CN103115154B - 一种用于风洞的液压驱动减压阀 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于风洞的液压驱动减压阀，包括：进气口，出气口，阀体（6），关闭活塞（12），调压活塞（5），杆（16），油管嘴（22）和盘座（17）；调压活塞（5）包括活塞体（51），盘（52），垫圈（53），螺母（54），密封环（55、56）和上盖（57）；关闭活塞（12）包括盖（128），内活塞（127），外活塞（126），筒体（122）和接管嘴（1216）。本发明通过将盘的型面曲线设计为为椭圆特性曲线，使减压阀在工作状态下可以获得线性或接近线性的调节特性；同时，本发明的气流对称性好，调节范围宽，全开和全闭时间短，可以完成马赫数范围为5～8的风洞吹风试验任务。

Description

一种用于风洞的液压驱动减压阀
技术领域
本发明涉及一种减压阀，特别是一种用于高超声速风洞的液压驱动减压阀。
背景技术
风洞在气动力研究和飞行器设计中一直起着非常重要的作用。空气动力学的许多重要理论，都是在风洞实验中经过大量观测后才提出来的，并且它们的应用又得到了风洞试验的验证。减压阀是风洞的重要部件，在高超声速风洞中，它通过启闭件的节流，将进口压力降至某一个需要的出口压力，并能在进口压力及流量变动时，利用本身介质能量保持出口压力基本不变，并且它可以作为调压装置，完成风洞初级调压任务。风洞运行过程中，它对高压主气流进行粗调，提高二级调压的精度和稳定性。减压阀门拥有良好的调压特性和减压特性，并有良好的密封性能。
风洞用的减压阀门与一般工业用的节流阀在工作原理上基本相同，即通过阀芯的轴向移动来改变通道的流通面积以得到不同的开度，达到调节阀后压力的目的。不同的是，风洞用减压阀门要求有良好的调节特性、且流量大、阀门口径大、阀门的全开和全闭动作要在很短的时间内完成。现有的工业阀门达不到要求，因而不能用于风洞的压力调节。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服上述现有技术的不足，提供一种用于风洞的液压驱动减压阀。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于风洞的液压驱动减压阀，该液压驱动减压阀为环状缝隙阀门，包括进气口，出气口，阀体，关闭活塞，调压活塞，杆，油管嘴和盘座；盘座成环形设置在阀体内部；调压活塞包括活塞体，盘，垫圈，螺母，密封环，上盖，活塞体与盘之间通过螺母紧固连接，活塞体与盘之间为紧配合，螺母与活塞体为螺纹连接，盘与螺母之间压有垫圈，密封环固定在活塞体与盘之间，上盖与活塞体为螺纹连接；关闭活塞包括盖，内活塞，外活塞，筒体，接管嘴，接管嘴位于盖的中央，外活塞和内活塞在筒体内上下移动，内活塞上有缓冲垫；当液压驱动减压阀要关闭时，关闭活塞通过接管嘴注入高压气，外活塞和内活塞向下移动，推动杆将盘压到盘座上，液压驱动减压阀关闭；在液压驱动减压阀打开前先释放筒体内的高压气，然后通过液压驱动减压阀的进气口注入气流，同时液压油通过油管嘴注入调压活塞中将盘顶起，盘推动杆向上移动，进而将关闭活塞的外活塞和内活塞顶起，从而开启液压驱动减压阀，在盘与盘座之间形成气流通道，进气流经过调压后进入风洞管道，这时经调节后的气流压力为注入液压油的压力；该液压驱动减压阀通过滑动支架固定在厂房的地基上，该液压驱动减压阀的进气口通过法兰与风洞管道连接，该液压驱动减压阀的出气口通过法兰与风洞管道连接；该液压驱动减压阀通过盘的上下移动，不断改变阀门通道面积来调节气流的压力，阀门通道由盘与盘座共同围成，盘的型面曲线为椭圆特性曲线。
所述阀体为锻件。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
（1）本发明通过将盘的型面曲线为椭圆特性曲线，在任何来流调节状态下，使液压驱动减压阀在工作状态下可以获得线性或接近线性的调节特性。
（2）本发明调压活塞与阀体间为环状缝隙对称结构，使液压驱动减压阀的气流对称性好；在调压活塞的盘与盘座之间形成气流通道，压力调节范围宽。
（3）本发明通过液压机构提供大的驱动力，同时，机械结构设计合理，壳体与活塞之间摩擦小，在相对运动时无卡滞现象，使液压驱动减压阀的全开和全闭时间短，降低了风洞吹风试验成本。
（4）本发明的阀体采用锻件形式的一体化设计，简化了结构，提高了减压阀的可靠性。
附图说明
图1为液压驱动减压阀的结构示意图。
图2为关闭活塞的结构示意图。
图3为调压活塞的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行详细说明。
如图1所示，本发明的液压驱动减压阀包括：螺母1，垫环2，密封圈3，下盖4，调压活塞5，阀体6，垫环7，活动螺母8，档环9，法兰10，垫片11，关闭活塞12，螺母13，垫环14，密封圈15，杆16，盘座17，密封圈18，接管嘴19，密封圈20，毡圈21，油管嘴22，密封圈23和接管嘴24。关闭活塞12在减压阀关闭时，通过杆16将调压活塞5压紧，当减压阀开启时，通过减压阀的进气口注入气流，同时调压活塞5通过油管嘴22注入液压油，调压活塞5顶起，在盘52与盘座17之间形成气流通道，进气流经过调压，进入风洞管道，这时经调节后的气流压力为注入液压油的压力。液压驱动减压阀的阀体6为锻件，阀体6为长方体结构。
本实施例中阀体6的截面尺寸为535mm×550mm，高度为1455mm，壁厚最薄处为72.5mm、最厚处为131.5mm，重量为2.425t。本发明的阀体6采用锻件形式的一体化设计，简化了结构，提高了可靠性。
如图2所示，本发明的关闭活塞12包括：限制板121，筒体122，背帽123，密封环124，环125，外活塞126，内活塞127，盖128，密封圈129，垫环1210，双头螺栓1211，法兰盖1212，螺母1213，垫片1214，密封圈1215，接管嘴1216，缓冲垫1217，连接栓1218，塞盖1219。外活塞126和内活塞127在筒体122内可以上下移动。当减压阀关闭时，关闭活塞12通过接管嘴1216注入高压气，外活塞126和内活塞127向下移动，推动杆16向下移动，最终将盘52压到盘座17上，减压阀关闭。在减压阀打开前先释放筒体122内的高压气，液压油注入调压活塞5，进而将关闭活塞12的外活塞126和内活塞127顶起，从而开启减压阀。
如图3所示，本发明的调压活塞5包括：活塞体51，盘52，垫圈53，螺母54，密封环55，密封环56，上盖57。活塞体51与盘52之间通过螺母54紧固连接，活塞体51与盘52之间为紧配合；螺母54与活塞体51为螺纹连接，盘52与螺母54之间压有垫圈53；密封环55和密封环56固定在活塞体51与盘52之间；上盖57与活塞体51为螺纹连接。
该液压驱动减压阀通过滑动支架固定在厂房的地基上，进气口通过法兰与风洞管道连接，出气口通过法兰与风洞管道连接。该液压驱动减压阀为环状缝隙阀门，利用自平衡原理工作，即液压所给压力即为调节后的气流压力。
本实施例中，液压驱动减压阀为自带液压缸设计，通过调压活塞的移动带动盘的上下移动，不断改变阀门通道面积来调节气流的压力。阀门通道由盘与盘座共同围成。盘的型面曲线为椭圆特性曲线，在任何来流调节状态下，减压阀后压力的相对变化量与调压活塞的相对位移量基本上是呈线性的。
本实施例中，液压驱动减压阀的进气口直径为250mm，出气口直径为250mm，阀高约1600mm，总重约3.6t，调压马赫数范围为5～8，全开和全闭时间小于1s，减压阀设计压力为22MPa，可以满足在高压力情况下的减压、调压要求，并且减压、调压范围宽，控制精度高，可以胜任马赫数范围为5～8的风洞吹风试验任务。
当然，对本发明的各组成部件、位置关系及连接方式在不改变其功能的情况下，进行的等效变换或替代，也落入本发明的保护范围。
本发明未公开技术属本领域技术人员公知常识。

Claims (2)

1.一种用于风洞的液压驱动减压阀，该液压驱动减压阀为环状缝隙阀门，包括进气口，出气口，阀体(6)，其特征在于：还包括关闭活塞(12)，调压活塞(5)，杆(16)，油管嘴(22)和盘座(17)；盘座(17)成环形设置在阀体(6)内部；调压活塞(5)包括活塞体(51)，盘(52)，垫圈(53)，螺母(54)，密封环(55、56)和上盖(57)，活塞体(51)与盘(52)之间通过螺母(54)紧固连接，活塞体(51)与盘(52)之间为紧配合，螺母(54)与活塞体(51)为螺纹连接，盘(52)与螺母(54)之间压有垫圈(53)，密封环(55、56)固定在活塞体(51)与盘(52)之间，上盖(57)与活塞体(51)为螺纹连接；关闭活塞(12)包括盖(128)，内活塞(127)，外活塞(126)，筒体(122)和接管嘴(1216)，接管嘴(1216)位于盖(128)的中央，外活塞(126)和内活塞(127)在筒体(122)内上下移动，内活塞(127)上有缓冲垫(1217)；当液压驱动减压阀要关闭时，关闭活塞(12)通过接管嘴(1216)注入高压气，外活塞(126)和内活塞(127)向下移动，推动杆(16)将盘(52)压到盘座(17)上，液压驱动减压阀关闭；在液压驱动减压阀打开前先释放筒体(122)内的高压气，然后通过液压驱动减压阀的进气口注入气流，同时液压油通过油管嘴(22)注入调压活塞(5)下的空腔中将盘(52)顶起，盘(52)推动杆(16)向上移动，进而将关闭活塞(12)的外活塞(126)和内活塞(127)顶起，从而开启液压驱动减压阀，在盘(52)与盘座(17)之间形成气流通道，进气流经过调压后进入风洞管道，这时经调节后的气流压力为注入液压油的压力；该液压驱动减压阀通过滑动支架固定在厂房的地基上，该液压驱动减压阀的进气口通过法兰与风洞管道连接，该液压驱动减压阀的出气口通过法兰与风洞管道连接；该液压驱动减压阀通过盘(52)的上下移动，不断改变阀门通道面积来调节气流的压力，阀门通道由盘(52)与盘座(17)共同围成，盘(52)的型面曲线为椭圆特性曲线。
2.根据权利要求1所述的一种用于风洞的液压驱动减压阀，其特征在于：所述阀体(6)为锻件。
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