[發明專利]一種面向大口徑風洞應用的快速開關閥門裝置及開關方法

有效

• 申請號: 202011558579.5
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112762220B
• 公開（公告）日: 2022-03-18
• 發明（設計）人: 吳杰;趙家權;張臻;薛濤
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F16K31/122
• 分類號: F16K31/122;F16K1/00;F16K1/38;G01M9/04
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

1.一種面向大口徑風洞應用的快速開關閥門裝置，其特征在于，該裝置包括：氣動執行組件、驅動管路組件和電氣控制組件；其中，

所述氣動執行組件同軸安裝于風洞入口處，并固定于所述風洞的風洞管壁(13)內表面，所述氣動執行組件包括閥心底座(5)和可動錐臺閥心(8)；所述閥心底座(5)將所述風洞分為儲氣段(4)和漸縮段(9)，所述閥心底座(5)設有圓環柱凹腔(7)，所述圓環柱凹腔(7)與所述風洞管壁(13)之間形成環形氣流通道；所述可動錐臺閥心(8)設置于圓環柱凹腔(7)內并連接于所述閥心底座(5)；所述閥心底座由迎風面為錐角的導流錐形結構加向右延伸的圓柱體和直錐體組成；所述氣動執行組件還包括若干彈性連接件(6)，所述彈性連接件(6)用于連接所述可動錐臺閥心(8)與所述閥心底座(5)；

所述驅動管路組件包括儲氣罐(1)和若干氣體管路，若干氣體管路分別將所述儲氣罐(1)與所述儲氣段(4)、所述圓環柱凹腔(7)連通；

所述電氣控制組件設置于所述氣體管路上，其用于控制所述氣體管路的開通或閉合從而改變所述可動錐臺閥心(8)左右兩側的氣壓差以使所述可動錐臺閥心(8)貼合所述圓環柱凹腔(7)內壁并沿所述風洞軸線方向水平往復運動，以實現閥門的打開或關閉。

2.根據權利要求1所述的一種面向大口徑風洞應用的快速開關閥門裝置，其特征在于，所述可動錐臺閥心(8)的密封端面為導流曲面，且所述導流曲面形狀與所述漸縮段(9)處曲面形狀相反布置，以使當所述閥門裝置關閉時，所述可動錐臺閥心(8)的密封端面嚙合于所述漸縮段(9)的內表面。

3.根據權利要求2所述的一種面向大口徑風洞應用的快速開關閥門裝置，其特征在于，所述閥心底座(5)自左而右延伸形成尖錐部，當閥門裝置打開時，所述可動錐臺閥心(8)的密封端面與所述尖錐部的端面齊平。

4.根據權利要求1或3所述的一種面向大口徑風洞應用的快速開關閥門裝置，其特征在于，所述閥心底座(5)的迎風面為錐形結構，其錐角為15°～60°。

5.根據權利要求4所述的一種面向大口徑風洞應用的快速開關閥門裝置，其特征在于，還包括多個支撐肋板(12)，多個所述支撐肋板(12)均勻分布于所述圓環柱凹腔(7)；且多個所述支撐肋板(12)中任意一個設有通氣孔(11)，用于連通所述氣體管路與所述圓環柱凹腔(7)。

6.根據權利要求5所述的一種面向大口徑風洞應用的快速開關閥門裝置，其特征在于，所述支撐肋板(12)的前后邊緣均為楔形結構，其楔角為15°～60°。

7.根據權利要求1-6任一項所述的一種面向大口徑風洞應用的快速開關閥門裝置，其特征在于，所述氣體管路具體包括：

第一支路，一端連接所述儲氣罐(1)，另一端連接風洞的儲氣段(4)；

第二支路，一端連接所述第一支路，另一端連接外部大氣環境；

第三支路，一端連接所述第一支路，另一端連接所述圓環柱凹腔(7)；

第四支路，一端連接所述第三支路，另一端連接外部大氣環境。

8.根據權利要求7所述的一種面向大口徑風洞應用的快速開關閥門裝置，其特征在于，所述電氣控制組件具體包括：

第一電磁閥(V1)，設置于所述第三支路；

第二電磁閥(V2)，設置于所述第四支路；

第三電磁閥(V3)，設置于所述第一支路，并位于所述第一支路與所述第三支路連接處的前段；

第四電磁閥(V4)，設置于所述第一支路，并位于所述第一支路與所述第三支路連接處的后段和所述第一支路與所述第二支路連接處的前段之間；

第五電磁閥(V5)，設置于所述第二支路；

控制器，用于控制所述第一電磁閥(V1)、第二電磁閥(V2)、第三電磁閥(V3)、第四電磁閥(V4)和第五電磁閥(V5)，實現所述閥門裝置的自動充氣、排氣和壓力調節操作。

9.一種基于權利要求8所述的面向大口徑風洞應用的快速開關閥門裝置的開關方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

初始時刻，第一電磁閥(V1)打開，第二電磁閥(V2)、第三電磁閥(V3)、第四電磁閥(V4)和第五電磁閥(V5)關閉；開啟第三電磁閥(V3)對所述圓環柱凹腔(7)充氣，在所述可動錐臺閥心(8)與所述漸縮段(9)緊密嚙合后，開啟第四電磁閥(V4)，對所述儲氣段(4)進行充氣直至目標壓力；在儲氣段(4)內壓力達到目標壓力±5％時關閉第四電磁閥(V4)停止充氣；

風洞實驗開始時，控制器控制關閉第一電磁閥(V1)，然后開啟第二電磁閥(V2)，推動可動錐臺閥心(8)會快速往左運動從而開啟風洞；

風洞實驗結束時，控制器控制第二電磁閥(V2)關閉，然后開啟第一電磁閥(V1)，推動可動錐臺閥心(8)在壓差作用下向右運動，直至與漸縮段(9)嚙合而停止風洞運行。