CN113092054A - 一种风洞金属膜片夹紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及风洞设备技术领域，尤其涉及一种风洞金属膜片夹紧装置。该风洞金属膜片夹紧装置利用台阶面、拉杆、限位螺母以及弧形长孔的配合实现第一管段和第二管段相对位置变化，从而实现松开和夹紧金属膜片状态的切换，通过电动缸与省力杠杆的配合，利用杠杆作用将电动缸的拉力放大，满足夹紧金属膜片需要的夹紧力，利用活动顶块适应省力杠杆加载作用点变化，该风洞金属膜片夹紧装置通过杠杆作用放大电动缸的拉力，实现对现有液压设备的替换，提高了金属膜片夹紧装置的可靠性，降低了金属膜片夹紧装置的制作成本，提高了装夹和换装金属膜片的便捷性，进而提高了风洞运行的效率。

Description

一种风洞金属膜片夹紧装置

技术领域

本发明涉及风洞设备技术领域，尤其涉及一种风洞金属膜片夹紧装置。

背景技术

在激波风洞、膨胀管风洞等地面模拟高超声速气流的脉冲风洞设备中，在适当的管段之间，需要设置一种密封可靠并能快速完全开启的阀门，通常使用金属膜片(未破开)作为关闭的阀门，将风洞的不同部段隔开，在需要时对金属膜片施压，将金属膜片快速破开，实现风洞不同部段快速完全打开联通的作用。金属膜片一般通过夹膜环设置在两个管道之间，而为了达到密封要求，一般工程应用风洞设备中需要百吨量级的夹紧力将金属膜片夹紧在两个管段之间，用于将金属膜片夹紧的结构即为风洞金属膜片夹紧装置。

目前，常用的风洞金属膜片夹紧装置有液压夹膜机构，使用液压油的压力将膜片夹紧，优点是装置简单，膜片夹紧力大；缺点是液压夹膜机构的尺寸很大，制造和使用不便，限制了在其在大型设备上的应用，同时在活动部位的密封结构经常会出现漏油的问题，降低了可靠性，污染使用环境，更严重的是，漏油将会导致夹膜力不够，带来漏气的安全方面风险和隐患，而为了维修液压夹膜机构，则需要将液压夹膜机构拆开维修，在非常拥挤实验室现场，致使拆开维修异常困难，除了增加实验成本外，也严重影响实验进度；而使用小型的液压设备或者电动缸等其他施力设备替换现有液压设备则难以提供满足密封要求的夹紧力。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种风洞金属膜片夹紧装置，解决现有技术中存在的至少一个技术问题。

(二)技术方案

为了实现上述目的，本发明提供了一种风洞金属膜片夹紧装置包括：

第一固定件，固定套设于第一管段外；

第二固定件，固定套设于第二管段外；

旋紧件，可转动的套设于第二管段外，且能够沿第二管段的轴向移动，在旋紧件的外端面上设有多个沿圆周方向均匀分布的凸台，在旋紧件的外端面上相邻的两个凸台之间的位置为第一平台，凸台的外端面为第二平台，在旋紧件上设有与凸台数量相同的多个弧形长孔，多个弧形长孔沿圆周均匀分布，每个弧形长孔沿旋紧件的轴向贯穿旋紧件并同时穿过相邻的一第一平台和第二平台；

压紧件，可移动的套设于第二管段外，且位于第二固定件和旋紧件之间；

多个省力杠杆，设置在压紧件和第二固定件之间，每个省力杠杆的第一端与压紧件铰接固定，形成多个铰接支点，且多个铰接支点沿圆周方向均匀间隔分布，在第一端靠近第二固定件的一侧面上设有凸起；

活动顶块，一端与第二固定件可移动的接触，相对的另一端具有容纳凸起的容纳腔，凸起容纳于容纳腔内，凸起移动时能够带动活动顶块相对第二固定件移动；

电动缸，与省力杠杆的数量相同，多个电动缸环绕第一管段分布且与第一管段平行设置，每个电动缸的固定部与第一固定件固定连接，推拉部的一端穿过第二固定件后与相对应的省力杠杆的第二端铰接固定；以及

拉杆，与弧形长孔的数量相同，拉杆穿过第一固定件、第二固定件、压紧件和旋紧件，一端位于第一固定件的外侧，另一端经弧形长孔伸出旋紧件的外侧，拉杆的两端均设有限位螺母，第一固定件、第二固定件、压紧件和旋转件均可沿拉杆的轴向相对拉杆移动，环绕第二管段的轴线旋转旋紧件，限位螺母所在位置能够在第一平台和第二平台之间切换。

优选的，推拉部上设置有限位部，且限位部位于第一固定件和第二固定件之间，并随推拉部移动，通过抵在第二固定件限制推拉部穿过第二固定件的最大长度。

优选的，推拉部包括推拉杆和连接杆，推拉杆和连接杆的一端通过法兰盘固定连接，连接杆的另一端与省力杠杆的第二端铰接，法兰盘作为限位部。

优选的，两端的限位螺母外侧还分别设有一锁紧螺母。

优选的，限位螺母和/或锁紧螺母的外周侧设置撬杆孔，用于安插撬杆。

优选的，在压紧件的外周侧设有可转动的卡固件，卡固件上设有卡口；

在旋紧件的外周侧设有卡固柱；

需要锁定时，旋转卡固件，卡口卡设于卡固柱，压紧件和旋紧件锁定为一体。

优选的，凸起为球面凸起，容纳腔是与球面凸起相匹配的球面型容纳腔。

优选的，旋紧件的套接孔内设有多个第一滚柱，多个第一滚柱在旋紧件的套接孔内侧圆周向上分布，每个第一滚柱均可绕自身轴线相对旋紧件转动，并与第二管段接触，第一滚柱的轴线与旋紧件的套接孔的轴线平行；和/或

旋紧件的外周侧设有撬杆孔，用于安插撬杆。

优选的，至少在压紧件的两个端面各设置一滚动组，滚动组包括多个第二滚柱，多个第二滚柱在压紧件的套接孔圆周方向上分布，每个第一滚柱均可绕自身轴线相对压紧件转动，并与第二管段接触，第二滚柱的轴线与其所在的端面平行。

优选的，在通过电动缸将第二管段向靠近第一管段的方向拉动，且不需要省力杠杆转动时，在推拉部上卡设一U型垫块，且U型垫块位于省力杠杆的第二端与第二固定件之间；

在通过电动缸拉动省力杠杆转动时，去除U型垫块。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供的风洞金属膜片夹紧装置利用台阶面、拉杆、限位螺母以及弧形长孔的配合实现第一管段和第二管段相对位置变化，从而实现松开和夹紧金属膜片状态的切换，通过电动缸与省力杠杆的配合，利用杠杆作用将电动缸的拉力放大，满足夹紧金属膜片需要的夹紧力，利用活动顶块适应省力杠杆加载作用点变化，该风洞金属膜片夹紧装置通过杠杆作用放大电动缸的拉力，实现对现有液压设备的替换，提高了金属膜片夹紧装置的可靠性，降低了金属膜片夹紧装置的制作成本，提高了装夹和换装金属膜片的便捷性，进而提高了风洞运行的效率。

附图说明

本发明附图仅为说明目的提供，图中各部件的比例与数量不一定与实际产品一致。

图1是本发明实施例中一种风洞金属膜片夹紧装置夹膜状态的结构示意图；

图2是图1中风洞金属膜片夹紧装置另一角度的结构示意图；

图3是图1中风洞金属膜片夹紧装置又一角度的结构示意图；

图4是图3的A-A剖视示意图；

图5是本发明实施例中一种电动缸的结构示意图；

图6是本发明实施例中一种拉杆的结构示意图；

图7是本发明实施例中一种压紧件与省力杠杆组装的结构示意图；

图8是图7中压紧件与省力杠杆的另一角度结构示意图；

图9是本发明实施例中一种省力杠杆的结构示意图；

图10是本发明实施例中一种旋紧件的结构示意图；

图11是本发明实施例中一种U型垫块的结构示意图；

图12是本发明实施例中一种风洞金属膜片夹紧装置松膜状态的结构示意图；

图13是本发明实施例中一种风洞金属膜片夹紧装置待夹膜状态的结构示意图。

图中：1：第一管段；2：第二管段；3：第一固定件；4：第二固定件；5：压紧件；6：旋紧件；61：凸台；611：第二平台；62：第一平台；63：弧形长孔；7：省力杠杆；71：凸起；8：活动顶块；9：电动缸；91：固定部；92：推拉部；921：限位部；922：推拉杆；923：连接杆；10拉杆；101：限位螺母；102：锁紧螺母；11：撬杆孔；12：撬杆；13：卡固件；14：卡固柱；15：第一滚柱；16：第二滚柱；17:U型垫块；18：夹膜环；19：金属膜片；20：挂杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-图4所示，本发明实施例提供的风洞金属膜片夹紧装置，包括第一固定件3、第二固定件4、压紧件5、旋转件6、两个省力杠杆7、两个活动顶块8、两个电动缸9、四个拉杆10，其中，第一固定件3套设在第一管段1的外侧，第二固定件4、压紧件5和旋转件6按顺序套设在第二管段2的外侧。第一固定件3、第二固定件4、压紧件5和旋转件6上均设有四个供拉杆10穿过的拉杆过孔，第一固定件3、第二固定件4、压紧件5和旋转件6上相对应的拉杆过孔同轴设置，形成四个供拉杆10穿过的通道。第一固定件3和第二固定件4上均设有两个用于穿设电动缸9的电动缸过孔，第一固定件3上的两个电动缸过孔与第二固定件4上的两个电动缸过孔同轴设置，形成两个供电动缸9穿过的通道。

参见图2和图10所示，旋紧件6可转动的套设于第二管段2外，且其能够沿第二管段2的轴向移动，在旋紧件6的外端面上设有四个沿圆周方向均匀分布的凸台61，在旋紧件6的外端面上相邻的两个凸台61之间的位置为第一平台62，凸台61的外端面为第二平台611，在旋紧件6上设有四个沿圆周均匀分布弧形长孔63，每个弧形长孔沿旋紧件6的轴向贯穿旋紧件6并同时穿过相邻的一第一平台62和第二平台611。

参见图1、图3、图4、图7和图9所示，压紧件5可移动的套设于第二管段2外，且位于第二固定件4和旋紧件6之间。两个省力杠杆7设置在压紧件5和第二固定件4之间，每个省力杠杆7的第一端与压紧件铰接固定，形成多个铰接支点，且多个铰接支点沿圆周方向均匀间隔分布，使省力杠杆7能够将力均匀的施加在压紧件5，在省力杠杆7的第一端靠近第二固定件4的一侧面上设有凸起71。

参见图4所示，活动顶块8的一端与第二固定件4接触连接，相对的另一端具有容纳凸起71的容纳腔，凸起71容纳于容纳腔内，在省力杠杆7相对其铰接支点转动时，凸起71相对第二固定件4的位置发生变化，带动活动顶块8能够相对第二固定件4移动，使活动顶块8始终紧贴在第二固定件4，保证力的传递同时确保活动顶块8相对于第二固定件4移动，适应省力杠杆加载作用点变化。在一些具体的实施方式中，可以通过凸起71直接将活动顶块8挤压固定于第二固定件4的端面。优选的，为避免活动顶块8坠落，活动顶块8可以通过钢丝绳等柔软材料悬挂在拉杆或风洞设备的其他部分或悬挂支架上，只需能够将活动顶块放置在第二固定件4和省力杠杆7之间即可，具体悬挂在何处根据需要选择，在此不做限定。悬挂支架能够悬挂固定钢丝绳等悬挂材料即可，具体结构不做限定。

参见图1和图3所示，两个电动缸9沿第一管段1的轴线对称(分布在第一管段的两侧)且与第一管段1平行设置，每个电动缸9的固定部91与第一固定件3通过法兰结构固定连接，推拉部92的一端穿过第二固定件4后与相对应的省力杠杆7的第二端铰接固定，通过电动缸9可以拉动省力杠杆7相对其铰接支点转动。

参见图1、图2和图6所示，拉杆10穿过第一固定件3、第二固定件4、压紧件5和旋紧件6，一端位于第一固定件3的外侧(远离第二固定件的一侧)，另一端经弧形长孔63伸出旋紧件6的外侧(远离压紧件的一侧)，拉杆10的两端均设有限位螺母101，限定第一固定件3和旋紧件6之间的距离。第一固定件3、第二固定件4、压紧件5和旋转件6均可沿拉杆10的轴向相对拉杆10移动，环绕第二管段2的轴线旋转旋紧件6，限位螺母101所在位置能够在第一平台62和第二平台611之间切换。

参见图1和图4所示，在本实施例中，第一管段1和第二管段2之间设置两个夹膜环18，每个夹膜环18固定有一个金属膜片19，两个夹膜环18分别通过一个挂杆20结构挂设在两个拉杆10上，使两个夹膜环18与第一管段1和第二管段2同轴设置，且通过挂杆20能够相对拉杆10的轴向移动，方便更换安装夹膜环18。

在安装夹膜环18或者更换破开后的金属膜片19时，参见图12所示，旋紧件6处的限位螺母101位于第一平台62，通过电动缸9的推力使第二管段2与相对第一管段1移动，将夹膜环18安装在第一管段1和第二管段2之间后，通过电动缸9将第二管段2向靠近第一管段1的方向移动，在移动到位后，旋转旋紧件6，使旋紧件6处的限位螺母101位于第二平台611。此时，在风洞金属膜片夹紧装置的作用下，第一管段1和第二管段2已相对的夹紧夹膜环18，但仍有可能因夹紧力的不足而导致不能达到密封要求，因此，再通过电动缸9拉动省略杠杆7的第二端，使省力杠杆7的相对铰接支点转动，在拉杆10及限位螺母101的作用下，压紧件5和旋紧件6已不能向远离第一管段1的方向移动，省力杠杆7的相对铰接支点转动时，凸起71的位置发生变化，使省力杠杆7通过杠杆作用产生的力作用在第二固定件4上，使第二固定件4带动第二管段2再次向靠近第一管段1的方向移动，进一步夹紧金属膜片19，保持电动缸9的拉力，旋转旋紧件6处的限位螺母101，使旋紧件6和压紧件5沿第二管段2的轴向移动，使压紧件6再次紧贴省力杠杆7，保持夹紧状态即可。

为了使电动缸9能够直接的将推力作用在第二固定件4，在一些优选的实施方式中，参见图1和图3所示，在推拉部92上设置有限位部921，且限位部921位于第一固定件3和第二固定件4之间，并随推拉部92移动，通过抵在第二固定件4限制推拉部92穿过第二固定件4的最大长度，限位部921的尺寸大于电动缸过孔的尺寸，限位部921不能穿过电动缸过孔，从而抵在第二固定件4靠近第一固定件3的一侧。

根据一些优选的实施方式，参见图1、图3和图5所示，推拉部92包括推拉杆922和连接杆923，推拉杆922和连接杆923的一端通过法兰盘固定连接，连接杆923的另一端与省力杠杆7的第二端铰接，法兰盘作为限位部921。

为了防止限位螺母101松动，在一些优选的实施方式中，参见图1、图2和图6所示，在在限位螺母101的外侧设置一锁紧螺母102。进一步的，为了方便旋转限位螺母101和锁紧螺母102，在限位螺母101和/或锁紧螺母102的外周侧设置撬杆孔11，用于安插撬杆12，方便施力。

为了方便旋转旋紧件6，在旋紧件6的外周侧设有撬杆孔11，用于安插撬杆12。

为了使压紧件5和旋紧件6能够沿第二管段2的轴向同步移动，在一些优选的实施方式中，参见图1、图2、图12和图13所示，在压紧件5的外周侧设有可转动的卡固件13，卡固件13上设有卡口；在旋紧件6的外周侧设有卡固柱14，需要锁定时(例如，在需要整体拉动第二管段以及套设在其上第二固定件4、压紧件5和旋紧件6)，旋转卡固件13，卡口卡设于卡固柱14，压紧件5和旋紧件6锁定为一体，在需要将两者分离时，反向旋转卡固件13，使卡固件13与卡固柱14分离。

为了减凸起71处的应力集中以及实现与活动顶块8之间更好的配合，在一些优选的实施方式中，凸起71为球面凸起，容纳腔是与球面凸起相匹配的球面型容纳腔。

为了减少旋紧件6与第二管段2与转动摩擦，在一些优选的实施方式中，参见图4、图7和图8所示，旋紧件6的套接孔内设有多个第一滚柱15，多个第一滚柱15在旋紧件6的套接孔内侧圆周向上分布，每个第一滚柱15均可绕自身轴线相对旋紧件6转动，并与第二管段2接触，第一滚柱15的轴线与旋紧件6的套接孔的轴线平行。

为了减少压紧件5与第二管段2之间的摩擦力，在一优选的实施方式中，参见图10所示，至少在压紧件5的两个端面各设置一滚动组，滚动组包括多个第二滚柱16，多个第二滚柱16在压紧件5的套接孔圆周方向上分布，每个第一滚柱16均可绕自身轴线相对压紧件5转动，并与第二管段2接触，第二滚柱16的轴线与其所在的端面平行，使第二滚柱16能够在压紧件5的移动方向上绕自身轴线转动。

在一些优选的实施方式中，参见图11和图13所示，在通过电动缸9将第二管段2向靠近第一管段1的方向拉动，且不需要省力杠杆7转动时，在推拉部92上卡设一U型垫块17，且U型垫块17位于省力杠杆7的第二端与第二固定件4之间，在通过电动缸9拉动省力杠杆7转动时，去除U型垫块17。

值得说明的是，第一固定件3和第二固定件4分别固定套设在第一管段1和第二管段2上，使第一管段1和第二管段2能够分别同第一固定件3和第二固定件4移动即可，例如，可以通过焊接固定，也可以通过螺纹固定，具体固定方式在此不做限定，

需要说明的是，电动缸9、拉杆10的数量在此不做限定，可以根据需要进行选择，例如，具有两个、三个、四个电动缸；具有两个、三个、四个拉杆。

优选的，多个电动缸9和多个拉杆10均在圆周方向上均匀分布，使推拉力更均匀的分布。省力杠杆7的数量与电动缸9的数量相同，凸台61和弧形长孔63的数量与拉杆10的数量相同。弧形长孔63是横截面为长弧形，多个弧形长孔63同心分布，旋转旋紧件6，拉杆10在弧形长孔63内的位置发生变化，实现限位螺母101在第一平台62和第二平台611之间进行切换。

还需要说明的是，第一固定件3、第二固定件4、压紧件5和旋紧件6的形状不做限定，例如，圆盘板状结构，方形板状结构等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，不存在方案冲突的情况下，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

此外，在不脱离本发明的范围的情况下，对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种风洞金属膜片夹紧装置，其特征在于，包括：

第一固定件，固定套设于第一管段外；

第二固定件，固定套设于第二管段外；

旋紧件，可转动的套设于所述第二管段外，且能够沿所述第二管段的轴向移动，在所述旋紧件的外端面上设有多个沿圆周方向均匀分布的凸台，在所述旋紧件的外端面上相邻的两个所述凸台之间的位置为第一平台，所述凸台的外端面为第二平台，在所述旋紧件上设有与所述凸台数量相同的多个弧形长孔，所述多个弧形长孔沿圆周均匀分布，每个所述弧形长孔沿所述旋紧件的轴向贯穿所述旋紧件并同时穿过相邻的一所述第一平台和第二平台；

压紧件，可移动的套设于所述第二管段外，且位于所述第二固定件和所述旋紧件之间；

多个省力杠杆，设置在所述压紧件和所述第二固定件之间，每个所述省力杠杆的第一端与所述压紧件铰接固定，形成多个铰接支点，且所述多个铰接支点沿圆周方向均匀间隔分布，在所述第一端靠近所述第二固定件的一侧面上设有凸起；

活动顶块，一端与所述第二固定件可移动的接触，相对的另一端具有容纳所述凸起的容纳腔，所述凸起容纳于所述容纳腔内，所述凸起移动时能够带动所述活动顶块相对所述第二固定件移动；

电动缸，与所述省力杠杆的数量相同，所述多个电动缸环绕所述第一管段分布且与所述第一管段平行设置，每个所述电动缸的固定部与所述第一固定件固定连接，推拉部的一端穿过所述第二固定件后与相对应的所述省力杠杆的第二端铰接固定；以及

拉杆，与所述弧形长孔的数量相同，所述拉杆穿过所述第一固定件、第二固定件、压紧件和旋紧件，一端位于所述第一固定件的外侧，另一端经所述弧形长孔伸出所述旋紧件的外侧，所述拉杆的两端均设有限位螺母，所述第一固定件、第二固定件、压紧件和旋转件均可沿所述拉杆的轴向相对所述拉杆移动，环绕所述第二管段的轴线旋转所述旋紧件，所述限位螺母所在位置能够在所述第一平台和第二平台之间切换。

2.根据权利要求1所述的风洞金属膜片夹紧装置，其特征在于：所述推拉部上设置有限位部，且所述限位部位于所述第一固定件和所述第二固定件之间，并随所述推拉部移动，通过抵在所述第二固定件限制所述推拉部穿过所述第二固定件的最大长度。

3.根据权利要求2所述的风洞金属膜片夹紧装置，其特征在于：所述推拉部包括推拉杆和连接杆，所述推拉杆和所述连接杆的一端通过法兰盘固定连接，所述连接杆的另一端与所述省力杠杆的第二端铰接，所述法兰盘作为所述限位部。

4.根据权利要求1所述的风洞金属膜片夹紧装置，其特征在于：两端的所述限位螺母外侧还分别设有一锁紧螺母。

5.根据权利要求4所述的风洞金属膜片夹紧装置，其特征在于：所述限位螺母和/或所述锁紧螺母的外周侧设置撬杆孔，用于安插撬杆。

6.根据权利要求1所述的风洞金属膜片夹紧装置，其特征在于：

在所述压紧件的外周侧设有可转动的卡固件，所述卡固件上设有卡口；

在所述旋紧件的外周侧设有卡固柱；

需要锁定时，旋转所述卡固件，所述卡口卡设于所述卡固柱，所述压紧件和所述旋紧件锁定为一体。

7.根据权利要求1所述的风洞金属膜片夹紧装置，其特征在于：所述凸起为球面凸起，所述容纳腔是与所述球面凸起相匹配的球面型容纳腔。

8.根据权利要求1所述的风洞金属膜片夹紧装置，其特征在于：所述旋紧件的套接孔内设有多个第一滚柱，所述多个第一滚柱在所述旋紧件的套接孔内侧圆周向上分布，每个所述第一滚柱均可绕自身轴线相对所述旋紧件转动，并与所述第二管段接触，所述第一滚柱的轴线与所述旋紧件的套接孔的轴线平行；和/或

所述旋紧件的外周侧设有撬杆孔，用于安插撬杆。

9.根据权利要求1所述的风洞金属膜片夹紧装置，其特征在于：至少在所述压紧件的两个端面各设置一滚动组，所述滚动组包括多个第二滚柱，所述多个第二滚柱在所述压紧件的套接孔圆周方向上分布，每个所述第一滚柱均可绕自身轴线相对所述压紧件转动，并与所述第二管段接触，所述第二滚柱的轴线与其所在的端面平行。

10.根据权利要求1所述的风洞金属膜片夹紧装置，其特征在于：

在通过所述电动缸将所述第二管段向靠近第一管段的方向拉动，且不需要所述省力杠杆转动时，在所述推拉部上卡设一U型垫块，且所述U型垫块位于所述省力杠杆的第二端与所述第二固定件之间；

在通过电动缸拉动所述省力杠杆转动时，去除所述U型垫块。

Images