CN112599383B - 一种用于低温环境的气体压差开关装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于低温环境的气体压差开关装置。该装置固定安装在低温容器的高压内腔内,筒体固定在低温容器内腔隔板上,隔离盘装卡在筒体的竖直滑槽内,隔离盘上表面固定连接内隔热罩;内隔热罩外套装中隔热罩,外隔热罩安装在筒体的上方。在中心轴线位置,从上至下依次安装有顺序连接的电动推杆、连杆、压块和弹性碟簧组。驱动电机驱动电动推杆带动连杆和压块上下运动,向下运动时,电动推杆带动隔离盘向下运动,直至隔离盘密封隔离低温容器的高压内腔和低压内腔;向上运动时,电动推杆带动隔离盘向上直至连通低温容器的高压内腔和低压内腔。该装置结构组成简单,安装空间充裕,控制简便迅速,建造成本低廉,运行安全可靠。
Description
技术领域
本发明属于风洞试验技术领域,具体涉及一种用于低温环境的气体压差开关装置。
背景技术
低温容器工作时,结构与温变流场之间存在着较为频繁的热交换过程。由于结构的尺寸、形状、材料、联接方式以及流场的压力、流速等方面的差异,容器结构的温度变化不均匀,局部往往会存在较大的温度梯度,引起较大的结构热变形,影响低温容器的结构安全和结构功能。为了降低结构热变形的影响,在低温容器的内腔隔板上安装气体压差开关装置。降温过程中,装置处于打开状态,保证两个容器内腔的流场压力、流速相同,容器结构均匀换热,减少局部温度梯度。均匀降温完成后,关闭装置,密封隔离低温容器的两个内腔,形成气动压差环境,以建立低温试验所需的流场。
目前,用于气体压差开关的装置较多,驱动方式主要包括液动、气动、电动等。液动装置利用液控站和举重油缸的作用力,通过杆系传动机构启闭隔板,其主要缺点是液压油的粘度受环境温度影响较大,难以适应低温工作环境。气动装置通过压缩空气进入执行机构,驱动隔板运动实现启闭,其主要缺点是气路配管繁琐、控制系统复杂、气体质量要求高。电动装置选择电动机为动力源,通过齿轮或蜗轮蜗杆控制隔板的启闭,其主要缺点是传动组成复杂、结构体积较大、热防护实现困难。
当前,亟需发展一种用于低温环境的气体压差开关装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于低温环境的气体压差开关装置。
本发明的用于低温环境的气体压差开关装置,其特点是:所述的气体压差开关装置固定安装在低温容器的高压内腔内,低温容器的高压内腔和低压内腔之间通过内腔隔板隔开,内腔隔板开有连通高压内腔和低压内腔的通孔Ⅰ;
筒体通过底座固定在内腔隔板上,底座上开有与通孔Ⅰ对应的通孔Ⅱ;筒体的内壁设置有均匀分布的竖直滑槽,筒体的顶端向外延展出一个环形的水平凸缘Ⅰ,水平凸缘Ⅰ上安装环形的隔热板;
隔离盘装卡在竖直滑槽上,沿竖直滑槽上下移动,隔离盘的下部设置有依次与通孔Ⅱ和通孔Ⅰ相匹配的凸起;
内隔热罩固定安装在隔离盘的上表面中心,内隔热罩的顶端固定有电动推杆安装支座,内隔热罩的外壁环抱有中隔热罩;中隔热罩的外径与隔热板的内径相等,中隔热罩的顶端向外延展出一个环形的放置在隔热板内圈上表面的水平凸缘Ⅱ;
外隔热罩为顶端封闭的圆筒,外隔热罩下端向外延展出一个环形的水平凸缘Ⅲ,外隔热罩的水平凸缘Ⅲ放置在隔热板外圈上表面,外隔热罩的内径与中隔热罩水平凸缘Ⅱ的外径相等;
在外隔热罩的外侧,外隔热罩的水平凸缘Ⅲ、隔热板的外圈和筒体的水平凸缘Ⅰ通过沿周向均匀分布的螺栓固定连接;在外隔热罩的内侧,隔热板的水平凸缘Ⅱ和隔热板的内圈通过沿周向均匀分布的螺钉固定连接;
在气体压差开关装置的中心轴线位置,从上至下依次安装有顺序连接的电动推杆、连杆和压块;电动推杆固定在电动推杆安装支座上,电动推杆和电动推杆的驱动电机位于外隔热罩的内腔;连杆穿过电动推杆安装支座伸入内隔热罩的内腔;压块位于内隔热罩的内腔下部,压块的下端固定有弹性碟簧组;
驱动电机驱动电动推杆带动连杆和压块上下运动;向下运动时,电动推杆压紧弹性碟簧组带动隔离盘向下运动,直至隔离盘的凸起依次插入通孔Ⅱ和通孔Ⅰ,密封隔离低温容器的高压内腔和低压内腔;向上运动时,电动推杆带动隔离盘向上运动,直至隔离盘的凸起依次离开通孔Ⅰ和通孔Ⅱ,连通低温容器的高压内腔和低压内腔。
进一步地,所述的通孔Ⅱ为上大下小的锥形孔,隔离盘对应的凸起为上大下小的锥形台,锥型孔和锥形台之间通过线密封方式密封。
进一步地,所述的筒体的壁面开有阵列的通孔。
进一步地,所述的连杆和压块通过铰链连接。
进一步地,所述的弹性碟簧组包括均匀分布的若干弹性碟簧。
本发明的用于低温环境的气体压差开关装置中的外隔热罩、中隔热罩、内隔热罩和隔热板共同构成热防护空间,保证气体压差开关装置工作时电动推杆和驱动电机始终处于常温环境。
本发明的用于低温环境的气体压差开关装置在驱动电机的驱动作用下,隔离盘、内隔热罩、压块和连杆跟随电动推杆一起进行直线运动,压块对弹性碟簧组压紧,弹性碟簧组受压会发生弹性变形,产生足够的压紧力,形成隔离盘和底座之间的密封隔离。气体压差开关装置能够在110K~323K温度范围内实现可靠的隔离密封,高压内腔和低压内腔之间的最大压差可达0.2MPa。
本发明的用于低温环境的气体压差开关装置能够实现低温容器内部空间的快速隔离,形成具有一定压差的两个容器内腔,继而建立低温试验所需的流场环境,解决了低温环境下容器内部空间的流场贯通与隔离问题。
本发明的用于低温环境的气体压差开关装置采用电动推杆直接驱动形式,结构组成简单,安装空间充裕,控制简便迅速,建造成本低廉,运行安全可靠,可以推广应用于低温试验装置的结构设计中。
附图说明
图1为本发明的气体压差开关装置的整体结构示意图。
图中,1.底座 2.筒体 3.隔离盘 4.中隔热罩 5.隔热板 6.外隔热罩 7.电动推杆安装支座 8.电动推杆 9.连杆 10.内隔热罩 11.压块 12.弹性碟簧组 13.驱动电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
如图1所示,本发明的用于低温环境的气体压差开关装置固定安装在低温容器的高压内腔内,低温容器的高压内腔和低压内腔之间通过内腔隔板隔开,内腔隔板开有连通高压内腔和低压内腔的通孔Ⅰ;
筒体2通过底座1固定在内腔隔板上,底座1上开有与通孔Ⅰ对应的通孔Ⅱ;筒体2的内壁设置有均匀分布的竖直滑槽,筒体2的顶端向外延展出一个环形的水平凸缘Ⅰ,水平凸缘Ⅰ上安装环形的隔热板5;
隔离盘3装卡在竖直滑槽上,沿竖直滑槽上下移动,隔离盘3的下部设置有依次与通孔Ⅱ和通孔Ⅰ相匹配的凸起;
内隔热罩10固定安装在隔离盘3的上表面中心,内隔热罩10的顶端固定有电动推杆安装支座7,内隔热罩10的外壁环抱有中隔热罩4;中隔热罩4的外径与隔热板5的内径相等,中隔热罩4的顶端向外延展出一个环形的放置在隔热板5内圈上表面的水平凸缘Ⅱ;
外隔热罩6为顶端封闭的圆筒,外隔热罩6下端向外延展出一个环形的水平凸缘Ⅲ,外隔热罩6的水平凸缘Ⅲ放置在隔热板5外圈上表面,外隔热罩6的内径与中隔热罩4水平凸缘Ⅱ的外径相等;
在外隔热罩6的外侧,外隔热罩6的水平凸缘Ⅲ、隔热板5的外圈和筒体2的水平凸缘Ⅰ通过沿周向均匀分布的螺栓固定连接;在外隔热罩6的内侧,隔热板5的水平凸缘Ⅱ和隔热板5的内圈通过沿周向均匀分布的螺钉固定连接;
在气体压差开关装置的中心轴线位置,从上至下依次安装有顺序连接的电动推杆8、连杆9和压块11;电动推杆8固定在电动推杆安装支座7上,电动推杆8和电动推杆8的驱动电机13位于外隔热罩6的内腔;连杆9穿过电动推杆安装支座7伸入内隔热罩10的内腔;压块11位于内隔热罩10的内腔下部,压块11的下端固定有弹性碟簧组12;
驱动电机13驱动电动推杆8带动连杆9和压块11上下运动;向下运动时,电动推杆8压紧弹性碟簧组12带动隔离盘3向下运动,直至隔离盘3的凸起依次插入通孔Ⅱ和通孔Ⅰ,密封隔离低温容器的高压内腔和低压内腔;向上运动时,电动推杆8带动隔离盘3向上运动,直至隔离盘3的凸起依次离开通孔Ⅰ和通孔Ⅱ,连通低温容器的高压内腔和低压内腔。
进一步地,所述的通孔Ⅱ为上大下小的锥形孔,隔离盘3对应的凸起为上大下小的锥形台,锥型孔和锥形台之间通过线密封方式密封。
进一步地,所述的筒体2的壁面开有阵列的通孔。
进一步地,所述的连杆9和压块11通过铰链连接。
进一步地,所述的弹性碟簧组12包括均匀分布的若干弹性碟簧。
实施例1
本实施例的用于低温环境的气体压差开关装置的安装过程如下:
a.在低温容器的内腔隔板上安装底座1,采用螺钉将筒体2固定连接在底座1上;
b.将隔离盘3装卡在筒体2的竖直滑槽内,将内隔热罩10通过螺钉固定连接在隔离盘3上表面;
c.在筒体2顶端的水平凸缘Ⅰ上安装环形的隔热板5;
d.将中隔热罩4套装在内隔热罩10上,中隔热罩4顶端的水平凸缘Ⅱ放置在隔热板5的内圈上表面,再通过沿周向均匀分布的螺钉固定连接隔热板5的水平凸缘Ⅱ和隔热板5的内圈;
e.将电动推杆8、连杆9、压块11和弹性碟簧组12从上至下顺序连接,并插入内隔热罩10,在内隔热罩10的顶端安装电动推杆安装支座7,并将电动推杆8固定在电动推杆安装支座7上,固定驱动电机13并将驱动电机13的输出端固定连接电动推杆8;
f.扣上外隔热罩6,外隔热罩6下端的水平凸缘Ⅲ放置在隔热板5外圈上表面,通过沿周向均匀分布的螺栓固定连接外隔热罩6的水平凸缘Ⅲ、隔热板5的外圈和筒体2的水平凸缘Ⅰ。
本实施例的用于低温环境的气体压差开关装置的工作过程如下:
低温容器降温时,气体压差开关装置处于打开状态,高压内腔和低压内腔相通,气体压力相等,有利于低温容器的整体均匀降温。降温完成后,对电动推杆8通电,通过连杆9驱动压块11,继而带动隔离盘3和内隔热罩10沿筒体2的竖直滑槽进行向下的直线运动,行至一定距离时,隔离盘3的凸起与底座1开始接触,继续驱动,压块11压缩弹性碟簧组12并产生一定的压紧力,实现高压内腔和低压内腔的密封隔离,能够在低温容器内部形成气动压差环境,为建立低温试验所需的流场提供必要的条件。
尽管本发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,对于熟悉本领域的人员而言,在不脱离本发明原理的前提下,本发明公开的所有特征,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。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (5)
1.一种用于低温环境的气体压差开关装置,其特征在于:所述的气体压差开关装置固定安装在低温容器的高压内腔内,低温容器的高压内腔和低压内腔之间通过内腔隔板隔开,内腔隔板开有连通高压内腔和低压内腔的通孔Ⅰ;
筒体(2)通过底座(1)固定在内腔隔板上,底座(1)上开有与通孔Ⅰ对应的通孔Ⅱ;筒体(2)的内壁设置有均匀分布的竖直滑槽,筒体(2)的顶端向外延展出一个环形的水平凸缘Ⅰ,水平凸缘Ⅰ上安装环形的隔热板(5);
隔离盘(3)装卡在竖直滑槽上,沿竖直滑槽上下移动,隔离盘(3)的下部设置有依次与通孔Ⅱ和通孔Ⅰ相匹配的凸起;
内隔热罩(10)固定安装在隔离盘(3)的上表面中心,内隔热罩(10)的顶端固定有电动推杆安装支座(7),内隔热罩(10)的外壁环抱有中隔热罩(4);中隔热罩(4)的外径与隔热板(5)的内径相等,中隔热罩(4)的顶端向外延展出一个环形的放置在隔热板(5)内圈上表面的水平凸缘Ⅱ;
外隔热罩(6)为顶端封闭的圆筒,外隔热罩(6)下端向外延展出一个环形的水平凸缘Ⅲ,外隔热罩(6)的水平凸缘Ⅲ放置在隔热板(5)外圈上表面,外隔热罩(6)的内径与中隔热罩(4)水平凸缘Ⅱ的外径相等;
在外隔热罩(6)的外侧,外隔热罩(6)的水平凸缘Ⅲ、隔热板(5)的外圈和筒体(2)的水平凸缘Ⅰ通过沿周向均匀分布的螺栓固定连接;在外隔热罩(6)的内侧,隔热板(5)的水平凸缘Ⅱ和隔热板(5)的内圈通过沿周向均匀分布的螺钉固定连接;
在气体压差开关装置的中心轴线位置,从上至下依次安装有顺序连接的电动推杆(8)、连杆(9)和压块(11);电动推杆(8)固定在电动推杆安装支座(7)上,电动推杆(8)和电动推杆(8)的驱动电机(13)位于外隔热罩(6)的内腔;连杆(9)穿过电动推杆安装支座(7)伸入内隔热罩(10)的内腔;压块(11)位于内隔热罩(10)的内腔下部,压块(11)的下端固定有弹性碟簧组(12);
驱动电机(13)驱动电动推杆(8)带动连杆(9)和压块(11)上下运动;向下运动时,电动推杆(8)压紧弹性碟簧组(12)带动隔离盘(3)向下运动,直至隔离盘(3)的凸起依次插入通孔Ⅱ和通孔Ⅰ,密封隔离低温容器的高压内腔和低压内腔;向上运动时,电动推杆(8)带动隔离盘(3)向上运动,直至隔离盘(3)的凸起依次离开通孔Ⅰ和通孔Ⅱ,连通低温容器的高压内腔和低压内腔。
2.根据权利要求1所述的用于低温环境的气体压差开关装置,其特征在于:所述的通孔Ⅱ为上大下小的锥形孔,隔离盘(3)对应的凸起为上大下小的锥形台,锥型孔和锥形台之间通过线密封方式密封。
3.根据权利要求1所述的用于低温环境的气体压差开关装置,其特征在于:所述的筒体(2)的壁面开有阵列的通孔。
4.根据权利要求1所述的用于低温环境的气体压差开关装置,其特征在于:所述的连杆(9)和压块(11)通过铰链连接。
5.根据权利要求1所述的用于低温环境的气体压差开关装置,其特征在于:所述的弹性碟簧组(12)包括均匀分布的若干弹性碟簧。
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