CN218156774U - 一种用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于高超声速高温风洞试验设备技术领域，公开了一种用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置。压力测量装置包括引压转接块、圆头管夹、引压管、压力变送器、隔振支架座等部件，采用装配结构与焊接结构结合。通过引压转接块的扁平式贴壁设计避免了远端长臂结构测压接头的疲劳断裂，通过圆头管夹约束引压转接块与引压管的对接焊缝，使得前段引压管结构振动频率与所测设备筒体部段同步，中段引压管通过3个位置的弯折，能有效抵挡X、Y、Z三个方向上的振动加速度，后段引压管通过隔振支架座与所测设备筒体部段基础隔离，对压力变送器起到了良好的固定作用。确保燃烧型风洞各类高温试验、长时间热态试验的安全性及数据可靠性。

Description

一种用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置

技术领域

本实用新型属于高超声速高温风洞试验设备技术领域，具体涉及一种用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置。

背景技术

高超声速高温风洞试验中，风洞核心部段室压是一项重要参数，风洞核心部段室压测量的安全性、准确性直接影响风洞试验成败和设备健康状态，为获得风洞核心部段室压，通常在有夹层冷却结构的加热器或其他部段研制加工过程中预留测压孔位置，后期现场安装调试阶段在风洞核心部段的外壁面通过焊接测压接头直接连接传感器，以获得所需的室压数据。

随着高超声速高温风洞试验能力不断进步和探索，加热器运行过程中往往出现不稳定燃烧现象，不稳定燃烧发生时会产生大幅度的压力波动和结构加速度振动，试验测量发现，在异常状态下，风洞核心部段的振动加速度可达1000G水平以上，振动频率达2000Hz，测压管总压达16MPa，从而在试验过程中出现测压接头疲劳断裂或传感器接头松动，高温高压燃气喷出，造成高超声速高温风洞本体烧穿，影响高超声速高温风洞的正常运行，在威胁试验安全的同时也可能带来高额的经济损失，传统测压装置已不能适应高超声速高温风洞环境。

为了在高温、高压、高振洞环境下安全可靠的获得风洞核心部段室压数据，当前，亟需发展一种用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置。

本实用新型的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置，其特点是，所述的压力测量装置采用装配结构与焊接结构相结合的方式，包括引压转接块、圆头管夹、引压管、方头管夹、三通接头、压力变送器、传感器安装座、U型卡箍、隔振支架和隔振支架座；引压转接块、三通接头和传感器安装座通过引压管依次焊接连接，圆头管夹和方头管夹采用装配的方式固定在引压管走行路径的相应位置；隔振支架包括2根平行的上横梁和下横梁，上横梁和下横梁固定在隔振支架座上，隔振支架座与所测设备筒体部段的安装基础隔离；

所测设备筒体部段为圆筒，中心轴线为水平线，坐标系采用右手定则；测压孔的中心轴线位于所测设备筒体部段的径向，测压孔的中心轴线与所测设备筒体部段Z轴的夹角为锐角；

引压转接块为扁平式，引压转接块的内部设置有凹腔，测压孔与凹腔相通，引压转接块底部的边缘密封焊接在所测设备筒体部段的外壁面上，引压转接块的出口管路与引压管的前端通过对接焊缝Ⅰ连接；圆头管夹将对接焊缝Ⅰ压紧固定在所测设备筒体部段的外壁面上；

引压管靠近所测设备筒体部段的外壁面，沿周向绕行，之后进行第一次弯折，沿所测设备筒体部段的径向离开外壁面，再进行第二次弯折，平行于所测设备筒体部段的中心轴线，再进行第三次弯折，垂直于所测设备筒体部段的中心轴线，最后，引压管的后端与三通接头的上端通过对接焊缝Ⅱ焊接连接；方头管夹将对接焊缝Ⅱ压紧固定在隔振支架上横梁的侧面；

三通接头的水平端和下端通过引压管分别与2个传感器安装座连接，每个传感器安装座安装1个竖直放置的压力变送器，压力变送器通过U型卡箍固定在隔振支架下横梁的侧面，下横梁的侧面与上横梁的侧面同侧；2个压力变送器分别接入高超声速高温风洞的试验控制系统和数据采集系统，为高超声速高温风洞的高温试验、长时间热态试验提供数据参数。

进一步地，所述的夹角范围为10°~30°。

进一步地，所述的第一次弯折的弯折角为120°，第二次弯折的弯折角为90°，第三次弯折的弯折角也为90°。

进一步地，所述的圆头管夹和方头管夹均为管夹结构，具有ABS塑料内芯与金属外壳。

进一步地，所述的引压管为冷弯成型的DN4不锈钢无缝钢管。

进一步地，所述的压力变送器与传感器安装座之间采用螺纹连接；同时，压力变送器与传感器安装座之间还设置有用于密封的紫铜垫圈。

进一步地，所述的压力变送器的上段通过一组两个合围的C型卡箍夹持，两个C型卡箍的前端和后端均通过开槽防松螺母旋紧，两个C型卡箍放置在隔振支架下横梁的上表面上；隔振支架的下横梁上开有与两组C型卡箍的4个开槽防松螺母相匹配的4个通孔；设置4个保险丝，每个保险丝的一端固定在开槽防松螺母上，另一端穿过对应的通孔固定在隔振支架下横梁上，保险丝为压力变送器上段提供沿螺纹紧固方向的拉紧牵引力，实现压力变送器的上段与隔振支架下横梁之间的固定；压力变送器的下段通过U型卡箍固定在隔振支架下横梁的侧面，实现压力变送器的下段与隔振支架下横梁之间的固定。

本实用新型的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置中的引压转接块采用扁平式贴壁设计，能够避免传统的远端长臂结构的测压接头因所测设备筒体部段的强振动而产生的疲劳断裂。

本实用新型的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置中的圆头管夹将对接焊缝Ⅰ压紧固定在所测设备筒体部段的外壁面上，保证了圆头管夹之前的引压管的结构振动频率与所测设备筒体部段的结构振动频率同步，同时也保证了对接焊缝Ⅰ的位置不会因为摇摆而发生疲劳断裂。

本实用新型的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置中的引压管的三个弯折能够有效抵挡所测设备筒体部段在X、Y、Z三个方向上的振动加速度，保护压力变送器，降低压力变送器受到的所测设备筒体部段的强振动影响。

本实用新型的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置通过方头管夹将压力变送器与所测设备筒体部段隔离开；通过C型卡箍、开槽防松螺母、保险丝和U型卡箍将压力变送器与隔振支架座的牢固固定，使得压力变送器与隔振支架座同频，不易发生松动；最后，通过隔振支架座与所测设备筒体部段的安装基础隔离，使得压力变送器避免了所测设备筒体部段的强振动影响。

本实用新型的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置解决了高超声速高温风洞在强振动环境下的测压接头疲劳断裂问题，能够有效保护压力变送器不受所测设备筒体部段的强振动影响，在试验过程中持续为风洞控制系统和数据采集系统提供准确可靠的压力数据，确保了高超声速高温风洞各类高温试验、长时间热态试验的安全性及数据可靠性。

附图说明

图1为本实用新型的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置的正视图；

图2为本实用新型的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置的立体图；

图3为本实用新型的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置的Ⅰ局部放大图；

图4本实用新型的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置的A-A剖面图。

图中，1.引压转接块；2.所测设备筒体部段；3.圆头管夹；4.引压管；5.方头管夹；6.三通接头；7.压力变送器；8.传感器安装座；9.U型卡箍；10.隔振支架；11.开槽防松螺母；12.C型卡箍；13.紫铜垫圈；14.保险丝；15.隔振支架座；16.测压孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本实用新型。

实施例1

如图1~图4所示，本实施例的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置采用装配结构与焊接结构相结合的方式，包括引压转接块1、圆头管夹3、引压管4、方头管夹5、三通接头6、压力变送器7、传感器安装座8、U型卡箍9、隔振支架10和隔振支架座15；引压转接块1、三通接头6和传感器安装座8通过引压管4依次焊接连接，圆头管夹3和方头管夹5采用装配的方式固定在引压管4走行路径的相应位置；隔振支架10包括2根平行的上横梁和下横梁，上横梁和下横梁固定在隔振支架座15上，隔振支架座15与所测设备筒体部段2的安装基础隔离；

所测设备筒体部段2为圆筒，中心轴线为水平线，坐标系采用右手定则；测压孔16的中心轴线位于所测设备筒体部段2的径向，测压孔16的中心轴线与所测设备筒体部段2Z轴的夹角为锐角；

引压转接块1为扁平式，引压转接块1的内部设置有凹腔，测压孔16与凹腔相通，引压转接块1底部的边缘密封焊接在所测设备筒体部段2的外壁面上，引压转接块1的出口管路与引压管4的前端通过对接焊缝Ⅰ连接；圆头管夹3将对接焊缝Ⅰ压紧固定在所测设备筒体部段2的外壁面上；

引压管4靠近所测设备筒体部段2的外壁面，沿周向绕行，之后进行第一次弯折，沿所测设备筒体部段2的径向离开外壁面，再进行第二次弯折，平行于所测设备筒体部段2的中心轴线，再进行第三次弯折，垂直于所测设备筒体部段2的中心轴线，最后，引压管4的后端与三通接头6的上端通过对接焊缝Ⅱ焊接连接；方头管夹5将对接焊缝Ⅱ压紧固定在隔振支架10上横梁的侧面；

三通接头6的水平端和下端通过引压管4分别与2个传感器安装座8连接，每个传感器安装座8安装1个竖直放置的压力变送器7，压力变送器7通过U型卡箍9固定在隔振支架10下横梁的侧面，下横梁的侧面与上横梁的侧面同侧；2个压力变送器7分别接入高超声速高温风洞的试验控制系统和数据采集系统，为高超声速高温风洞的高温试验、长时间热态试验提供数据参数。

进一步地，所述的夹角范围为10°~30°。

进一步地，所述的第一次弯折的弯折角为120°，第二次弯折的弯折角为90°，第三次弯折的弯折角也为90°。

进一步地，所述的圆头管夹3和方头管夹5均为管夹结构，具有ABS塑料内芯与金属外壳。

进一步地，所述的引压管4为冷弯成型的DN4不锈钢无缝钢管。

进一步地，所述的压力变送器7与传感器安装座8之间采用螺纹连接；同时，压力变送器7与传感器安装座8之间还设置有用于密封的紫铜垫圈13。

进一步地，所述的压力变送器7的上段通过一组两个合围的C型卡箍12夹持，两个C型卡箍12的前端和后端均通过开槽防松螺母11旋紧，两个C型卡箍12放置在隔振支架10下横梁的上表面上；隔振支架10的下横梁上开有与两组C型卡箍12的4个开槽防松螺母11相匹配的4个通孔；设置4个保险丝14，每个保险丝14的一端固定在开槽防松螺母11上，另一端穿过对应的通孔固定在隔振支架10下横梁上，保险丝14为压力变送器7上段提供沿螺纹紧固方向的拉紧牵引力，实现压力变送器7的上段与隔振支架10下横梁之间的固定；压力变送器7的下段通过U型卡箍9固定在隔振支架10下横梁的侧面，实现压力变送器7的下段与隔振支架10下横梁之间的固定。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅限于说明书和实施方式中所列运用，对于熟悉本领域的人员而言，在不脱离本实用新型原理的前提下，本实用新型公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置，其特征在于，所述的压力测量装置采用装配结构与焊接结构相结合的方式，包括引压转接块（1）、圆头管夹（3）、引压管（4）、方头管夹（5）、三通接头（6）、压力变送器（7）、传感器安装座（8）、U型卡箍（9）、隔振支架（10）和隔振支架座（15）；引压转接块（1）、三通接头（6）和传感器安装座（8）通过引压管（4）依次焊接连接，圆头管夹（3）和方头管夹（5）采用装配的方式固定在引压管（4）走行路径的相应位置；隔振支架（10）包括2根平行的上横梁和下横梁，上横梁和下横梁固定在隔振支架座（15）上，隔振支架座（15）与所测设备筒体部段（2）的安装基础隔离；

所测设备筒体部段（2）为圆筒，中心轴线为水平线，坐标系采用右手定则；测压孔（16）的中心轴线位于所测设备筒体部段（2）的径向，测压孔（16）的中心轴线与所测设备筒体部段（2）Z轴的夹角为锐角；

引压转接块（1）为扁平式，引压转接块（1）的内部设置有凹腔，测压孔（16）与凹腔相通，引压转接块（1）底部的边缘密封焊接在所测设备筒体部段（2）的外壁面上，引压转接块（1）的出口管路与引压管（4）的前端通过对接焊缝Ⅰ连接；圆头管夹（3）将对接焊缝Ⅰ压紧固定在所测设备筒体部段（2）的外壁面上；

引压管（4）靠近所测设备筒体部段（2）的外壁面，沿周向绕行，之后进行第一次弯折，沿所测设备筒体部段（2）的径向离开外壁面，再进行第二次弯折，平行于所测设备筒体部段（2）的中心轴线，再进行第三次弯折，垂直于所测设备筒体部段（2）的中心轴线，最后，引压管（4）的后端与三通接头（6）的上端通过对接焊缝Ⅱ焊接连接；方头管夹（5）将对接焊缝Ⅱ压紧固定在隔振支架（10）上横梁的侧面；

三通接头（6）的水平端和下端通过引压管（4）分别与2个传感器安装座（8）连接，每个传感器安装座（8）安装1个竖直放置的压力变送器（7），压力变送器（7）通过U型卡箍（9）固定在隔振支架（10）下横梁的侧面，下横梁的侧面与上横梁的侧面同侧；2个压力变送器（7）分别接入高超声速高温风洞的试验控制系统和数据采集系统，为高超声速高温风洞的高温试验、长时间热态试验提供数据参数。

2.根据权利要求1所述的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置，其特征在于，所述的夹角范围为10°~30°。

3.根据权利要求1所述的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置，其特征在于，所述的第一次弯折的弯折角为120°，第二次弯折的弯折角为90°，第三次弯折的弯折角也为90°。

4.根据权利要求1所述的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置，其特征在于，所述的圆头管夹（3）和方头管夹（5）均为管夹结构，具有ABS塑料内芯与金属外壳。

5.根据权利要求1所述的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置，其特征在于，所述的引压管（4）为冷弯成型的DN4不锈钢无缝钢管。

6.根据权利要求1所述的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置，其特征在于，所述的压力变送器（7）与传感器安装座（8）之间采用螺纹连接；同时，压力变送器（7）与传感器安装座（8）之间还设置有用于密封的紫铜垫圈（13）。

7.根据权利要求1所述的用于高超声速高温风洞强振动环境下的压力测量装置，其特征在于，所述的压力变送器（7）的上段通过一组两个合围的C型卡箍（12）夹持，两个C型卡箍（12）的前端和后端均通过开槽防松螺母（11）旋紧，两个C型卡箍（12）放置在隔振支架（10）下横梁的上表面上；隔振支架（10）的下横梁上开有与两组C型卡箍（12）的4个开槽防松螺母（11）相匹配的4个通孔；设置4个保险丝（14），每个保险丝（14）的一端固定在开槽防松螺母（11）上，另一端穿过对应的通孔固定在隔振支架（10）下横梁上，保险丝（14）为压力变送器（7）上段提供沿螺纹紧固方向的拉紧牵引力，实现压力变送器（7）的上段与隔振支架（10）下横梁之间的固定；压力变送器（7）的下段通过U型卡箍（9）固定在隔振支架（10）下横梁的侧面，实现压力变送器（7）的下段与隔振支架（10）下横梁之间的固定。

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