸61和第二液压缸62的活塞杆的伸出长度相同。此时，液压站切换动作，使第一液压缸61随动，即第一液压缸61的有杆腔和无杆腔均连通油箱，液压站驱动第二液压缸62推动驱动臂7，驱动臂7继续顺时针转动，直至驱动臂7带动门轴3顺时针旋转180°，完成正转过程。

参见图3所示，以门轴3从180°沿轴向逆时针旋转至初始状态为反转。

在反转过程中，首先，液压站驱动第二液压缸62拉动驱动臂7，使驱动臂7逆时针转动，同时液压站控制第一液压缸61随动，即由驱动臂7转动带动第一液压缸61的活塞杆被动运动，此时第一液压缸61的有杆腔和无杆腔均连通油箱，保证第一液压缸61内的压力平衡。

当第二液压缸62拉动驱动臂7旋转90°，即门轴3旋转90°时，第一液压缸61和第二液压缸62的活塞杆的伸出长度相同。此时，液压站切换动作，使第二液压缸62随动，即第二液压缸62的有杆腔和无杆腔均连通油箱，液压站驱动第一液压缸61推动驱动臂7，驱动臂7继续逆时针转动，直至驱动臂7和门轴3回到至初始状态，完成反转过程。

在其他实施例中，在门轴3从初始状态沿轴向旋转至30°，以及从150°旋转至180°时，第一液压缸61和第二液压缸62可一起驱动工作。

参见图4-6所示，本发明还提供一种具有上述旋转驱动装置的风洞隔离门的实施例，该风洞隔离门包括壳体1、旋转门体2和上述旋转驱动装置6。

参见图7所示，壳体1的内部设有内流道结构11和外流道结构12，上述内流道结构11和外流道结构12之间形成容置腔体13，上述内流道结构11形成有内流道111，上述外流道结构12形成有外流道121。其中，内流道111与外流道121对应设置，且二者中心对齐。

本实施例中，壳体1为固定在风洞流道上的固定部件，是隔离门的安装基础。壳体1呈圆盘形，壳体1和风洞主体外壳对接，内流道结构11和外流道结构12分别与风洞主体流道结构对接。因此，内流道111和外流道121的相对外侧均与风洞主体流道对接。

旋转门体2设置于上述容置腔体13内，上述旋转门体2的中心设有门轴3。上述门轴3两端分别通过轴承设置于上述内流道结构11和外流道结构12上。其中，门轴3与旋转门体2为刚性连接，通过门轴3支承旋转门体2，并与旋转门体2一起旋转。

上述旋转门体2位于门轴3的一侧开设有流道孔21。其中，流道孔21的两个端口形状及尺寸分别与内流道111和外流道121的端口形状及尺寸对应，以实现风洞主体流道的开启功能，同时保证流道光顺。旋转门体2位于门轴3的另一侧即为堵塞面，可实现流道的关闭功能。

上述旋转驱动装置6设置于上述内流道结构11或上述外流道结构12上。旋转驱动装置6的驱动端连接门轴3，进而驱动上述旋转门体2转动。

当旋转驱动装置6的固定端固定于内流道结构11上时，驱动臂7套设于门轴3靠近内流道结构11的一端；当旋转驱动装置6的固定端固定于上述外流道结构12上时，驱动臂7套设于门轴3靠近外流道结构12的一端。可选地，与旋转驱动装置6连接的液压站设置在风洞外。

参见图8所示，当上述第一液压缸61伸出至极限时，上述旋转门体2旋转至开启极限位置，上述流道孔21与其两侧的内流道111和外流道121连通对齐，形成风道，隔离门为开启状态。

参见图9所示，当上述第二液压缸62伸出至极限时，上述旋转门体2旋转至关闭极限位置，上述流道孔21与上述内流道111和外流道121不连通，隔离门为关闭状态。

本实施例的隔离门，通过将旋转门体2设置于壳体1的容置腔体13内，以旋转该旋转门体2的方式，控制流道孔21与上述内流道111和外流道121连通与否，进而实现隔离门的开启和关闭功能，不仅结构紧凑，相对于直线运动，旋转门体2的旋转运动更易于操控，且运行更稳定，有利于减小隔离门与风洞主体流道的对接阶差，提高对接精度，进而提高试验数据的精度。

在上述实施例的基础上，本实施例中，内流道结构11靠近旋转门体2的一侧设有第一充气围带4，上述第一充气围带4绕上述内流道111的边缘一圈。上述外流道结构12靠近旋转门体2的一侧设有第二充气围带5，上述第二充气围带5绕上述外流道121的边缘一圈。

当隔离门处于完全开启状态或完全关闭状态时，第一充气围带4和第二充气围带5进行充气膨胀，可实现旋转门体2与内流道结构11、以及旋转门体2与外流道结构12之间的密封；当隔离门状态需要改变时，将第一充气围带4和第二充气围带5进行泄气，即可解除密封，旋转上述旋转门体2。

进一步地，上述第一充气围带4通过第一安装座固定于上述内流道结构11上，上述第二充气围带5通过第二安装座51固定于上述外流道结构12上。通过第一安装座和第二安装座可分别对第一充气围带4和第二充气围带5进行固定和限位。可选地，上述第一充气围带4和第二充气围带5均采用橡胶材质制成。

本实施例中，上述旋转门体2呈圆形，且为平板结构件。旋转门体2的边缘设有凸台22，上述凸台22、门轴3和流道孔21的中心位于同一直线上。

上述容置腔体13内壁设有第一止挡部131和第二止挡部132，上述第一止挡部131和第二止挡部132均与凸台22相适配。上述第一止挡部131和第二止挡部132分别设置于旋转门体2两侧，且沿旋转门体2径向设置。

当旋转门体2旋转至开启极限位置时，第一止挡部131与凸台22配合抵接；当旋转门体2旋转至关闭极限位置时，第二止挡部132与凸台22配合抵接。通过在容置腔体13内壁设置第一止挡部131和第二止挡部132，可限制旋转门体2的旋转范围，并对旋转门体2进行精确定位。

在上述实施例的基础上，本实施例中，上述第一止挡部131和第二止挡部132的端面均设有与上述凸台22适配的接触面，当旋转门体2的凸台22旋转至与接触面接触时，凸台22到达极限位置。

本实施例中，两个轴承的外圈分别通过轴承座固定于上述内流道结构11和外流道结构12上。

参见图10所示，关闭本实施例的隔离门时，先将第一充气围带4和第二充气围带5进行泄压，解除密封，然后旋转驱动装置6启动带动旋转门体2正向旋转至关闭极限位置，第二止挡部132与凸台22配合抵接，旋转门体2的堵塞面与其两侧的内流道111和外流道121对齐，最后，第一充气围带4和第二充气围带5进行充气膨胀实现密封，隔离门关闭。

参见图4所示，开启本实施例的隔离门时，先将第一充气围带4和第二充气围带5进行泄压，解除密封，然后旋转驱动装置6启动带动旋转门体2反向旋转至开启极限位置，第一止挡部131与凸台22配合抵接，旋转门体2的流道孔21与其两侧的内流道111和外流道121对齐，最后，第一充气围带4和第二充气围带5进行充气膨胀实现密封，隔离门开启，形成风道。

本实施例的隔离门，可承受正压和负压，且通过在旋转门体上设置流道孔可保证风洞流道的截面线型，使隔离门与风洞主体流道的对接阶差小，试验数据精度高。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种旋转驱动装置，用于驱动隔离门的旋转门体(2)转动，其特征在于，其包括：

驱动臂(7)，其第一端套设固定于门轴(3)，所述门轴(3)固定于所述旋转门体(2)中心；

第一液压缸(61)，其驱动端与所述驱动臂(7)的第二端铰接；

第二液压缸(62)，其驱动端与所述驱动臂(7)的第二端铰接；

所述第一液压缸(61)和第二液压缸(62)位于所述旋转门体(2)的同一侧，且上下布置于所述门轴(3)两侧；

所述第一液压缸(61)和第二液压缸(62)交替驱动；以第一液压缸(61)伸出至极限时，所述门轴(3)为初始状态，当所述第二液压缸(62)伸出至极限时，所述门轴(3)由初始状态沿轴向旋转180°；当所述第一液压缸(61)和第二液压缸(62)伸出长度相同时，所述门轴(3)由初始状态沿轴向旋转90°。

2.如权利要求1所述的旋转驱动装置，其特征在于：所述第一液压缸(61)和驱动臂(7)之间的旋转轴线与所述第二液压缸(62)和驱动臂(7)之间的旋转轴线重合。

3.如权利要求2所述的旋转驱动装置，其特征在于：所述第一液压缸(61)的驱动端设有第一销轴孔，所述第二液压缸(62)的驱动端设有第二销轴孔，所述驱动臂(7)的第二端两侧分别设有第一销轴和第二销轴，所述第一销轴与第一销轴孔旋转配合，所述第二销轴与第二销轴孔旋转配合。

4.如权利要求3所述的旋转驱动装置，其特征在于：所述第一液压缸(61)的固定端与第二液压缸(62)的固定端之间的间距大于所述驱动臂(7)第二端的旋转直径。

5.如权利要求1所述的旋转驱动装置，其特征在于：所述第一液压缸(61)的固定端与第一连接铰座(611)铰接，所述第二液压缸(62)的固定端与第二连接铰座(621)铰接。

6.如权利要求1所述的旋转驱动装置，其特征在于：所述第一液压缸(61)和第二液压缸(62)均包括缸体，所述缸体内设有活塞和活塞杆，所述活塞杆一端与活塞固定连接，另一端伸出所述缸体，所述活塞将缸体分为有杆腔和无杆腔；

所述有杆腔与无杆腔分别与液压站连通。

7.一种具有权利要求1所述旋转驱动装置的风洞隔离门，其特征在于，其包括：

壳体(1)，其内设有内流道结构(11)和外流道结构(12)，所述内流道结构(11)和外流道结构(12)之间形成容置腔体(13)，所述内流道结构(11)形成有内流道(111)，所述外流道结构(12)形成有与内流道(111)对应的外流道(121)；

旋转门体(2)，其设置于所述容置腔体(13)内，所述旋转门体(2)的中心设有门轴(3)，所述门轴(3)两端分别通过轴承设置于所述内流道结构(11)和外流道结构(12)上；所述旋转门体(2)位于门轴(3)一侧开设有流道孔(21)；

所述旋转驱动装置(6)设置于所述内流道结构(11)或所述外流道结构(12)上，用于驱动所述旋转门体(2)转动；

当所述第一液压缸(61)伸出至极限时，所述旋转门体(2)旋转至开启极限位置，所述流道孔(21)与所述内流道(111)和外流道(121)连通对齐；当所述第二液压缸(62)伸出至极限时，所述旋转门体(2)旋转至关闭极限位置，所述流道孔(21)与所述内流道(111)和外流道(121)不连通。

8.如权利要求7所述的风洞隔离门，其特征在于：所述内流道结构(11)靠近旋转门体(2)的一侧设有第一充气围带(4)，所述第一充气围带(4)绕所述内流道(111)的边缘一圈；

所述外流道结构(12)靠近旋转门体(2)的一侧设有第二充气围带(5)，所述第二充气围带(5)绕外流道(121)的边缘一圈。

9.如权利要求7所述的风洞隔离置，其特征在于：所述旋转门体(2)呈圆形，其边缘设有凸台(22)，所述凸台(22)、门轴(3)和流道孔(21)中心位于同一直线上；

所述容置腔体(13)内壁设有分别与凸台(22)相适配的第一止挡部(131)和第二止挡部(132)，所述第一止挡部(131)和第二止挡部(132)分别设置于所述旋转门体(2)两侧，且沿旋转门体(2)径向设置；

当所述旋转门体(2)旋转至开启极限位置时，所述第一止挡部(131)与凸台(22)配合抵接；

当所述旋转门体(2)旋转至关闭极限位置时，所述第二止挡部(132)与凸台(22)配合抵接。

10.如权利要求9所述的风洞隔离门，其特征在于：所述第一止挡部(131)和第二止挡部(132)的端面均设有与所述凸台(22)适配的接触面。

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