CN111122108B - 一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气装置，该方案包括有底板、底板上设置有底板槽、以及依次设置在底板槽上的前支撑板、探管支撑板、测量单元支撑板、可移动顶板和后支撑板；前支撑板、探管支撑板、测量单元支撑板和后支撑板均固定连接在底板槽上。该装置能够同时适用于传统方向探针和一体化探针的气密性检测，能够将气动探针上所有的感压孔、静压孔全部堵住，进而能够一次性对气动探针进行气密性检测以及压力静态校准。在气动探针气密性检测或压力静态校准时，运用该装置对气动探针进行堵气，不仅能够提升气动探针气密性检测及压力静态校准的准确性与可靠性，还能降低操作难度，提高工作效率。

Description

一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气 装置

技术领域

本发明涉及风洞流场参数测量技术领域，尤其是一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气装置。

背景技术

气动探针是一种用于测量风洞中流场参数的装置。目前，风洞中的气动探针主要有传统的方向探针以及逐渐发展起来的一体化探针两种。传统的方向探针只包含一个气压探管，气压探管前端为半球形结构，半球上具有多个感压孔，靠近半球处的气压探管上还具有多个静压孔，气压探管后端具有与感压孔、静压孔相连的引压管，这种方向探针需要结合外部的压力传感器、放大器、数据采集器等来进行使用；一体化探针则是将气压探管、压力传感器、放大器、数据采集器等融为一体组成一个一体化的测量装置，该装置不仅包含一个前端的气压探管，在气压探管后端还包含一个测量单元。通常，气动探针在风洞中进行吹风试验前，需要对气动探针进行气密性检测，除此之外，对一体化探针而言，还需要进行压力静态校准。

目前，方向探针常用的气密性检测方法是人工用手堵住方向探针的感压孔、静压孔，并从方向探针后端的引压管加载固定气压，然后通过观察是否有漏气现象来判断方向探针的气密性；一体化探针的气密性检测方法也同样是人工用手堵住一体化探针的感压孔、静压孔，并从一体化探针测量单元上的气压校准接口加载固定气压，然后通过观察是否有漏气现象来判断一体化探针的气密性。一体化探针在进行压力静态校准时，同样也是人工用手堵住一体化探针的感压孔、静压孔，并从一体化探针测量单元上的气压校准接口加载符合计量检定规程的标准气压，然后，通过测量单元所采压力值与标准压力值之间的比较来实现一体化探针的压力静态校准。这种传统的气动探针气密性检测与压力静态校准的方法主要存在以下几点不足：1）人工用手去堵住气动探针的感压孔、静压孔很不可靠，通入的气体非常容易从手部位置漏出，从而导致气动探针气密性检测与压力静态校准不准确。2）由于人工用手不能一次性将气动探针上所有的感压孔、静压孔全部堵住，进而不能一次性对气动探针进行气密性检测以及压力静态校准，操作不方便，效率很低。

发明内容

本发明的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气装置的技术方案，该装置能够同时适用于传统方向探针和一体化探针的气密性检测，能够将气动探针上所有的感压孔、静压孔全部堵住，进而能够一次性对气动探针进行气密性检测以及压力静态校准。

本方案是通过如下技术措施来实现的：

一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气装置，其特征是：包括有底板、底板上设置有底板槽、以及依次设置在底板槽上的前支撑板、探管支撑板、测量单元支撑板、可移动顶板和后支撑板；前支撑板、探管支撑板、测量单元支撑板和后支撑板均固定连接在底板槽上；前支撑板和后支撑板之间设置有导向轴；前支撑板与探管支撑板之间设置有密封堵板；密封堵板、探管支撑板、测量单元支撑板和可移动顶板上均设置有通孔，并通过通孔挂在导向轴上；前支撑板与密封堵板之间通过堵板螺钉连接且堵板螺钉外部套有始终处于压缩状态的弹簧；后支撑板上设置有螺纹通孔，推顶螺钉能够通过螺纹通孔穿过后支撑板后顶在可移动顶板的后壁上。

作为本方案的优选：测量单元支撑板的顶部为U型槽结构，U型槽的底部为半圆形，半圆的直径与所用气动探针的测量单元外壳直径相同。

作为本方案的优选：可移动顶板由三块平行设置的前侧板、中部板以及后侧板组成；前侧板顶部为双U型槽结构，分为左侧U型槽与右侧U型槽，U型槽的底部为半圆形，左侧U型槽的半圆直径与所用气动探针的测量单元外壳直径相同，右侧U型槽的半圆直径比左侧U型槽的半圆直径小5mm；中部板顶部为双U型槽结构，分为左侧U型槽与右侧U型槽，U型槽的底部为半圆形，左侧U型槽的半圆直径与所用气动探针的气压探管直径相同，右侧U型槽的半圆直径比左侧U型槽的半圆直径小2mm；所述后侧板顶部为U型槽结构，U型槽的底部为半圆形，半圆的直径与所用气动探针的气压探管直径相同。

作为本方案的优选：探管支撑板的顶部为U型槽结构，U型槽的底部为半圆形，半圆的直径与所用气动探针的气压探管直径相同。

作为本方案的优选：密封堵板后端面具有一个半球形凹面，凹面的直径与所用气动探针的气压探管前端的半球直径相同。

作为本方案的优选：堵板螺钉的前段为螺纹状，后段为圆柱状。

作为本方案的优选：推顶螺钉的整段都为螺纹状，推顶螺钉的尾部为手拧式结构。

作为本方案的优选：本装置还包括有能够装配在密封堵板的半球形凹面内的半球形密封垫以及能够装配在所用气动探针的气压探管外部的密封圈座。

作为本方案的优选：密封圈座的内径与所用气动探针的气压探管直径相同，密封圈座的内部具有密封垫圈，密封垫圈的材质为橡胶；所述半球形密封垫的内径与所用气动探针的气压探管前端的半球直径相同，半球形密封垫的材质为橡胶。

作为本方案的优选：探管支撑板的U型槽半圆圆心、测量单元支撑板的U型槽半圆圆心、可移动顶板上所有的U型槽半圆圆心与密封堵板的半球形凹面球心在同一条轴线上。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该装置经过独特的结构设计，能够匹配气动探针的特殊结构，可以将气动探针上的感压孔、静压孔一次性堵住，并且牢固可靠。在气动探针进行气密性检测或压力静态校准时，运用该装置对气动探针进行堵气，不仅能够提升气动探针气密性检测及压力静态校准的准确性与可靠性，还能降低操作难度，提高工作效率。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图。

图2为方向探针气密性检测安装示意图。

图3为一体化探针气密性检测及压力静态校准安装示意图。

图中，1为底板，2为前支撑板，3为密封堵板，4为探管支撑板，5为测量单元支撑板，6为可移动顶板，7为后支撑板，8为堵板螺钉，9为导向轴，10为推顶螺钉，11为半球形密封垫，12为密封圈座，13为弹簧，14为底板槽，15为气压探管，16为测量单元，17为引压管，18为气压校准接口。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

通过图1、图2、图3能够看出，本方案的结构包括底板、前支撑板、密封堵板、探管支撑板、测量单元支撑板、可移动顶板、后支撑板、堵板螺钉、导向轴、推顶螺钉、半球形密封垫、密封圈座、弹簧。底板上布置有2条底板槽；前支撑板通过螺钉与螺帽固定于底板上；前支撑板的水平方向上布置有2个导向轴螺纹孔，垂直方向上布置有2个螺钉通孔；导向轴的一端为螺纹状，导向轴通过螺纹拧入前支撑板的导向轴螺纹孔中，导向轴的数量为2根；密封堵板、探管支撑板、测量单元支撑板、可移动顶板、后支撑板各自在水平方向上布置有2个导向轴通孔，密封堵板、探管支撑板、测量单元支撑板、可移动顶板、后支撑板通过导向轴通孔挂在导向轴上；探管支撑板、测量单元支撑板、后支撑板通过螺钉与螺帽固定于底板上；密封堵板左侧的垂直方向上布置有2个螺纹孔；堵板螺钉穿过前支撑板的螺钉通孔拧入密封堵板上的螺纹孔中，堵板螺钉的数量为2颗；前支撑板与密封堵板之间具有2个弹簧，弹簧套在堵板螺钉外部；后支撑板中间布置有一个螺纹通孔，推顶螺钉通过后支撑板上的螺纹通孔拧入后支撑板上，并顶住可移动顶板。

密封堵板右侧具有一个半球形凹面，凹面的直径与所用气动探针的气压探管前端的半球直径相同。

探管支撑板的顶部为U型槽结构，U型槽的底部为半圆形，半圆的直径与所用气动探针的气压探管直径相同。

测量单元支撑板的顶部为U型槽结构，U型槽的底部为半圆形，半圆的直径与所用气动探针的测量单元外壳直径相同。

可移动顶板由三块平行设置的前侧板、中部板以及后侧板组成为山字形结构。可移动顶板的前侧板顶部为双U型槽结构，分为左侧U型槽与右侧U型槽，U型槽的底部为半圆形，左侧U型槽的半圆直径与所用气动探针的测量单元外壳直径相同，右侧U型槽的半圆直径比左侧U型槽的半圆直径小5mm。

可移动顶板的中部板顶部为双U型槽结构，分为左侧U型槽与右侧U型槽，U型槽的底部为半圆形，左侧U型槽的半圆直径与所用气动探针的气压探管直径相同，右侧U型槽的半圆直径比左侧U型槽的半圆直径小2mm。

可移动顶板的后侧板顶部为U型槽结构，U型槽的底部为半圆形，半圆的直径与所用气动探针的气压探管直径相同。

堵板螺钉的前段为螺纹状，后段为圆柱状。

推顶螺钉的整段都为螺纹状，推顶螺钉的尾部为手拧式结构。

底板槽的垂直方向为凸字形结构，底板槽下端比上端宽，底板槽的下端用于放置六边形螺帽。

作为本方案的优选：半球形密封垫的内径与所用气动探针的气压探管前端的半球直径相同，半球形密封垫的材质为橡胶。

作为本方案的优选：密封圈座的内径与所用气动探针的气压探管直径相同，密封圈座的内部具有密封垫圈，密封垫圈的材质为橡胶。

作为本方案的优选：探管支撑板的U型槽半圆圆心、测量单元支撑板的U型槽半圆圆心、可移动顶板上所有的U型槽半圆圆心与密封堵板的半球形凹面球心在一条轴线上。

实施例1：

在跨声速风洞吹风试验前，采用本发明装置对该风洞传统的方向探针进行气密性检测。该方向探针的气压探管前端的半球直径为8mm，气压探管直径为8mm，气压探管长度为100mm，气压探管上感压孔与静压孔的孔径为0.5mm。

前支撑板放置于底板上并由螺钉与螺帽固定；两根导向轴拧入前支撑板的导向轴螺纹孔中；密封堵板、探管支撑板、测量单元支撑板、可移动顶板以及后支撑板依次从后往前挂在导向轴上；探管支撑板、测量单元支撑板以及后支撑板各自通过螺钉与螺帽固定于底板上；两个堵板螺钉穿过前支撑板的螺钉通孔后，在螺钉上套入弹簧，并拧入密封堵板左侧的螺纹孔中，保证弹簧有一定的轻微预紧力；推顶螺钉从后支撑板上的推顶螺纹孔拧入后支撑板上，并顶住可移动顶板；密封圈座穿入方向探针的气压探管上，并固定于气压探管的静压孔处；半球形密封垫套入气压探管的前端。

方向探针的气压探管前端置于密封堵板的半球形凹面处，方向探针的气压探管中部置于探管支撑板上，方向探针的气压探管尾部置于可移动顶板中部板的左侧U型槽内；拧动后端推顶螺钉推动可移动顶板向前移动，在可移动顶板轴向力的作用下，方向探针沿轴向移动，半球形密封垫在方向探针以及密封堵头的挤压下，半球形密封垫密封方向探针的气压探管感压孔；采用标准压力源从方向探针的气压探管后端的引压管加载固定气压，并观察压力值稳定情况，如果压力值稳定则表示方向探针气密性好，如果压力不稳定则表示方向探针气密性不好。

实施例2：

在某低速风洞吹风试验前，采用本发明装置对该风洞的一体化探针进行气密性检测及压力静态校准。该一体化探针的气压探管前端的半球直径为12mm，气压探管直径为12mm，气压探管长度为290mm，气压探管上感压孔与静压孔的孔径为0.8mm，一体化探针的测量单元外壳直径为40mm，测量单元的外壳长度为248mm。

前支撑板放置于底板上并由螺钉与螺帽固定；两根导向轴拧入前支撑板的导向轴螺纹孔中；密封堵板、探管支撑板、测量单元支撑板、可移动顶板以及后支撑板依次从后往前挂在导向轴上；探管支撑板、测量单元支撑板以及后支撑板各自通过螺钉与螺帽固定于底板上；两个堵板螺钉穿过前支撑板的螺钉通孔后，在螺钉上套入弹簧，并拧入密封堵板的螺纹孔中，保证弹簧有一定的轻微预紧力；推顶螺钉从后支撑板上的推顶螺纹孔拧入后支撑板上，并顶住可移动顶板；密封圈座穿入一体化探针的气压探管上，并固定于气压探管的静压孔处；半球形密封垫套入气压探管的前端。

一体化探针的气压探管前端置于密封堵板的半球形凹面处，一体化探针的气压探管中部置于探管支撑板上，一体化探针的测量单元中部置于测量单元支撑板上，一体化探针的测量单元尾部置于可移动顶板前侧板的左侧U型槽内；拧动后端推顶螺钉推动可移动顶板向前移动，在可移动顶板轴向力的作用下，一体化探针沿轴向移动，半球形密封垫在一体化探针以及密封堵头的挤压下，半球形密封垫密封一体化探针的气压探管感压孔；使用标准压力源从一体化探针测量单元上的气压校准接口加载固定气压，并观察压力值稳定情况，如果压力值稳定则表示一体化探针气密性好，如果压力不稳定则表示一体化探针气密性不好。完成一体化探针气密性检测且检测合格以后，由标准压力源从一体化探针测量单元上的气压校准接口加载符合计量检定规程的标准气压，比较一体化探针测量单元所测压力值与标准压力值，实现一体化探针的压力静态校准。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (8)

1.一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气装置，其特征是：包括有底板、底板上设置有底板槽、以及依次设置在底板槽上的前支撑板、探管支撑板、测量单元支撑板、可移动顶板和后支撑板；所述前支撑板、探管支撑板、测量单元支撑板和后支撑板均固定连接在底板槽上；所述前支撑板和后支撑板之间设置有导向轴；所述前支撑板与探管支撑板之间设置有密封堵板；所述密封堵板、探管支撑板、测量单元支撑板和可移动顶板上均设置有通孔，并通过通孔挂在导向轴上；所述前支撑板与密封堵板之间通过堵板螺钉连接且堵板螺钉外部套有始终处于压缩状态的弹簧；所述后支撑板上设置有螺纹通孔，推顶螺钉能够通过螺纹通孔穿过后支撑板后顶在可移动顶板的后壁上；

所述可移动顶板由三块平行设置的前侧板、中部板以及后侧板组成；所述前侧板顶部为双U型槽结构，分为左侧U型槽与右侧U型槽，U型槽的底部为半圆形，左侧U型槽的半圆直径与所用气动探针的测量单元外壳直径相同，右侧U型槽的半圆直径比左侧U型槽的半圆直径小5mm；所述中部板顶部为双U型槽结构，分为左侧U型槽与右侧U型槽，U型槽的底部为半圆形，左侧U型槽的半圆直径与所用气动探针的气压探管直径相同，右侧U型槽的半圆直径比左侧U型槽的半圆直径小2mm；所述后侧板顶部为U型槽结构，U型槽的底部为半圆形，半圆的直径与所用气动探针的气压探管直径相同；

所述密封堵板后端面具有一个半球形凹面，凹面的直径与所用气动探针的气压探管前端的半球直径相同。

2.根据权利要求1所述的一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气装置，其特征是：所述测量单元支撑板的顶部为U型槽结构，U型槽的底部为半圆形，半圆的直径与所用气动探针的测量单元外壳直径相同。

3.根据权利要求1所述的一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气装置，其特征是：所述探管支撑板的顶部为U型槽结构，U型槽的底部为半圆形，半圆的直径与所用气动探针的气压探管直径相同。

4.根据权利要求1所述的一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气装置，其特征是：所述堵板螺钉的前段为螺纹状，后段为圆柱状。

5.根据权利要求1所述的一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气装置，其特征是：所述推顶螺钉的整段都为螺纹状，推顶螺钉的尾部为手拧式结构。

6.根据权利要求1所述的一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气装置，其特征是：本装置还包括有能够装配在密封堵板的半球形凹面内的半球形密封垫以及能够装配在所用气动探针的气压探管外部的密封圈座。

7.根据权利要求6所述的一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气装置，其特征是：所述密封圈座的内径与所用气动探针的气压探管直径相同，密封圈座的内部具有密封垫圈，密封垫圈的材质为橡胶；所述半球形密封垫的内径与所用气动探针的气压探管前端的半球直径相同，半球形密封垫的材质为橡胶。

8.根据权利要求2-3之一所述的一种用于风洞气动探针气密性检测及压力静态校准的堵气装置，其特征是：探管支撑板的U型槽半圆圆心、测量单元支撑板的U型槽半圆圆心、可移动顶板上所有的U型槽半圆圆心与密封堵板的半球形凹面球心在同一条轴线上。