本發(fā)明涉及風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)中真空閥門結(jié)構(gòu)的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用于大型高真空系統(tǒng)的大口徑鐘擺式真空閥門及密封方法。

背景技術(shù)：

風(fēng)洞是人工產(chǎn)生和控制氣流，以模擬飛行器或物體周圍氣體的流動(dòng)，并可量度氣流對(duì)物體的作用以及觀察物理現(xiàn)象的一種管道狀實(shí)驗(yàn)設(shè)備，它是進(jìn)行空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)最常用、最有效的工具。高超聲速風(fēng)洞則能夠較大程度地兼顧超聲速飛行的環(huán)境、動(dòng)壓所需要的時(shí)間要求，能夠模擬總壓參數(shù)的不同組合，以滿足超聲速飛行器在不同飛行高度上飛行環(huán)境的基本要求。高超聲速風(fēng)洞主要由從左往右依次布置的氣源系統(tǒng)、燃燒加熱器、噴管、試驗(yàn)段、擴(kuò)壓器、真空球閥、真空球罐、真空排氣系統(tǒng)組成。

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)也是航天飛行器研制工作中的一個(gè)不可缺少的組成部分。它不僅在航空和航天工程的研究和發(fā)展中起著重要作用，隨著工業(yè)空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展，在交通運(yùn)輸、房屋建筑、風(fēng)能利用和環(huán)境保護(hù)等部門中也得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。隨著國(guó)家節(jié)能減排方針的出臺(tái)，一大批高能耗、高污染的真空設(shè)備將會(huì)被淘汰，低能耗、低污染的真空設(shè)備將會(huì)出現(xiàn)并代替之，同時(shí)這種設(shè)備也是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。風(fēng)洞試驗(yàn)時(shí)與洞體相連的真空罐體積巨大，有的達(dá)7500 立方米甚至10000 多立方米，并對(duì)抽氣時(shí)間有嚴(yán)格的控制，要求1小時(shí)內(nèi)把真空罐內(nèi)的壓力從大氣壓抽到200Pa，在做試驗(yàn)時(shí)，要求真空系統(tǒng)的入口壓力為100-5000Pa 時(shí)，真空系統(tǒng)的抽氣速率不少于51000L/S( 質(zhì)量流率不少于540 克/ 秒) ；并且在不同壓力狀態(tài)下，對(duì)真空系統(tǒng)的抽氣速率有不同的要求，即當(dāng)風(fēng)洞洞體內(nèi)的壓力變化時(shí)，真空系統(tǒng)的抽氣速率也必須立即跟著變化，這就意味著此真空系統(tǒng)必須要抽速大、且有一定的智能，具備自動(dòng)調(diào)整能。

在引射風(fēng)洞中，需要一種快速啟閉的大口徑高真空閥門?，F(xiàn)有的用于真空的閥門主要以插板閥為主，插板閥起到排氣的作用，通過變量泵的抽氣作用將風(fēng)洞內(nèi)氣體經(jīng)插板閥排出，以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)調(diào)整風(fēng)洞的壓力，從而適應(yīng)不同工況。然而插板閥的閥門在動(dòng)作過程中O型密封圈與密封面存在摩擦和擠壓，在運(yùn)動(dòng)擠壓過程中O型密封圈極易脫落，使其使用壽命降低，最終導(dǎo)致后續(xù)閥門關(guān)閉時(shí)密封不嚴(yán)密，風(fēng)洞壓力變化，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。此外，插板閥因?yàn)椴灏宓男谐烫貏e長(zhǎng)，一般其啟閉時(shí)間很長(zhǎng)，這兩種結(jié)構(gòu)形式的真空閥均不能滿足快速、高真空密封及長(zhǎng)壽的工藝工況要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、適應(yīng)大口徑且快速啟閉、高真空密封、長(zhǎng)壽命的引射風(fēng)洞使用環(huán)境的用于大型高真空系統(tǒng)的大口徑鐘擺式真空閥門及密封方法。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種用于大型高真空系統(tǒng)的大口徑鐘擺式真空閥門，它包括左閥體、右閥體、設(shè)置于左閥體和右閥體之間中間閥體，左閥體與右閥體關(guān)于中間閥體對(duì)稱設(shè)置，且左閥體、右閥體和中間閥體組成頂部帶有開口的殼體，殼體的頂部設(shè)置有密閉機(jī)箱，密閉機(jī)箱上旋轉(zhuǎn)安裝有驅(qū)動(dòng)軸，驅(qū)動(dòng)軸上安裝有位于密閉機(jī)箱內(nèi)的連桿，連桿的另一固連有閥板，閥板向下貫穿殼體的開口設(shè)置，所述的左、右閥體的內(nèi)側(cè)面上均固定有環(huán)形密封圈，環(huán)形密封圈的一側(cè)與其相連的閥體內(nèi)側(cè)面之間形成有環(huán)形空腔，環(huán)形密封圈的另一側(cè)設(shè)置有環(huán)形凸起，左、右閥體內(nèi)均開設(shè)有與環(huán)形空腔相連通的進(jìn)氣通道，所述的左、右閥體上的外側(cè)面上分別設(shè)置有與環(huán)形密封圈相對(duì)立的排氣管和進(jìn)氣管，排氣管和進(jìn)氣管均與殼體連通。

所述的左、右閥體和中間閥體經(jīng)螺栓連接。

所述的中間閥體的頂表面為圓弧。

所述的進(jìn)氣通道的末端連接有密封氣接頭。

所述的左、右閥體的內(nèi)側(cè)面上、位于環(huán)形密封圈的下方均設(shè)置有弧形導(dǎo)軌，所述的閥板兩端面分別與弧形導(dǎo)軌相配合。

所述的環(huán)形密封圈經(jīng)壓圈固定于與環(huán)形密封圈相連的閥體內(nèi)側(cè)面上。

所述的壓圈經(jīng)螺釘固定。

所述的大口徑鐘擺式真空閥門用于大型高真空系統(tǒng)的密封方法，它包括以下步驟：

S1、使用前，將進(jìn)氣管與風(fēng)洞連通，將排氣管與變量泵連通；

S2、閥門的開啟，當(dāng)進(jìn)行排氣時(shí)，使驅(qū)動(dòng)軸逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)閥板駛離進(jìn)氣管，變量泵對(duì)風(fēng)洞內(nèi)氣體抽氣，氣體順次經(jīng)進(jìn)氣管、殼體、排氣管最后從變量泵排出，從而實(shí)現(xiàn)了閥門的開啟，實(shí)現(xiàn)快速調(diào)整風(fēng)洞的壓力，能夠適應(yīng)不同風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)工況；

S3、閥門的關(guān)閉，當(dāng)排氣結(jié)束后，使驅(qū)動(dòng)軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)閥板朝向進(jìn)氣管運(yùn)動(dòng)，當(dāng)閥板轉(zhuǎn)動(dòng)90°后，且完全處于兩個(gè)環(huán)形密封圈之間時(shí)，通過密封氣接頭通入帶壓力的密封氣體，密封氣體經(jīng)進(jìn)氣通道進(jìn)入環(huán)形空腔內(nèi)，環(huán)形密封圈在氣壓下膨脹并與閥板上的密封面相接觸擠壓，從而實(shí)現(xiàn)了閥門的關(guān)閉，而且密封更加嚴(yán)密；

S4、當(dāng)沒有向環(huán)形空腔內(nèi)充氣時(shí)，環(huán)形密封圈與閥板密封面不接觸或只接觸沒有相互擠壓。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明適應(yīng)大口徑且快速啟閉、高真空密封、長(zhǎng)壽命的引射風(fēng)洞使用環(huán)境的用于大型高真空系統(tǒng)。

附圖說(shuō)明

圖1 為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2 為圖1的A-A剖視圖；

圖3 為圖1的B-B剖視圖；

圖4 為圖1的C-C剖視圖；

圖5 為右閥體與其相連環(huán)形密封圈的安裝示意圖；

圖6 為閥板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7 為圖2的I部局部放大視圖；

圖8 為圖2的II部局部放大視圖；

圖9 為左閥體與環(huán)形密封圈的安裝示意圖；

圖中，1-左閥體，2-右閥體，3-中間閥體，4-開口，5-密閉機(jī)箱，6-驅(qū)動(dòng)軸，7-連桿，8-閥板，9-環(huán)形空腔，10-環(huán)形凸起，11-進(jìn)氣通道，12-排氣管，13-進(jìn)氣管，14-螺栓，15-密封氣接頭，16-弧形導(dǎo)軌，17-壓圈，18-螺釘，19-環(huán)形密封圈。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述：

如圖1~9所示，一種用于大型高真空系統(tǒng)的大口徑鐘擺式真空閥門，它包括左閥體1、右閥體2、設(shè)置于左閥體1和右閥體2之間中間閥體3，左閥體1與右閥體2關(guān)于中間閥體3對(duì)稱設(shè)置，且左閥體1、右閥體2和中間閥體3組成頂部帶有開口4的殼體，殼體的頂部設(shè)置有密閉機(jī)箱5，密閉機(jī)箱5上旋轉(zhuǎn)安裝有驅(qū)動(dòng)軸6，驅(qū)動(dòng)軸6上安裝有位于密閉機(jī)箱5內(nèi)的連桿7，連桿7的另一固連有閥板8，閥板8向下貫穿殼體的開口4設(shè)置，所述的左、右閥體的內(nèi)側(cè)面上均固定有環(huán)形密封圈19，環(huán)形密封圈19的一側(cè)與其相連的閥體內(nèi)側(cè)面之間形成有環(huán)形空腔9，初始狀態(tài)下環(huán)形空腔9內(nèi)沒有充入氣體，環(huán)形密封圈19的另一側(cè)設(shè)置有環(huán)形凸起10，左、右閥體內(nèi)均開設(shè)有與環(huán)形空腔9相連通的進(jìn)氣通道11，進(jìn)氣通道11的末端連接有密封氣接頭15。所述的左、右閥體上的外側(cè)面上分別設(shè)置有與環(huán)形密封圈19相對(duì)立的排氣管12和進(jìn)氣管13，排氣管12和進(jìn)氣管13均與殼體連通。排氣管12和進(jìn)氣管13內(nèi)設(shè)置有加強(qiáng)筋。

所述的左、右閥體和中間閥體3經(jīng)螺栓14連接，螺栓14將左閥體1、右閥體2和中間閥體3連接為一整體。

所述的中間閥體3的頂表面為圓??；所述的左、右閥體的內(nèi)側(cè)面上、位于環(huán)形密封圈19的下方均設(shè)置有弧形導(dǎo)軌16，所述的閥板8兩端面分別與弧形導(dǎo)軌16相配合，因此當(dāng)控制驅(qū)動(dòng)軸6轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸6帶動(dòng)連桿7驅(qū)動(dòng)閥板8轉(zhuǎn)動(dòng)，閥板8的下端部沿著中間閥體3與兩個(gè)弧形導(dǎo)軌16形成的通道滑動(dòng)。

所述的環(huán)形密封圈19經(jīng)壓圈17固定于與環(huán)形密封圈19相連的閥體內(nèi)側(cè)面上；壓圈17經(jīng)螺釘18固定；所述的環(huán)形密封圈19充氣壓力可依據(jù)需要密封的真空度要求進(jìn)行調(diào)整，做到密封比壓恒定可調(diào)。

如圖1~8所示，所述的大口徑鐘擺式真空閥門用于大型高真空系統(tǒng)的密封方法，它包括以下步驟：

S1、使用前，將進(jìn)氣管13與風(fēng)洞連通，將排氣管12與變量泵連通；

S2、閥門的開啟，當(dāng)進(jìn)行排氣時(shí)，使驅(qū)動(dòng)軸6逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)軸6帶動(dòng)閥板8駛離進(jìn)氣管13，變量泵對(duì)風(fēng)洞內(nèi)氣體抽氣，氣體順次經(jīng)進(jìn)氣管13、殼體、排氣管12最后從變量泵排出，從而實(shí)現(xiàn)了閥門的開啟，實(shí)現(xiàn)快速調(diào)整風(fēng)洞的壓力，能夠適應(yīng)不同風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)工況；

S3、閥門的關(guān)閉，當(dāng)排氣結(jié)束后，使驅(qū)動(dòng)軸6順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)軸6帶動(dòng)閥板8朝向進(jìn)氣管13運(yùn)動(dòng)，當(dāng)閥板8轉(zhuǎn)動(dòng)90°后，且完全處于兩個(gè)環(huán)形密封圈19之間時(shí)，通過密封氣接頭15通入帶壓力的密封氣體，密封氣體經(jīng)進(jìn)氣通道11進(jìn)入環(huán)形空腔9內(nèi)，環(huán)形密封圈19在氣壓下膨脹并與閥板8上的密封面相接觸擠壓，從而實(shí)現(xiàn)了閥門的關(guān)閉，而且密封更加嚴(yán)密。因此該擺動(dòng)式真空閥門相比傳統(tǒng)的插板閥閥門的O型密封圈與密封面存在摩擦和擠壓的現(xiàn)象，導(dǎo)致在運(yùn)動(dòng)擠壓過程中O型密封圈極易脫落，該擺式真空閥門的使用壽命更長(zhǎng)，且能夠?qū)崿F(xiàn)閥門的開啟和關(guān)閉，工作效率更高。

、當(dāng)沒有向環(huán)形空腔9內(nèi)充氣時(shí)，環(huán)形密封圈19與閥板8密封面不接觸或只接觸沒有相互擠壓。