[发明专利]一种气压式快速开关阀

说明书

本发明涉及一种气压式快速开关阀，包括阀体和气源两大部分，其中阀体由外壳、中心轴、气缸、前后密封组件、管咀等组成，气源由密封空气罐及其附属的阀门、管道等组成。当控制气源流动方向的二位四通阀处于断电状态时，气缸的前侧充气后侧放气，气缸压紧前后两组密封组件，阀门处于关闭状态；反之，当控制二位四通阀带电时，气缸的后侧充气前侧放气，阀门打开。本发明主要应用于亚跨超声速风洞，作为快速阀使用阀门开启或关闭时间不大于1s；每年的开启关闭次数1.5万次，检修周期1年，使用寿命10年。

技术领域

本发明涉及一种气压式快速开关阀,尤其是一种风洞压缩空气控制开关阀，属于阀门领域。

背景技术

亚跨超风洞是速度范围为马赫数0.4＜M≤4.5的高速风洞，典型的亚跨超风洞结构由气源、总阀、快速阀、调压阀、前室、喷管、试验段、出口等组成，如附图6示意。试验时，气源内的压缩空气经过总阀→快速阀→调压阀后进入前室整流，由喷管调整速度，在试验段内试验后由出口排出。另外有一些风洞将快速阀与调压阀的功能整合，由一个快速调压阀实现快速启闭和调压的功能，由于其内容与本发明无关，在此不再赘述。

沿着气流方向，起到隔绝气源与风洞作用的阀门为总阀、快速阀和调压阀。总阀的作用是将气源关闭，防止气源内的气体泄漏，其特点是密封性能好，开关速度慢，开关次数少，一般采用密封性能良好的球阀、截止阀或蝶阀作为总阀，在节假日停产、风洞检修的时候关闭，在风洞的日常试验及准备过程中始终处于打开状态；调压阀的作用是通过调节开度调整前室及喷管前的压力始终相对稳定，从而使气流速度和流场稳定，一般的结构形式为蝶板式、锥桶式、狭缝式等，其特点是密封性能很差或者无密封作用，仅作为开度调节使用；快速阀的作用是在试验开始时快速打开，试验结束时快速关闭，在风洞的日常生产试验过程中始终处于关闭状态，隔绝气源与风洞，是风洞试验使用最频繁的设备之一。快速阀的特点是开关迅速、在意外失电情况下也能够自动关闭。

随着现代先进风洞朝着更高的试验效率和更多的试验次数发展，快速阀的年使用频次已经远远超过了一般的阀门所能承受的年开关次数的极限。以中国航天空气动力技术研究院600mm口径量级的FD06亚跨超风洞为例，1962年建成至2000年左右，每年的吹风次数都远远小于3000次的额定年吹风次数，快速阀工作性能良好稳定，一台快速阀的检修周期可达到8年，使用寿命达到30年；自2000年以后，FD06风洞的吹风次数逐年提高，尤其在2012年至2015年期间，年平均吹风次数达到1.2万次，是额定开关次数的4倍，原有的快速阀的使用寿命和可靠性能大幅度下降，出现了打不开关不住的现象，严重制约了风洞的试验效率。原有的风洞快速阀与本发明的结构形式类似，采用的是液压设计，并且气流方向与本发明相反，即整流锥在前，气流由右侧流向左侧，还有密封结构等都完全不同。经过超强度的反复开启关闭，逐渐暴露出来一些无法解决的问题，比如密封垫磨损后容易被吹出、密封垫必须内衬加强筋、液压管及管接头长期震动漏油、液压震动较大，夏天液压站长期带电温升过快等。经过总结经验，结合风洞试验对快速阀开关迅速、失电快关、反复开关的要求，有针对性地提出了一种气压式的快速开关阀作为风洞快速阀使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种气压式快速开关阀，应用于亚跨超声速风洞作为快速阀使用，适应非常频繁的快速开启关闭工况。

本发明目的通过如下技术方案予以实现：

提供一种气压式快速开关阀，包括阀体、气源和气源控制回路；

所述气源用于提供阀体开关所需的气体；

所述气源控制回路用于切换气源气体的流向；

所述阀体包括外壳(1)、前密封组件(2.0)、后密封组件(3.0)、气缸(4.0)、中心轴(5.0)；

外壳(1)包括两端开口的壳体和壳体内部的中段固定的内中心筒，内中心筒筒底具有开口，开口与中心轴(5.0)的后端尺寸匹配，开口与外壳外表面之间设置通气道；