[发明专利]一种面向大口径风洞应用的快速开关阀门装置及开关方法

权利要求书

1.一种面向大口径风洞应用的快速开关阀门装置，其特征在于，该装置包括：气动执行组件、驱动管路组件和电气控制组件；其中，

所述气动执行组件同轴安装于风洞入口处，并固定于所述风洞的风洞管壁(13)内表面，所述气动执行组件包括阀心底座(5)和可动锥台阀心(8)；所述阀心底座(5)将所述风洞分为储气段(4)和渐缩段(9)，所述阀心底座(5)设有圆环柱凹腔(7)，所述圆环柱凹腔(7)与所述风洞管壁(13)之间形成环形气流通道；所述可动锥台阀心(8)设置于圆环柱凹腔(7)内并连接于所述阀心底座(5)；所述阀心底座由迎风面为锥角的导流锥形结构加向右延伸的圆柱体和直锥体组成；所述气动执行组件还包括若干弹性连接件(6)，所述弹性连接件(6)用于连接所述可动锥台阀心(8)与所述阀心底座(5)；

所述驱动管路组件包括储气罐(1)和若干气体管路，若干气体管路分别将所述储气罐(1)与所述储气段(4)、所述圆环柱凹腔(7)连通；

所述电气控制组件设置于所述气体管路上，其用于控制所述气体管路的开通或闭合从而改变所述可动锥台阀心(8)左右两侧的气压差以使所述可动锥台阀心(8)贴合所述圆环柱凹腔(7)内壁并沿所述风洞轴线方向水平往复运动，以实现阀门的打开或关闭。

2.根据权利要求1所述的一种面向大口径风洞应用的快速开关阀门装置，其特征在于，所述可动锥台阀心(8)的密封端面为导流曲面，且所述导流曲面形状与所述渐缩段(9)处曲面形状相反布置，以使当所述阀门装置关闭时，所述可动锥台阀心(8)的密封端面啮合于所述渐缩段(9)的内表面。

3.根据权利要求2所述的一种面向大口径风洞应用的快速开关阀门装置，其特征在于，所述阀心底座(5)自左而右延伸形成尖锥部，当阀门装置打开时，所述可动锥台阀心(8)的密封端面与所述尖锥部的端面齐平。

4.根据权利要求1或3所述的一种面向大口径风洞应用的快速开关阀门装置，其特征在于，所述阀心底座(5)的迎风面为锥形结构，其锥角为15°～60°。

5.根据权利要求4所述的一种面向大口径风洞应用的快速开关阀门装置，其特征在于，还包括多个支撑肋板(12)，多个所述支撑肋板(12)均匀分布于所述圆环柱凹腔(7)；且多个所述支撑肋板(12)中任意一个设有通气孔(11)，用于连通所述气体管路与所述圆环柱凹腔(7)。

6.根据权利要求5所述的一种面向大口径风洞应用的快速开关阀门装置，其特征在于，所述支撑肋板(12)的前后边缘均为楔形结构，其楔角为15°～60°。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种面向大口径风洞应用的快速开关阀门装置，其特征在于，所述气体管路具体包括：

第一支路，一端连接所述储气罐(1)，另一端连接风洞的储气段(4)；

第二支路，一端连接所述第一支路，另一端连接外部大气环境；

第三支路，一端连接所述第一支路，另一端连接所述圆环柱凹腔(7)；

第四支路，一端连接所述第三支路，另一端连接外部大气环境。

8.根据权利要求7所述的一种面向大口径风洞应用的快速开关阀门装置，其特征在于，所述电气控制组件具体包括：

第一电磁阀(V1)，设置于所述第三支路；

第二电磁阀(V2)，设置于所述第四支路；

第三电磁阀(V3)，设置于所述第一支路，并位于所述第一支路与所述第三支路连接处的前段；

第四电磁阀(V4)，设置于所述第一支路，并位于所述第一支路与所述第三支路连接处的后段和所述第一支路与所述第二支路连接处的前段之间；

第五电磁阀(V5)，设置于所述第二支路；

控制器，用于控制所述第一电磁阀(V1)、第二电磁阀(V2)、第三电磁阀(V3)、第四电磁阀(V4)和第五电磁阀(V5)，实现所述阀门装置的自动充气、排气和压力调节操作。

9.一种基于权利要求8所述的面向大口径风洞应用的快速开关阀门装置的开关方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

初始时刻，第一电磁阀(V1)打开，第二电磁阀(V2)、第三电磁阀(V3)、第四电磁阀(V4)和第五电磁阀(V5)关闭；开启第三电磁阀(V3)对所述圆环柱凹腔(7)充气，在所述可动锥台阀心(8)与所述渐缩段(9)紧密啮合后，开启第四电磁阀(V4)，对所述储气段(4)进行充气直至目标压力；在储气段(4)内压力达到目标压力±5％时关闭第四电磁阀(V4)停止充气；

风洞实验开始时，控制器控制关闭第一电磁阀(V1)，然后开启第二电磁阀(V2)，推动可动锥台阀心(8)会快速往左运动从而开启风洞；

风洞实验结束时，控制器控制第二电磁阀(V2)关闭，然后开启第一电磁阀(V1)，推动可动锥台阀心(8)在压差作用下向右运动，直至与渐缩段(9)啮合而停止风洞运行。