CN114518212A - 一种在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于风洞结构设计领域，具体涉及一种在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置。该装置的开槽钢管采用多段拼接形式，两端带法兰。滑块与探针焊接一体，探针卡在钢管槽内，滑块与钢管内壁面之间松配合。连接杆一端与滑块连接，另一端穿过密封盘，在测量时通过手动辅助移动到指定位置。连接杆由多节组装而成，两节连接杆之间安装支撑圆盘。管线一端与探针过盈连接，另一端依次穿过支撑圆盘从密封盘引出洞壁，连接总压测量仪器或者总温测量仪器。密封盘具有空腔，腔体内可以容纳拆下的支撑圆盘。密封盘与连接杆、管线之间通过真空封泥或密封圈密封。该装置结构简单、制造成本低廉、易于安装，在侧向安装空间受限的条件下适应良好。

Description

一种在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置

技术领域

本发明属于风洞结构设计领域，具体涉及一种在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置。

背景技术

校测装置是一种获取整体流场特征参数的专用测量设备。现代低速风洞和工业管道的尺寸越来越大，其流场校测装置的设计难度和制造成本也越来越高，其中气流总压、总温的测量尤其复杂。目前，通用的流场校测装置是采用排架或机械手，虽然这些测量方法自动化程度高，操作便捷，但是也存在很多缺点。排架的缺点主要有：测点数量固定，不能调整；引线数量多，难以保证各测点的气密性；尺寸较大，在受限空间内难以运输、安装。机械手的缺点在于机械手集成了电驱装置，系统复杂、成本高，安装调试周期较长。

当前，亟需发展一种在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置。

发明内容

本发明的目的是解决受限空间内的大范围流场低成本校测问题，提供一种简易结构的移测装置。

本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置，其特点是，所述的简易装置包括开槽钢管、滑块、探针、支撑杆、连接杆、支撑圆盘、管线和密封盘；

开槽钢管为多段拼接钢管，各段之间固定连接，开槽钢管的总长度匹配现场安装空间长度；开槽钢管的两端分别安装法兰，前端法兰为密封法兰、固定在风洞一侧的洞壁上，后端法兰固定在风洞另一侧的洞壁上、通过伸出另一侧的洞壁的密封盘密封；开槽钢管与法兰上开有沿开槽钢管的中心轴线方向、面向气流、前后贯穿的通槽；

开槽钢管的内腔设置有连接杆，连接杆的中心轴线与开槽钢管的中心轴线平行；连接杆为多节拼接钢杆，各节之间固定连接，连接杆的总长度匹配现场安装空间长度，最后一根连接杆穿过密封盘伸出；相邻的连接杆之间安装有支撑圆盘，支撑圆盘上开有供连接杆和管线通过的通孔；

开槽钢管的内腔设置有具有90°圆弧弯拐的探针，探针头段即探针针孔所在部段的中心轴线与开槽钢管的中心轴线垂直，探针针孔伸出通槽，面向气流；探针尾段的中心轴线与开槽钢管的中心轴线平行，尾端连接管线；管线穿出密封盘外接总压测量仪器或者总温测量仪器；

开槽钢管的内腔还设置有沿内腔前后滑动的滑块，滑块上开有供连接杆和探针的尾段通过的通孔。

进一步地，所述的前端法兰和后端法兰均为开槽法兰；前端法兰和后端法兰均通过螺钉固定在洞壁上，螺钉上还安装有垫片。

进一步地，所述的通槽与探针的头段之间具有0.02mm~0.04mm的隔离间隙。

进一步地，所述的开槽钢管相邻的钢管分段A和钢管分段B通过螺纹连接筒或者焊接固定连接；开槽钢管的背风面设置有整流后缘。

进一步地，所述的滑块与开槽钢管的之间的内壁采用润滑剂辅助滑块滑动。

进一步地，所述的滑块与探针通过焊接固定连接。

进一步地，所述的探针的头段的攻角小于5°；探针的尾端通过过盈配合方式连接管线。

进一步地，所述的连接杆的各段之间通过防松螺母固定连接；连接杆上标记有刻度，通过手动辅助连接杆移动到指定位置；连接杆配有接长杆，接长杆与连接杆通过螺纹连接，每拆除一节连接杆时，使用接长杆将一节连接杆引出密封盘。

进一步地，所述的密封盘通过封泥或密封圈实现密封。

进一步地，所述的简易装置具有两种安装方式，一种是横向安装，开槽钢管水平放置，两端的法兰分别固定在风洞的两侧洞壁，同时在开槽钢管下方采用支撑杆辅助支撑；一种是纵向安装，开槽钢管竖直放置，两端的法兰分别固定在风洞的上下洞壁，同时在开槽钢管侧方采用支撑杆辅助支撑。

本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置中的开槽钢管可根据现场安装空间进行多段拼接，拼接时需控制内壁面变形，焊接时采用热输入较小的拼焊工艺，螺纹连接时采用细牙螺纹。开槽钢管后缘进行整流处理，能够减小高速气流引起的涡振。

本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置中的滑块与连接杆前端和探针的头段通过各自通孔进行紧配合连接，还需要做有效防松处理。滑块与钢管内壁面之间采用润滑，能够减小移测中的摩擦阻力。

本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置中的支撑圆盘位于相邻的连接杆之间，置于钢管内，用以限制细长型的连接杆在风载作用下的变形和振动。

本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置中的管线全部置于钢管内部，并通过支撑圆盘上的小孔进行固定，防止被气流吹散。

本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置中的密封盘具有一定深度的空腔，腔体内可以容纳拆下的支撑圆盘。

本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置中的支撑杆的数量根据开槽钢管长度进行调整，以达到减小简易装置变形和振动的目的。

本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置通过单根探针辅以手动移测，实现全流场范围的总压/总温测量，结构简单、制造成本低廉、易于安装、对流场干扰小，在侧向安装空间受限的条件下具有较好的适应性，适用于低速风洞、工业管道等对象的移测测量。

附图说明

图1为本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置的剖视图；

图2为本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置的正视图；

图3为本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置中的开槽法兰；

图4为本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置中的开槽钢管的连接图；

图5为本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置中的开槽钢管的整流后缘示意图；

图6为本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置中的密封盘的局部放大图；

图7为本发明的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置中的支撑圆盘的位置变化图。

图中，11.开槽钢管；12.滑块；13.探针；14.支撑杆；15.连接杆；16.接长杆；17.支撑圆盘；18.管线；19.密封盘；20.垫片；21.螺钉；22.防松螺母；30.洞壁；40.墙壁；111.开槽法兰；112.钢管分段A；113.钢管分段B；114.螺纹连接筒；115.整流后缘；191.密封圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

实施例1

如图1-图7所示，本实施例的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置主要包含开槽钢管11、滑块12、探针13、支撑杆14、连接杆15、接长杆16、支撑圆盘17、管线18、密封盘19、垫片20、螺钉21等零部件。

如图1-图3所示，开槽钢管11两端设置有开槽法兰111，钢管和法兰的开槽位置一致，并且面向气流安装。探针13具有90°圆弧弯拐，与滑块12焊接为一体，探针13轴线垂直于滑块12轴线。滑块12和开槽钢管11采用松配合连接，滑块12可在钢管11内壁面自由滑动。

在具体实施时，开槽钢管11直径根据风速、洞壁30和墙壁40间距等因素确定。通槽的开槽尺寸略大于探针13直径，单边留0.02~0.04mm间隙，开槽尺寸的精确控制可采用数控铣或慢走丝线切割等工艺。开槽钢管11可根据现场安装空间采用多段拼接的方式，具体可采用热输入较小的拼焊工艺，拼焊时需要控制钢管内壁面的变形，还可以采用细牙螺纹连接，具体见图4，钢管分段A112和钢管分段B113与螺纹连接筒114通过螺纹连接。作为本发明的进一步改进，开槽钢管后缘115可进行整流处理，以减小高速气流引起的涡振，具体见图5。

如图1所示，连接杆15由多节组装螺接而成。每节的长度尺寸根据连接杆15直径、风速、现场安装空间等因素确定，一般不超过1.5m。连接杆15与滑块12在中间位置通过螺母22连接，螺母22采用可靠防松工艺，确保在装拆每节连接杆15时不会松动。两节连接杆15之间安装支撑圆盘17，支撑圆盘17可以限制细长型连接杆15在风载作用下的变形和振动。支撑圆盘17与钢管11内壁面也采用松配合。支撑圆盘17下侧开孔，供管线18走线。

如图1所示，管线18一端连接探针13尾部，另一端穿过支撑圆盘17和密封盘19引出洞壁30，连接相应的总压测量仪器或者总温测量仪器。

在具体实施时，管线18与探针13采用紧连接，保证密封可靠。管线18和连接杆15穿出密封盘19时，可采用封泥或者密封圈191保证密封性能，具体见图6。

在具体安装时，按照以下步骤进行：

① 将开槽钢管11预制好，放入测量对象中；

② 将滑块12与探针13焊接成一体，并安装第一节连接杆15和防松螺母22，然后整体从开槽法兰111滑入钢管11内；

③ 将开槽钢管11两端安装在洞壁30上，并确保探针13轴线与气流夹角不大于5°；

④ 从洞壁30开孔处依次安装剩余的连接杆15、支撑圆盘17、管线18等；

⑤ 最后安装密封盘19。

在具体测量过程中，手动操作推拉连接杆15，通过观察刻度值定位到相应位置。当支撑圆盘17移测到密封盘19壁面时，拆除伸出洞壁30的连接杆15，并将支撑圆盘17拨开，支撑圆盘17的位置变化情况具体见图7。最后使用接长杆16将下一节连接杆15引出密封盘19，准备下一次测量。在整个测量过程中，仅需一名人员即可完成简易装置的操作，所有动作均可在气流不间断运行的条件下进行。

尽管本发明的实施方案已公开如上，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为本发明专利范围的限制。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置，其特征在于，所述的简易装置包括开槽钢管（11）、滑块（12）、探针（13）、支撑杆（14）、连接杆（15）、支撑圆盘（17）、管线（18）和密封盘（19）；

开槽钢管（11）为多段拼接钢管，各段之间固定连接，开槽钢管（11）的总长度匹配现场安装空间长度；开槽钢管（11）的两端分别安装法兰，前端法兰为密封法兰、固定在风洞一侧的洞壁（30）上，后端法兰固定在风洞另一侧的洞壁（30）上、通过伸出另一侧的洞壁（30）的密封盘（19）密封；开槽钢管（11）与法兰上开有沿开槽钢管（11）的中心轴线方向、面向气流、前后贯穿的通槽；

开槽钢管（11）的内腔设置有连接杆（15），连接杆（15）的中心轴线与开槽钢管（11）的中心轴线平行；连接杆（15）为多节拼接钢杆，各节之间固定连接，连接杆（15）的总长度匹配现场安装空间长度，最后一根连接杆（15）穿过密封盘（19）伸出；相邻的连接杆（15）之间安装有支撑圆盘（17），支撑圆盘（17）上开有供连接杆（15）和管线（18）通过的通孔；

开槽钢管（11）的内腔设置有具有90°圆弧弯拐的探针（13），探针（13）头段即探针针孔所在部段的中心轴线与开槽钢管（11）的中心轴线垂直，探针针孔伸出通槽，面向气流；探针（13）尾段的中心轴线与开槽钢管（11）的中心轴线平行，尾端连接管线（18）；管线（18）穿出密封盘（19）外接总压测量仪器或者总温测量仪器；

开槽钢管（11）的内腔还设置有沿内腔前后滑动的滑块（12），滑块（12）上开有供连接杆（15）和探针（13）的尾段通过的通孔。

2.根据权利要求1所述的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置，其特征在于，所述的前端法兰和后端法兰均为开槽法兰（111）；前端法兰和后端法兰均通过螺钉（21）固定在洞壁（30）上，螺钉（21）上还安装有垫片（20）。

3.根据权利要求1所述的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置，其特征在于，所述的通槽与探针（13）的头段之间具有0.02mm~0.04mm的隔离间隙。

4.根据权利要求1所述的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置，其特征在于，所述的开槽钢管（11）相邻的钢管分段A（112）和钢管分段B（113）通过螺纹连接筒（114）或者焊接固定连接；开槽钢管（11）的背风面设置有整流后缘（115）。

5.根据权利要求1所述的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置，其特征在于，所述的滑块（12）与开槽钢管（11）的之间的内壁采用润滑剂辅助滑块（12）滑动。

6.根据权利要求1所述的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置，其特征在于，所述的滑块（12）与探针（13）通过焊接固定连接。

7.根据权利要求1所述的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置，其特征在于，所述的探针（13）的头段的攻角小于5°；探针（13）的尾端通过过盈配合方式连接管线（18）。

8.根据权利要求1所述的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置，其特征在于，所述的连接杆（15）的各段之间通过防松螺母（22）固定连接；连接杆（15）上标记有刻度，通过手动辅助连接杆（15）移动到指定位置；连接杆（15）配有接长杆（16），接长杆（16）与连接杆（15）通过螺纹连接，每拆除一节连接杆（15）时，使用接长杆（16）将一节连接杆（15）引出密封盘（19）。

9.根据权利要求1所述的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置，其特征在于，所述的密封盘（19）通过封泥或密封圈（191）实现密封。

10.根据权利要求1所述的在受限空间内实现大范围流场移测的简易装置，其特征在于，所述的简易装置具有两种安装方式，一种是横向安装，开槽钢管（11）水平放置，两端的法兰分别固定在风洞的两侧洞壁（30），同时在开槽钢管（11）下方采用支撑杆（14）辅助支撑；一种是纵向安装，开槽钢管（11）竖直放置，两端的法兰分别固定在风洞的上下洞壁（30），同时在开槽钢管（11）侧方采用支撑杆（14）辅助支撑。

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