CN112945512B - 高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于实验空气动力学技术领域，公开了高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法，包括以下步骤：步骤1：将固定安装套件可拆卸套入传感器组件的小型光杆脉动压力传感器形成安装组件；2：将安装组件与模型测量部位可拆卸连接。固定安装套件包括第一密封圈、第一压环、第二密封圈和固定部件；传感器组件包括小型光杆脉动压力传感器、传感器线缆和温度补偿单元；模型安装部位同轴设有气流孔和安装孔，且气流孔和安装孔贯通。本发明的安装固定结构包络尺寸小、固定可靠、拆卸方便，适用于高焓脉冲风洞中开展静压、空间总压或皮托压、边界层参数测量等实验研究。

Description

高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法

技术领域

本发明涉及实验空气动力学技术领域，尤其涉及一种高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法。

背景技术

风洞试验中的动态压力测试以及脉冲风洞的压力测试，都需要用到脉动压力传感器。常见的脉动压力传感器有螺纹型压力传感器、小型光杆脉动压力传感器以及薄片型压力传感器等多种形式。其中，螺纹型脉动压力传感器由于较大的螺纹尺寸易对流场产生较强干扰，所以需要将压力传感器与过渡段通过螺纹连接成组合件，过渡段与模型测量部位连接才能测量空间总压或皮托压，但过渡段内包含传感器，比传感器螺纹直径更大的迎风面积要求传感器前面的引气管尺寸更长，更长的引气管产生的管道效应容易导致传感器响应时间的增加以及截止频率的降低；薄片型脉动压力传感器因压敏元件面积较大更难以实现对空间总压或皮托压的测量；只有小型光杆脉动压力传感器因其尺寸紧致对流场的干扰最小，尤其在测量空间受限、风洞有效试验时间很短的试验场合中非常适用，是接触式测量中空间动态总压或皮托压测试的理想传感器。

小型光杆脉动压力传感器的尺寸较小，但是传感器自带独立的温度补偿单元，温度补偿单元通过线缆与传感器连接，为了确保传感器的温度补偿特性不受传感器安装固定的影响，安装固定过程中不能剪断重接线缆，不能挤压温度补偿单元；在高焓脉冲风洞中进行边界层参数等试验研究时，空间总压或皮托压测点布置应尽量密集。受传感器结构、狭窄测量空间以及高焓的限制，小型光杆脉动压力传感器的安装与固定是一个难题。

现有脉动压力传感器的安装与固定方法，用于小型光杆脉动压力传感器的安装与固定，存在以下问题：

①使用胶接方法：现有的传感器胶接方案中，有硅橡胶胶接与AB胶胶接等。这种方法用于小型光杆脉动压力传感器的固定，前者会因高焓热流传导而容易融化，导致小型光杆脉动压力传感器松动或窜动脱位，影响连续试验的效率，后者使得小型光杆脉动压力传感器难以或无法拆卸。

②使用螺纹连接方法：采用传统的螺纹连接方式无法实现对小型光杆脉动压力传感器的安装固定，并且安装后的包络尺寸会远超过螺纹型脉动压力传感器尺寸，无法体现小型光杆脉动压力传感器尺寸的紧致优势。

③使用过渡段法：为缩短压力测点的响应时间采用短过渡段，虽然可以让传感器的端面尽量靠近测点，但是传感器安装后包络尺寸较大易对测点处的流场造成干扰；采用长引气管虽然可以减少传感器的包络尺寸对测点处的流场干扰，但是长引气管的管道效应会影响到压力测量的响应速度。

由此可知，现有的脉动压力传感器安装方案均无法用于小型光杆脉动压力传感器的安装固定，从而给高焓脉冲风洞中开展空间总压或皮托压以及边界层参数测量等研究带来极大困难。

发明内容

本发明意在提供一种高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法，以解决狭窄测量空间、测点密集分布及毫秒级有效试验时间情况下，难以在高焓脉冲风洞中开展静压、空间总压或皮托压以及边界层参数测量等技术问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法，包括以下步骤：

步骤1：将固定安装套件可拆卸套入传感器组件的小型光杆脉动压力传感器形成安装组件；

步骤2：将安装组件与模型测量部位可拆卸连接；

其中，所述固定安装套件包括第一密封圈、第一压环、第二密封圈和固定部件，所述传感器组件包括小型光杆脉动压力传感器、传感器线缆和温度补偿单元；

所述模型测量部位同轴设有气流孔和安装孔，且气流孔和安装孔贯通，所述第一密封圈、第一压环和第二密封圈的外径均与安装孔的直径适配，所述第一密封圈、第一压环和第二密封圈的内径均与小型光杆脉动压力传感器的外径适配，所述固定部件用于对第一密封圈和第二密封圈进行压紧变形。

优选地，在步骤2中，将安装组件与模型测量部位可拆卸连接，具体为：

步骤21：将依次套入固定部件、第二密封圈、第一压环和第一密封圈的小型光杆脉动压力传感器整体插入模型测量部位的安装孔；

步骤22：通过固定部件对第一密封圈和第二密封圈进行压紧变形，实现对小型光杆脉动压力传感器的固定和密封。

优选地，所述固定部件为固定帽，所述固定帽包括顶部的方形头和底部的螺纹段，所述方形头和螺纹段一体连接，所述固定帽轴向设有与小型光杆脉动压力传感器的外径适配的通孔，所述固定帽的螺纹段与模型测量部位安装孔螺纹连接。

优选地，所述固定部件包括固定块和第二压环，所述固定块同轴设有通孔和沉孔，且通孔和沉孔贯通，所述第二压环的外径和沉孔的内径适配，所述第二压环的内径和通孔的内径均与小型光杆脉动压力传感器的外径适配；所述固定块与模型测量部位通过螺钉连接。

优选地，所述第一密封圈和第二密封圈均为丁晴橡胶密封圈，所述第一密封圈和第二密封圈的内圈直径与小型光杆脉动压力传感器的外径适配。

采用上述技术方案，本发明具有如下技术效果：

本发明规避了采用各种粘胶、过渡段等传统安装方式固定和密封小型光杆脉动压力传感器所带来的诸多弊端或不足。通过固定安装套件将小型光杆脉动压力传感器固定密封在模型测量部位的安装孔内，采用固定部件使得第一密封圈和第二密封圈受压径向变形，其内圈抵紧固定密封小型光杆脉动压力传感器，其外圈与安装孔的内壁面抵紧固定密封，避免其在试验过程中产生松动和窜动，确保了小型光杆脉动压力传感器与模型测量部位连接处的密封良好，气流孔入口与传感器端面之间的气流通道无堵塞且不泄漏，该安装固定方法具有双重密封、双重摩擦力轴向紧固的特点，整个固定和密封过程不会对传感器造成任何损坏，且试验结束后传感器的拆卸方便；最大限度的降低小型光杆脉动压力传感器安装固定后因包络尺寸过大对流场造成的干扰，同时也可以最大限度的缩短压力测点的响应时间。

附图说明

图1为本发明实施例提供的高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法的流程图；

图2为本发明实施例一提供的高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法的爆炸图；

图3为本发明实施例一提供的高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法的结构剖面图；

图4为本发明实施例二提供的高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法的爆炸图；

图5为本发明实施例二提供的高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：模型测量部位1、第一密封圈2、第一压环3、第二密封圈4、固定部件5、小型光杆脉动压力传感器6、传感器线缆7、温度补偿单元8、总压测量排架9、第二压环10、固定块11、螺钉12。

实施例一

如图1、图2和图3所示，高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法，包括以下步骤：

步骤1：将固定安装套件可拆卸套入传感器组件的小型光杆脉动压力传感器6形成安装组件；

步骤2：将安装组件与模型测量部位1可拆卸连接；

其中，所述固定安装套件包括第一密封圈2、第一压环3、第二密封圈4和固定部件5，所述传感器组件包括小型光杆脉动压力传感器6、传感器线缆7和温度补偿单元8；

模型测量部位1同轴设有气流孔和安装孔，且气流孔和安装孔贯通，气流孔的直径为Φ1mm、深度为2mm，安装孔的直径为Φ4.4mm，第一密封圈2、第一压环3和第二密封圈4的外径均与安装孔的直径相同，第一密封圈2、第一压环3和第二密封圈4的内径均与小型光杆脉动压力传感器6的外径相同，小型光杆脉动压力传感器6的外径为Φ2.4mm，第一密封圈2和第二密封圈4均为丁晴橡胶密封圈，第一密封圈2和第二密封圈4的内圈直径与小型光杆脉动压力传感器6的外径相同，温度补偿单元8直径Φ3.2mm。

在步骤2中，将安装组件与模型测量部位1可拆卸连接，具体为：

步骤21：将依次套入固定部件5、第二密封圈4、第一压环3和第一密封圈2的小型光杆脉动压力传感器6整体插入模型测量部位1的安装孔；

步骤22：通过固定部件5对第一密封圈2和第二密封圈4进行压紧变形，实现对小型光杆脉动压力传感器6的固定和密封。

固定部件5为固定帽，固定帽包括顶部的方形头和底部的螺纹段，方形头的尺寸为5mm×5mm，螺纹段的尺寸为M5×0.5，方形头和螺纹段一体连接，固定帽轴向设有通孔，通孔的直径与小型光杆脉动压力传感器6的外径相同，安装孔的上部为螺纹孔，固定帽的螺纹段与安装孔螺纹连接。

具体的，将固定部件5、第二密封圈4、第一压环3和第一密封圈2从小型光杆脉动压力传感器6的头部依次套入，固定部件5套在传感器线缆7上，将套有第一密封圈2、第一压环3和第二密封圈4的小型光杆脉动压力传感器6整体插入安装孔，采用扳手卡钳拧动方形头，随着固定部件5旋入模型测量部位1的安装孔，继而挤压第二密封圈4，同时通过第一压环3挤压第一密封圈2，第一密封圈2和第二密封圈4在压力作用下同时向模型测量部位1的通孔壁面和小型光杆脉动压力传感器6的壁面扩张贴合，并逐渐增大摩擦力，达到双重密封、双重摩擦力轴向紧固的效果，使得该一种小型光杆脉动压力传感器6的安装固定结构的最大包络尺寸能控制在5mm×5mm。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于，固定部件5包括固定块11和第二压环10，固定块11同轴设有通孔和沉孔，且通孔和沉孔贯通，第二压环10的外径和沉孔的内径适配，第二压环10的内径和通孔的内径均与小型光杆脉动压力传感器6的外径适配；固定块11与模型测量部位1通过螺钉12连接。

参考图4和图5，可将实施例二的高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定结构应用到由三个总压测点组成的边界层总压测量排架9上，传感器固定安装到边界层总压测量排架9上，总压测量排架9布置一排共三个安装孔，以及安装孔对应的气流孔，固定块11对应布置三个沉孔和对应的通孔，使用三个传感器组件，将三个传感器组件的小型光杆脉动压力传感器6，分别从三个通孔和对应的沉孔处穿过固定块11，每个小型光杆脉动压力传感器6再依次套上第二压环10、第二密封圈4、第一压环3和第一密封圈2，并将小型光杆脉动压力传感器6整体插入安装孔，第二压环10的下部插入安装孔，第二压环10的上部插入沉孔，固定块11的两端通过螺钉12与总压测量排架9连接，拧动螺钉12时，固定块11和总压测量排架9表面逐渐靠拢，通过第二压环10挤压第二密封圈4和第一压环3挤压第一密封圈2，第一密封圈2和第二密封圈4在压力作用下同时向总压测量排架9的通孔壁面和小型光杆脉动压力传感器6的壁面扩张贴合，并逐渐增大摩擦力，达到双重密封、双重摩擦力轴向紧固的效果，对小型光杆脉动压力传感器6完成密封固定后，固定块11和总压测量排架9表面之间留有间隙，设计完工后的总压测量排架9宽度6.5mm，总压测点间距5.5mm，同时满足总压测量排架9对排架当地流场不形成堵塞、压力测点尽量密集排布、尽可能提高总压测点响应速度的总体要求。

总的来说，高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法可以广泛用于脉冲风洞中静压测量、空间总压(或皮托压)测量、边界层参数测量等试验研究，极大地缩小传感器安装固定后的包络尺寸，减小总压测点的响应时间以及边界层总压测点的间距，避免总压测点在几何上的干涉，提高总压测点的响应速度，有效避免边界层总压测量排架9对当地流场的堵塞，为在脉冲风洞中开展边界层参数测量试验研究提供了可靠的技术保障，为边界层总压排架设计及其它狭窄空间的压力测量提供了有效的技术手段。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (3)

1.高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将固定安装套件可拆卸套入传感器组件的小型光杆脉动压力传感器形成安装组件；

步骤2：将安装组件与模型测量部位可拆卸连接，具体为：

步骤21：将依次套入固定部件、第二密封圈、第一压环和第一密封圈的小型光杆脉动压力传感器整体插入模型测量部位的安装孔；

步骤22：通过固定部件对第一密封圈和第二密封圈进行压紧变形，实现对小型光杆脉动压力传感器的固定和密封；

其中，所述固定安装套件包括第一密封圈、第一压环、第二密封圈和固定部件，所述传感器组件包括小型光杆脉动压力传感器、传感器线缆和温度补偿单元；

所述固定部件为固定帽，所述固定帽包括顶部的方形头和底部的螺纹段，所述方形头和螺纹段一体连接，所述固定帽轴向设有与小型光杆脉动压力传感器的外径适配的通孔，所述固定帽的螺纹段与模型测量部位安装孔螺纹连接；

所述模型测量部位同轴设有气流孔和安装孔，且气流孔和安装孔贯通，所述第一密封圈、第一压环和第二密封圈的外径均与安装孔的直径适配，所述第一密封圈、第一压环和第二密封圈的内径均与小型光杆脉动压力传感器的外径适配，所述固定部件用于对第一密封圈和第二密封圈进行压紧变形。

2.根据权利要求1所述的高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法，其特征在于：所述固定部件包括固定块和第二压环，所述固定块同轴设有通孔和沉孔，且通孔和沉孔贯通，所述第二压环的外径和沉孔的内径适配，所述第二压环的内径和通孔的内径均与小型光杆脉动压力传感器的外径适配；所述固定块与模型测量部位通过螺钉连接。

3.根据权利要求1或2所述的高焓脉冲风洞用小型光杆传感器的双密封圈轴向固定方法，其特征在于，所述第一密封圈和第二密封圈均为丁晴橡胶密封圈，所述第一密封圈和第二密封圈的内圈直径与小型光杆脉动压力传感器的外径适配。