CN115808285B - 一种风洞喷流试验中的深孔密封组件及应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风洞喷流试验中的深孔密封组件及应用方法，涉及风洞试验领域，包括驻室，其内设置有至少一个喷管，各喷管通过稳定段、通气孔与驻室内的气腔连通，各稳定段通过相配合的通气堵头或不通气堵头切换与喷管的连通状态，所述不通气堵头被配置为包括：螺栓结构的限定件；伸入稳定段，以关闭通气孔的柱状密封件；用于将限定件与密封件连为一体的固定件Ⅰ。本发明提供一种风洞喷流试验中的深孔密封组件及应用方法，可以保证有效密封，也能顺利取出密封圈，保证设备结构件之间配合的稳定性。

Description

一种风洞喷流试验中的深孔密封组件及应用方法

技术领域

本发明涉及风洞试验领域，更具体地说，本发明涉及一种用在风洞喷流试验情况下使用的风洞喷流试验中的深孔密封组件及应用方法。

背景技术

喷流试验技术是风洞中常用的一种试验方法，一般通过更换喷管来实现不同喷流的组合。但当喷管尺寸特别小或者各喷管间隙不能满足更换需要的安装空间时，就将喷管与驻室加工在一起，采用堵头加密封圈的方式来实现不同喷管工作。具体方法如下：当需要为喷管供气时，开放供气通道，保证通道为喷管供气；当不需要为喷管供气时，堵塞供气通道，切断喷管的供气来源，可实现喷管不工作。通过这个方法，把喷管更换的难题转换为是否为喷管供气的问题，解决了很多结构限制带来的难点。

不供气时，需要实现整个供气通道—深孔（10mm以上）的密封，但在试验过程中发现，因为驻室内部存在台阶，采用橡胶或丁晴密封圈时，这些软质密封材料会破碎在供气通道内，影响管路和喷管的通气面积；被气流喷出时易对人员、风洞造成影响（喷流速度很快，大于音速）。而采用硬质密封圈，例如紫铜时，紫铜容易变形，卡紧在供气通道内，不易取出。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种风洞喷流试验中的深孔密封组件，包括驻室，其内设置有至少一个喷管，各喷管通过稳定段、通气孔与驻室内的气腔连通，各稳定段通过相配合的通气堵头或不通气堵头切换喷管的供气状态，所述不通气堵头被配置为包括：

螺栓结构的限定件；

伸入稳定段，以关闭通气孔的柱状密封件；

用于将限定件与密封件连为一体的固定件Ⅰ；

其中，所述密封件在与限定件相配合的一端设置有锥形部；

所述限定件上设置有可供锥形部伸入的锥形孔，且在锥形孔的中间位置上设置有安装固定件Ⅰ的横向通孔；

所述锥形部在与横向通孔相配合的位置上，设置有可供固定件Ⅰ穿过的贯穿孔。

优选的是，所述限定件的头部被配置为采用内六角或外六角；

在所述限定件的螺杆与头部连接处，设置有与驻室上安装孔相配合的螺纹。

优选的是，所述密封件的材质被配置为采用紫铜，并对密封件进行退火处理；

所述限定件的材质被配置为采用30CrMnSia；

所述固定件Ⅰ被配置为采用被配置为45#钢。

优选的是，所述通气堵头被配置为包括：

螺栓结构的固定件Ⅱ；

与固定件Ⅱ头部相配合的密封垫圈Ⅰ；

其中，所述固定件Ⅱ上设置有与驻室上安装孔相配合的螺纹。

优选的是，所述通气堵头被配置为包括：

螺栓结构的转接件；

与固定件Ⅱ头部相配合的密封垫圈Ⅱ；

其中，所述转接件内部设置有与稳定段连通的台阶孔。

优选的是，所述台阶孔内通过螺纹设置有压力检测件；

其中，所述压力检测件在与稳定段相配合的一侧设置有检测孔，所述检测孔上设置有压力检测元件。

一种风洞喷流试验中的深孔密封组件的应用方法，包括：

S1、将密封件锥形部的一端伸入限定件的锥形孔内进行连接；

S2、放置密封件以使横向通孔与贯穿孔在空间上对齐，以通过穿过横向通孔的固定杆将密封件与限定件锁紧；

S3、将固定件Ⅰ两端进行修平处理得到不通气堵头；

S4、当喷管不需要供气时，安装不通气堵头，堵塞住通气孔，让喷管处于不工作状态；

当喷管需要供气时，安装通气堵头，保证气源可以通过稳定段进入喷管。

优选的是，还包括：通过通气堵头测量喷管的稳定段压力，其测量方式为：

当驻室只有一个喷管时，采用带压力检测件的通气堵头；

当驻室上有多个喷管，且多个相通的喷管同时工作时，在其中一个喷管位置上安装带压力检测件的通气堵头，其它喷管位置安装不带压力检测件的通气堵头；

在正式试验时，驻室上安装不带压力检测件的通气堵头。

本发明至少包括以下有益效果：本发明提供一种深孔密封组件，可以保证有效密封，也能顺利取出密封件，保证设备结构件之间配合的稳定性。

本发明提供一种深孔密封组件的应用方式，其可针对风洞试验中不方便更换喷管，却需要改变喷流组合的状态下，将喷管的物理更换转化为是否为喷管供气的问题，减少空间需求，以达到快速、安全地改变喷流工作状态的目的，进一步的其还具有拆装迅速，无残留，设备结构件配合的稳定性、可靠性满足使用要求的效果。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的一个实施例中密封组件的结构示意图；

图2为图1在其中一个视角下的截面透视图；

图3为图1在另一个视角下的截面透视图；

图4为图1在另一个视角下的截面透视图；

图5为图1在另一个视角下的截面透视图；

图6为本发明另一种实施例中通气堵头的结构示意图；

图7为与图6相配合的压力检测件的结构示意图；

其中，驻室-1，喷管-2，稳定段-3，通气孔-4，气腔-5，通气堵头-6，不通气堵头-7，气源输入孔-10，限定件-70，密封件-71，固定件Ⅰ-72，锥形部-73，锥形孔-74，固定件Ⅱ-60，密封垫圈Ⅰ-61，转接件-62，密封垫圈Ⅱ-63，台阶孔-64，压力检测件-65，检测孔-66，压力检测元件-67。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，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，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明提供了一种风洞试验中深孔的密封组件，使用这种密封方式能够实现安装空间不够时的喷流状态快速转换，有效地保证气流的密封、试验效率提升，和风洞试验的安全。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种风洞试验中用于深孔的密封组件，如图1-图5，其结构被配置为包括：驻室1，其内设置有至少一个喷管2，各喷管通过稳定段3、通气孔4与驻室内的气腔5连通，各稳定段通过相配合的通气堵头6或不通气堵头7切换与喷管的连通状态；

驻室，一面设置气源输入孔10；与气源输入孔相连接的是一个圆形空腔（也称为气腔），各喷管的气源将从该空腔引入；与圆形空腔相连接的是喷管的供气小孔（也称为供气孔、通气孔），该供气小孔为对应的喷管供气；与供气小孔同轴心的是喷管稳定段，该稳定段的直径比小孔大，稳定段与小孔的连接面用不通气堵头进行密封，稳定段中部横向连接喷管，包括收缩段、喉道和扩张段；稳定段一直通向驻室外侧，在外侧位置设置螺纹与通气堵头或不通气堵头相连；

所述不通气堵头被配置为包括：

螺栓结构的限定件70，限定件是深孔密封的主要部件，采用螺栓的外形。头部用于安装工具，可以是内六角、外六角或者是一字、十字凹槽；螺杆与头部连接处设置一段螺纹，用于将堵头固定于驻室上；螺杆另一端是一个锥形孔74，用于与密封件的锥形部进行固定连接；在螺杆中段处有一横向通孔，用于安装固定杆，而限定件的材质一般选用30CrMnSia，调制、锻件；

伸入稳定段，以关闭通气孔的柱状密封件71，柱状的密封件一般采用锥柱体结构，即与通气孔相配合的一端为柱形，而另一端为锥形部73，用于与限定件的锥形孔紧密相连；锥体上设置贯穿孔，用于与横向通孔配合安装固定杆，将限定件与密封件进行固定；而将密封件伸入限定件的一端结构选择锥形，而不是圆柱形，目的是避免拆卸密封件时，密封件的柱体部分折断，密封件的柱体部分用于供气孔（也称为通气孔）的密封，材质一般选用紫铜，并进行退火处理；

用于将限定件与密封件连为一体的固定件Ⅰ72，固定件Ⅰ是锁紧限定件和密封件的部件，采用圆柱体结构，外形与限定件匹配，材质一般选用45#钢，调制、锻件；

进一步的，通气堵头被配置为包括：

螺栓结构的固定件Ⅱ60，固定件Ⅱ被配置为采用螺栓的外形，整体长度小于不通气堵头，头部设置与不通气堵头相同，用于安装工具，可以是内六角、外六角或者是一字、十字凹槽；头部用于压紧密封垫圈，螺杆上设置全螺纹，用于将堵头固定于驻室上，材质一般选用30CrMnSia，调制、锻件；

与固定件Ⅱ头部相配合的密封垫圈Ⅰ61，密封垫圈被配置为采用薄的圆柱体结构，内部设置与外圆同轴心的通孔，用于气流通过；该密封圈所用于密封的面是驻室外侧。材质一般选用紫铜，并进行退火处理；

在现有技术中，稳定段是两个圆柱体，一个圆柱体作为稳定段，一个圆柱体作为沉头螺钉的安装段，螺钉要求不能漏出安装面，为了区分是否堵塞，采用一字和十字来分辨是通气还是不通气；而本发明的专利技术与现有技术有以下区别性：1、因为驻室位于模型内部，所以不再考虑需要隐藏螺杆头部，所以，不用再加工2个同心圆柱体，方便了加工工艺设计；2、因为结构不同，从外侧看去，通气堵头下面有垫圈，不通气堵头下面看不见垫圈，就保证了识别是否通气，也就不用再区分一字和十字来辨别，更清晰了。

如图6-图7，在另一种实例中，通气堵头的结构可以为：

螺栓结构的转接件62；

与固定件Ⅱ头部相配合的密封垫圈Ⅱ63；

其中，所述转接件内部设置有与稳定段连通的台阶孔64，所述台阶孔内通过螺纹设置有压力检测件65；

其中，所述压力检测件在与稳定段相配合的一侧设置有检测孔66，所述检测孔上设置有压力检测元件67。当驻室尺寸比较小时，没有分配给驻室总压测量的空间，可以利用驻室上安装各类堵头的位置进行压力测试。通过带压力转接件的通气堵头一头压紧通气垫圈，与驻室连接；压力转接件另一头接传感器相连，以在保证喷管通气的情况下，测量喷管的稳定段压力，而多个喷管同时工作时，因为喷管之间是相通的，所以在一个喷管位置安装测压转接件和传感器即可，其它喷管位置安装通气堵头，在实际应用中，喷管数目可根据需要增加或减少，但在正式试验时，测压转接件不安装在驻室上。

一种风洞喷流试验中的深孔密封组件的应用方法，包括：

S1、将密封件锥形部的一端伸入限定件的锥形孔内进行连接；

S2、放置密封件以使横向通孔与贯穿孔在空间上对齐，以通过穿过横向通孔的固定杆将密封件与限定件锁紧；

S3、将固定件Ⅰ两端进行修平处理得到不通气堵头；

S4、当喷管不需要供气时，安装不通气堵头，堵塞住通气孔，让喷管处于不工作状态；

当喷管需要供气时，安装通气堵头，保证气源可以通过稳定段进入喷管。

还包括：通过通气堵头测量喷管的稳定段压力，其测量方式为：

当驻室只有一个喷管时，采用带压力检测件的通气堵头；

当驻室上有多个喷管，且多个相通的喷管同时工作时，在其中一个喷管位置上安装带压力检测件的通气堵头，其它喷管位置安装不带压力检测件的通气堵头；

在正式试验时，驻室上安装不带压力检测件的通气堵头。在这种方案中，通过设置带压力检测件的通气堵头，可以在试验前对喷管的工作压力进行测量，进而适配驻室尺寸比较小，没有分配给驻室总压测量的空间的情况下，具有更好的适应性。

以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

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。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。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 (6)

1.一种风洞喷流试验中的深孔密封组件，包括驻室，其内设置有至少一个喷管，各喷管通过稳定段、通气孔与驻室内的气腔连通，各稳定段通过相配合的通气堵头或不通气堵头切换喷管的通气状态，其特征在于，所述不通气堵头被配置为包括：

螺栓结构的限定件；

伸入稳定段，以关闭通气孔的柱状密封件；

用于将限定件与密封件连为一体的固定件Ⅰ；

其中，所述密封件在与限定件相配合的一端设置有锥形部；

所述限定件上设置有可供锥形部伸入的锥形孔，且在锥形孔的中间位置上设置有安装固定件Ⅰ的横向通孔；

所述锥形部在与横向通孔相配合的位置上，设置有可供固定件Ⅰ穿过的贯穿孔；

所述通气堵头被配置为包括：

螺栓结构的固定件Ⅱ；

与固定件Ⅱ头部相配合的密封垫圈Ⅰ；

螺栓结构的转接件；

与固定件Ⅱ头部相配合的密封垫圈Ⅱ；

其中，所述固定件Ⅱ上设置有与驻室上安装孔相配合的螺纹；

所述转接件内部设置有与稳定段连通的台阶孔。

2.如权利要求1所述的风洞喷流试验中的深孔密封组件，其特征在于，所述限定件的头部被配置为采用内六角或外六角；

在所述限定件的螺杆与头部连接处，设置有与驻室上安装孔相配合的螺纹。

3.如权利要求1所述的风洞喷流试验中的深孔密封组件，其特征在于，所述密封件的材质被配置为采用紫铜，并对密封件进行退火处理；

所述限定件的材质被配置为采用30CrMnSia；

所述固定件Ⅰ被配置为采用被配置为45#钢。

4.如权利要求1所述的风洞喷流试验中的深孔密封组件，其特征在于，所述台阶孔内通过螺纹设置有压力检测件；

其中，所述压力检测件在与稳定段相配合的一侧设置有检测孔，所述检测孔上设置有压力检测元件。

5.一种如权利要求1-4任一项所述的深孔密封组件应用方法，其特征在于，包括：

S1、将密封件锥形部的一端伸入限定件的锥形孔内进行连接；

S2、放置密封件以使横向通孔与贯穿孔在空间上对齐，以通过穿过横向通孔的固定杆将密封件与限定件锁紧；

S3、将固定件Ⅰ两端进行修平处理得到不通气堵头；

S4、当喷管不需要供气时，安装不通气堵头，堵塞住通气孔，让喷管处于不工作状态；

当喷管需要供气时，安装通气堵头，保证气源可以通过稳定段进入喷管。

6.如权利要求5所述的深孔密封组件应用方法，其特征在于，还包括：通过通气堵头测量喷管的稳定段压力，其测量方式为：

当驻室只有一个喷管时，采用带压力检测件的通气堵头；

当驻室上有多个喷管，且多个相通的喷管同时工作时，在其中一个喷管位置上安装带压力检测件的通气堵头，其它喷管位置安装不带压力检测件的通气堵头；

在正式试验时，驻室上安装不带压力检测件的通气堵头。

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