CN115493795B - 变角度机构多型面动密封装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

变角度机构多型面动密封装置及使用方法，属于高速风洞实验领域。本发明解决了目前风洞试验中，第二喉道普遍存在密封漏气的问题，若漏气严重，会直接影响风洞马赫数精度及流场能否建立的问题。本发明包括密封机构，密封机构分别与侧壁板和电动推杆连接，密封机构包括密封板、随动机构、滑动机构、充气胶条和压板机构，密封板内部嵌入充气胶条，充气胶条通过压板机构压紧固定，密封板的上下两侧设置有滑动机构，密封板的内侧设置有随动机构，随动机构与电动推杆的执行端建立连接。通过本发明的密封装置解决了第二喉道密封漏气的问题，提高第二喉道的密封效果，保证第二喉道良好的密封特性。

Description

变角度机构多型面动密封装置及使用方法

技术领域

本发明属于高速风洞试验领域，具体为变角度机构多型面动密封装置及使用方法。

背景技术

第二喉道作为亚跨超三声速风洞的重要结构，紧邻模型支撑系统，因其特殊的结构形式及工作原理，普遍存在密封漏气问题。在试验过程中，若第二喉道漏气严重，将直接影响到风洞马赫数精度，甚至无法建立导致高马赫数试验流场，因此保证第二喉道良好的密封特性具有重要意义。

针对超音速风洞试验，为获取试验所需马赫数，需频繁调节第二喉道两侧壁板到风洞轴线的距离，两侧壁板存在位移及角度的变化，最大偏移距离约为380mm，通过密封装置进行密封。第二喉道外部空间受到结构限制，且试验过程中该处为负压，要利用一套密封装置解决多个型面的密封，在设计上存在一定难度。

因此，本申请提出一种可实现风洞上下壁板以及前端面壁板四个型面的密封，完成风洞内、外部气压隔离的动密封装置。

发明内容

本发明研发目的是为了解决亚跨超三声速风洞试验过程中，第二喉道普遍存在密封漏气的问题，若漏气严重，会直接影响风洞马赫数精度及流场无法建立的问题，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

方案一：变角度机构多型面动密封装置，包括密封机构，密封机构分别与侧壁板和电动推杆连接，密封机构包括密封板、随动机构、滑动机构、充气胶条和压板机构，密封板内部嵌入充气胶条，充气胶条通过压板机构压紧固定，密封板的上下两侧设置有滑动机构，密封板的内侧设置有随动机构，随动机构与电动推杆的执行端建立连接。

进一步的，所述侧壁板上设置有挡板，挡板与密封板接触，挡板的两端设置有弧形角块。

进一步的，所述滑动机构包括滑轨支架和直线滑轨，密封板的上下两端分别安装有滑轨支架，滑轨支架通过滑块与直线滑轨滑动连接，直线滑轨分别安装在风洞上下壁板上。

进一步的，所述压板机构包括第一压板、第二压板、第三压板和第四压板，第一压板、第二压板、第三压板和第四压板一体成型加工并形成矩形框架，第一压板将充气胶条压紧在密封板上形成第一密封面，第二压板将充气胶条压紧在密封板上形成第二密封面，第三压板将充气胶条压紧在密封板上形成第三密封面，第四压板将充气胶条压紧在密封板上形成第四密封面。

进一步的，所述随动机构包括卡箍、关节轴承、底座和伸缩杆，底座设置在密封板的内侧，底座上设置有伸缩杆，伸缩杆通过关节轴承与卡箍连接。

进一步的，所述卡箍套装在电动推杆的执行端，卡箍上设置有螺栓，通过螺栓控制卡箍与电动推杆之间同步移动。

进一步的，所述密封板上加工有气嘴，气嘴用于连接气源向充气胶条充气，密封板的内侧设置有手动扶手。

方案二：基于方案一所述的变角度机构多型面动密封装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：选取厚度为25mm的密封板，在密封板的外侧面嵌入充气胶条，并通过压板机构压紧固定；

步骤二：选取滑轨支架的安装位置，使密封板与上壁板、下壁板之间的间隙均为3mm，选取直线滑轨的安装位置，使密封板与前端面壁板的间隙为1.5mm~2mm，密封板与前端面壁板之间无摩擦，且在充气胶条膨胀密封的范围内；

步骤三：在侧壁板上安装挡板，挡板为矩形挡板，使密封板与挡板的端面接触，在挡板与密封板之间安装橡胶垫片；

步骤四：将随动机构的卡箍套装在电动推杆的执行端，通过电动推杆带动密封板移动。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的变角度机构多型面动密封装置及使用方法解决了目前风洞试验时第二喉道密封漏气的问题，提高第二喉道的密封效果，保证第二喉道良好的密封特性，通过密封板、充气胶条和压板机构实现风洞侧壁板、风洞上下壁板以及前端面壁板四个型面的密封，完成风洞内、外部起亚的隔离；

2、本发明的变角度机构多型面动密封装置及使用方法采用一套厚度为25mm的密封板，实现变角度型面在内的四个型面的密封；

3、本发明的变角度机构多型面动密封装置所设计的充气胶套采用橡胶材质，具有耐磨损、寿命长、伸缩性能优越的优点，泄压后能够迅速恢复充气前的形状；

4、本发明的变角度机构多型面动密封装置将充气胶条固定在密封板内，通过密封板的结构，实现胶条沿着特定方向膨胀的最大化，同时利用弧形角块解决直角处密封不彻底的问题；

5、本发明的变角度机构多型面动密封装置借助调节侧壁板的推杆，实现密封装置调节的自动控制，节省人力，消除工作人员频繁攀爬推拉密封板引发的事故隐患。

附图说明

图1是变角度机构多型面动密封装置的整体结构示意图；

图2是密封机构的示意图；

图3是密封板的外侧结构示意图；

图4是密封板的示意图；

图5是图4的I处局部示意图；

图6是密封板的内侧结构示意图；

图7是图6的A-A向剖视图；

图8是图7的D处局部示意图；

图9是图7的B处局部示意图；

图10是随动机构的剖视图；

图11是风洞第二喉道处结构简图。

图中1-密封机构，2-侧壁板，3-电动推杆，4-气嘴，5-密封板，6-手动扶手，7-随动机构，8-滑动机构，9-充气胶条，10-压板机构，11-第一压板，12-第二压板，13-第三压板，14-第四压板，15-弧形角块，16-挡板，17-滑轨支架，18-直线滑轨，19-卡箍，20-关节轴承，21-底座，22-伸缩杆，23-螺栓，24-前端面壁板，25-下壁板。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接（即为不可拆卸连接）包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1，结合图1-图11说明本实施例，本实施例的变角度机构多型面动密封装置，包括密封机构1、侧壁板2和电动推杆3，电动推杆3的执行端与侧壁板2连接，电动推杆3用于控制侧壁板2的摆动幅度，密封机构1与电动推杆3执行端建立连接，电动推杆3的固定座端设置在风洞外侧，密封机构1包括密封板5、随动机构7、滑动机构8、充气胶条9和压板机构10，密封板5的外侧面嵌入充气胶条9，充气胶条9通过压板机构10压紧固定在密封板5上，密封板5的上下两侧设置有滑动机构8，密封板5的内侧设置有随动机构7，随动机构7与电动推杆3的执行端连接，压板机构10包括第一压板11、第二压板12、第三压板13和第四压板14，第一压板11将充气胶条9压紧在密封板5上形成第一密封面，第一密封面用于密封上壁板，第二压板12将充气胶条9压紧在密封板5上形成第二密封面，第二密封面用于密封侧壁板2，第三压板13将充气胶条9压紧在密封板5上形成第三密封面，第三密封面用于密封下壁板，第四压板14将充气胶条9压紧在密封板5上形成第四密封面，第四密封面用于密封侧壁板2，第一压板11、第二压板12、第三压板13和第四压板14一体化加工成型并形成矩形框架，矩形框架将充气胶条9压紧在密封板5上所形成的的密封面用于密封前端面壁板24；

所述滑动机构8包括滑轨支架17和直线滑轨18，滑轨支架17安装在密封板5的上下两侧，直线滑轨18滑动安装在滑轨支架17上，利用滑轨支架17的安装位置来调节密封板5与上下壁板的位置距离，利用直线滑轨18的安装位置调节密封板5与前端面壁板24的举例，保证密封板5与风洞上下壁板的间隙均为3mm，保证密封板5与前端面壁板24的距离在1.5mm~2mm之间，保证密封板5与前端面壁板24之间无摩擦，在充气胶条9膨胀密封的范围内。

实施例2，结合图1-图11说明本实施例，本实施例的变角度机构多型面动密封装置，包括密封机构1、侧壁板2和电动推杆3，电动推杆3的执行端与侧壁板2连接，电动推杆3用于控制侧壁板2的摆动幅度，密封机构1与电动推杆3建立连接，侧壁板2上安装有挡板16，挡板16为矩形挡板，密封机构1包括密封板5、随动机构7、滑动机构8、充气胶条9和压板机构10，密封板5的外侧面嵌入充气胶条9，充气胶条9通过压板机构10压紧固定在密封板5上，密封板5的上下两侧设置有滑动机构8，密封板5的内侧设置有随动机构7，随动机构7与电动推杆3的执行端连接，密封板5与挡板16接触，挡板16的两端设置有弧形角块15，弧形角块15通过螺钉固定在挡板16的上下两端，压板机构10包括第一压板11、第二压板12、第三压板13和第四压板14，第一压板11将充气胶条9压紧在密封板5上形成第一密封面，第一密封面用于密封上壁板，第二压板12将充气胶条9压紧在密封板5上形成第二密封面，第二密封面用于密封侧壁板2，第三压板13将充气胶条9压紧在密封板5上形成第三密封面，第三密封面用于密封下壁板，第四压板14将充气胶条9压紧在密封板5上形成第四密封面，第四密封面用于密封侧壁板2，第一压板11、第二压板12、第三压板13和第四压板14一体化加工成型并形成矩形框架，矩形框架将充气胶条9压紧在密封板5上所形成的的密封面用于密封前端面壁板24，因第二喉道侧壁板2与密封板5不是垂直接触的，侧壁板2存在一定的位移及角度的变化，故在侧壁板2上安装一块挡板16，保证密封板5与挡板16的规整平面进行接触，将两块弧形角块15固定在挡板16的上下两端面，解决了密封板5倒角处密封不彻底的问题；

所述滑动机构8包括滑轨支架17和直线滑轨18，滑轨支架17安装在密封板5的上下两侧，直线滑轨18滑动安装在滑轨支架17上，利用滑轨支架17的安装位置来调节密封板5与上下壁板的位置距离，利用直线滑轨18的安装位置调节密封板5与前端面壁板24的举例，保证密封板5与风洞上下壁板的间隙均为3mm，保证密封板5与前端面壁板24的距离在1.5mm~2mm之间，保证密封板5与前端面壁板24之间无摩擦，在充气胶条9膨胀密封的范围内。

实施例3，结合图1-图11说明本实施例，本实施例的变角度机构多型面动密封装置，包括密封机构1、侧壁板2和电动推杆3，电动推杆3的执行端与侧壁板2连接，电动推杆3用于控制侧壁板2的摆动幅度，密封机构1与电动推杆3建立连接，侧壁板2上安装有挡板16，挡板16为矩形挡板，密封机构1包括密封板5、随动机构7、滑动机构8、充气胶条9和压板机构10，密封板5的外侧面嵌入充气胶条9，充气胶条9通过压板机构10压紧固定在密封板5上，密封板5上加工有气嘴4，气嘴4气源连接，通过气嘴4向充气胶条9进行充气，密封板5的上下两侧设置有滑动机构8，密封板5的内侧设置有随动机构7，随动机构7与电动推杆3的执行端连接，密封板5与挡板16接触，挡板16的两端设置有弧形角块15，弧形角块15通过螺钉固定在挡板16的上下两端，压板机构10包括第一压板11、第二压板12、第三压板13和第四压板14，第一压板11将充气胶条9压紧在密封板5上形成第一密封面，第一密封面用于密封上壁板，第二压板12将充气胶条9压紧在密封板5上形成第二密封面，第二密封面用于密封侧壁板2，第三压板13将充气胶条9压紧在密封板5上形成第三密封面，第三密封面用于密封下壁板，第四压板14将充气胶条9压紧在密封板5上形成第四密封面，第四密封面用于密封侧壁板2，第一压板11、第二压板12、第三压板13和第四压板14一体化加工成型并形成矩形框架，矩形框架将充气胶条9压紧在密封板5上所形成的的密封面用于密封前端面壁板24，因第二喉道侧壁板2与密封板5不是垂直接触的，侧壁板2存在一定的位移及角度的变化，故在侧壁板2上安装一块挡板16，保证密封板5与挡板16的规整平面进行接触，并在挡板16与侧壁板2之间加装一条橡胶垫片，避免出现漏气的现象，提高密封效果，将两块弧形角块15固定在挡板16的上下两端面，解决了密封板5倒角处密封不彻底的问题；

所述滑动机构8包括滑轨支架17和直线滑轨18，滑轨支架17安装在密封板5的上下两侧，直线滑轨18滑动安装在滑轨支架17上，利用滑轨支架17的安装位置来调节密封板5与上下壁板的位置距离，利用直线滑轨18的安装位置调节密封板5与前端面壁板24的举例，保证密封板5与风洞上下壁板的间隙均为3mm，保证密封板5与前端面壁板24的距离在1.5mm~2mm之间，保证密封板5与前端面壁板24之间无摩擦，在充气胶条9膨胀密封的范围内；

随动机构7包括卡箍19、关节轴承20、底座21和伸缩杆22，底座21固定安装在密封板5内侧，底座21上安装有伸缩杆22，伸缩杆22通过关节轴承20与卡箍19连接，卡箍19上对称设置有螺栓23，通过螺栓23控制卡箍19与电动推杆3之间同步移动，卡箍19套装在电动推杆3的执行端，实现密封机构1的自动控制，在侧壁板2调整的过程中，电动推杆3与侧壁板2之间的距离及夹角均存在微小变化，依靠随动机构7自动消化。

实施例4，结合图1-图11说明本实施例，本实施例的变角度机构多型面动密封装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：选取厚度为25mm的密封板5，在密封板5的外侧面嵌入充气胶条9，并通过压板机构10压紧固定；

步骤二：选取滑轨支架17的安装位置，使密封板5与上壁板、下壁板25之间的间隙均为3mm，选取直线滑轨18的安装位置，使密封板5与前端面壁板24的间隙为1.5mm~2mm，密封板5与前端面壁板24之间无摩擦，且在充气胶条9膨胀密封的范围内；

步骤三：在侧壁板2上安装挡板16，挡板16为矩形挡板，使密封板5与挡板16的端面接触；

步骤四：将随动机构7的卡箍19套装在电动推杆3的执行端，通过电动推杆3带动密封板5移动。

本实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (8)

1.变角度机构多型面动密封装置，其特征在于：包括密封机构（1）、侧壁板（2）和电动推杆（3），电动推杆（3）的执行端与侧壁板（2）连接，电动推杆（3）用于控制侧壁板（2）的摆动幅度，密封机构（1）与电动推杆（3）的执行端建立连接，密封机构（1）包括密封板（5）、随动机构（7）、滑动机构（8）、充气胶条（9）和压板机构（10），密封板（5）的外侧面嵌入充气胶条（9），充气胶条（9）通过压板机构（10）压紧固定，密封板（5）的上下两侧设置有滑动机构（8），密封板（5）的内侧设置有随动机构（7），随动机构（7）与电动推杆（3）的执行端建立连接。

2.根据权利要求1所述的变角度机构多型面动密封装置，其特征在于：所述侧壁板（2）上设置有挡板（16），挡板（16）与密封板（5）接触，挡板（16）的两端设置有弧形角块（15）。

3.根据权利要求2所述的变角度机构多型面动密封装置，其特征在于：所述滑动机构（8）包括滑轨支架（17）和直线滑轨（18），密封板（5）的上下两端分别安装有滑轨支架（17），滑轨支架（17）通过滑块与直线滑轨（18）滑动连接，直线滑轨（18）分别安装在风洞上下壁板上。

4.根据权利要求3所述的变角度机构多型面动密封装置，其特征在于：所述压板机构（10）包括第一压板（11）、第二压板（12）、第三压板（13）和第四压板（14），第一压板（11）、第二压板（12）、第三压板（13）和第四压板（14）一体成型加工并形成矩形框架，第一压板（11）将充气胶条（9）压紧在密封板（5）上形成第一密封面，第二压板（12）将充气胶条（9）压紧在密封板（5）上形成第二密封面，第三压板（13）将充气胶条（9）压紧在密封板（5）上形成第三密封面，第四压板（14）将充气胶条（9）压紧在密封板（5）上形成第四密封面。

5.根据权利要求1或4所述的变角度机构多型面动密封装置，其特征在于：所述随动机构（7）包括卡箍（19）、关节轴承（20）、底座（21）和伸缩杆（22），底座（21）设置在密封板（5）的内侧，底座（21）上设置有伸缩杆（22），伸缩杆（22）通过关节轴承（20）与卡箍（19）连接。

6.根据权利要求5所述的变角度机构多型面动密封装置，其特征在于：所述卡箍（19）套装在电动推杆（3）的执行端，卡箍（19）上设置有螺栓（23），通过螺栓（23）控制卡箍（19）与电动推杆（3）之间同步移动。

7.根据权利要求6所述的变角度机构多型面动密封装置，其特征在于：所述密封板（5）上加工有气嘴（4），气嘴（4）用于连接气源向充气胶条（9）充气，密封板（5）的内侧设置有手动扶手（6）。

8.根据权利要求7所述的变角度机构多型面动密封装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：选取厚度为25mm的密封板（5），在密封板（5）的外侧面嵌入充气胶条（9），并通过压板机构（10）压紧固定；

步骤二：选取滑轨支架（17）的安装位置，使密封板（5）与上壁板、下壁板（25）之间的间隙均为3mm，选取直线滑轨（18）的安装位置，使密封板（5）与前端面壁板（24）的间隙为1.5mm~2mm，密封板（5）与前端面壁板（24）之间无摩擦，且在充气胶条（9）膨胀密封的范围内；

步骤三：在侧壁板（2）上安装挡板（16），挡板（16）为矩形挡板，使密封板（5）与挡板（16）的端面接触；

步骤四：将随动机构（7）的卡箍（19）套装在电动推杆（3）的执行端，通过电动推杆（3）带动密封板（5）移动。

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