一种煤气柜气动弹性模型活塞‑柜体接触模拟机构的制作方法

本发明涉及土木工程风洞试验，具体涉及一种煤气柜气动弹性模型活塞-柜体接触模拟机构。

背景技术：

煤气柜是贮存工业及民用煤气的钢制容器，有湿式煤气柜和干式煤气柜两种。湿式煤气柜为用水密封的套简式圆柱形结构；干式煤气柜为用稀(干)油或柔膜密封的活塞式结构。煤气柜的钟罩、塔及活塞为活动式结构，承受气体压力并保证良好的密封性能，其安装精度要求较高。煤气柜柜体材质为碳素钢和低合金钢。工地连接方式有铆接、焊接和高强度螺栓连接。焊接一般采用手工焊和co2气体保护焊。柜顶桁架和柜顶板通常借助设置的中央台架进行安装。干式煤气柜在运行阶段，其内部大质量活塞由气压支撑沿柜体立柱内侧上下移动。在对煤气柜气弹模型风洞试验研究中，由于活塞下方为大气压，活塞不能浮起。现阶段，传统空间结构的气弹模型风洞试验多数采用节点耦合的处理方式是将活塞和柜体的接触点进行“锁死”或“扣紧”；与实际的活塞悬浮状态存在巨大差异，不能精确模拟活塞与柜体接触的实际状态，难以保证试验的正确性。

技术实现要素：

为解决以上技术问题，本发明提供一种煤气柜气动弹性模型活塞-柜体接触模拟机构。

技术方案如下：

一种一种煤气柜气动弹性模型活塞-柜体接触模拟机构，包括煤气柜，该煤气柜内设有活塞组件，其要点在于：在所述煤气柜和活塞组件之间竖向设有导向杆，所述活塞组件上设有浮动导向件，所述活塞组件在煤气柜内升降时，所述浮动导向件沿所述导向杆移动。

采用以上设计，避免了传统的将活塞组件和煤气柜直接连接的方式，将活塞组件悬浮在煤气柜内，使活塞通过浮动导向件沿所述导向杆移动，能精确的模拟真实情况下活塞的上下升降，保证试验的正确性。

作为优选的，所述浮动导向件包括固定在所述活塞组件上的固定座，该固定座上朝向所述煤气柜设有弹性件，弹性件上设有导向滚轮，该导向滚轮沿所述导向杆滚动。导向滚轮沿导向件移动，平稳的模拟活塞的上下升降，弹性件和导向滚轮配合，模拟活塞平动。

作为优选的，所述弹性件上安装有u型卡，该u型卡的两个竖向部分之间安装有所述导向滚轮，所述导向杆位于所述u型卡的两个竖向部分之间，所述导向滚轮的滚动面与所述导向杆贴合。u型卡将导向杆抱合，防止活塞组件转动偏移

作为优选的，所述弹性件包括水平穿设在所述固定座上的活塞杆，该活塞杆朝向所述导向杆的一端安装有所述u型卡，在所述固定座和u型卡之间的活塞杆上套设有压簧，所述固定座另一侧的活塞杆上设有锁销。

作为优选的，所述活塞组件的中心活动穿设有中心支撑筒，该中心支撑筒轴向设有多个试验位点，所述中心支撑筒外套设有所述活塞组件，该活塞组件对应设置在任一所述试验位点处。采用以上方案，可根据需要试验的位置，将活塞组件设置在中心支撑筒轴向任一位置，用于模拟活塞在低位、中位和高位时的受力特点。

作为优选的，所述中心支撑筒包括筒体，在所述筒体的外壁轴向设有多组螺孔组，该螺孔组形成所述试验位点，每组所述螺孔组包括至少3个定位螺孔，同组螺孔组内的所有所述定位螺孔环向分布在所述筒体的外壁，所述筒体的外壁设有活塞支撑件，该活塞支撑件为支撑螺栓，在同组螺孔组内的所有所述定位螺孔内分别设有所述支撑螺栓，所述活塞组件落在所述活塞支撑件上。螺孔组一方面标记定位需要试验的具体位置，另一方面方便与支撑螺栓快速拆装。

作为优选的，所述筒体下端环向设有至少三个调平支脚，所述调平支脚包括竖向设置的肋板，所述肋板与所述筒体的外壁连接，所述肋板的下边缘水平连接有支撑底板，该支撑底板上竖向螺纹穿设有调平螺栓。

作为优选的，所述活塞组件包括活塞支撑板，该活塞支撑板上方设有活塞模型，在所述活塞支撑板上表面设有滚动支撑件，所述活塞模型落在该滚动支撑件上，所述活塞支撑板设置在任一所述试验位点处。该设计方案中，活塞模型通过滚动支撑件落在活塞支撑板上，在煤气柜气弹模型风洞试验研究时，模拟活塞平动。

作为优选的，所述活塞模型包括模型框架，该模型框架和活塞支撑板之间设有活塞悬浮垫板，该活塞悬浮垫板与模型框架固定，该活塞悬浮垫板落在所述滚动支撑件上。

作为优选的，所述滚动支撑件包括安装座体和滚动嵌设在该安装座体内的支撑滚珠，所述安装座体固定在活塞支撑板上，所述支撑滚珠托举所述活塞悬浮垫板，在所述活塞支撑板上环向分布有至少三个所述滚动支撑件。

有益效果：采用本发明的一种煤气柜气动弹性模型活塞-柜体接触模拟机构，避免了传统的将活塞组件和煤气柜直接连接的方式，将活塞组件悬浮在煤气柜内，使活塞通过浮动导向件沿所述导向杆移动，能精确的模拟真实情况下活塞的上下升降，保证试验的正确性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为浮动导向件d2的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为活塞组件b在中心支撑筒a上的安装示意图；

图5为中心支撑筒a的安装示意图；

图6为图5的俯视图；

图7为活塞组件b的结构示意图；

图8为滚动支撑件b4在活塞支撑板b1上的安装示意图；

图9为滚动支撑件b4在活塞支撑板b1上的分布示意图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，一种煤气柜气动弹性模型活塞-柜体接触模拟机构，包括煤气柜c，该煤气柜c内设有活塞组件b，在所述煤气柜c和活塞组件b之间竖向设有导向杆d1，所述活塞组件b上设有浮动导向件d2，所述活塞组件b在煤气柜c内升降时，所述浮动导向件d2沿所述导向杆d1移动。

所述浮动导向件d2包括固定在所述活塞组件b上的固定座d3，该固定座d3上朝向所述煤气柜c设有弹性件，弹性件上设有导向滚轮d5，该导向滚轮d5沿所述导向杆d1滚动。

所述弹性件上安装有u型卡d7，该u型卡d7的两个竖向部分之间安装有所述导向滚轮d5，所述导向杆d1位于所述u型卡d7的两个竖向部分之间，所述导向滚轮d5的滚动面与所述导向杆d1贴合。

所述弹性件包括水平穿设在所述固定座d3上的活塞杆d4，该活塞杆d4朝向所述导向杆d1的一端安装有所述u型卡d7，在所述固定座d3和u型卡d7之间的活塞杆d4上套设有压簧d6，所述固定座d3另一侧的活塞杆d4上设有锁销。

再结合图5到图9可以看出：所述活塞组件b的中心活动穿设有中心支撑筒a，该中心支撑筒a轴向设有多个试验位点，所述中心支撑筒a外套设有所述活塞组件b，该活塞组件b对应设置在任一所述试验位点处。

所述中心支撑筒a包括筒体a1，在所述筒体a1的外壁轴向设有多组螺孔组，该螺孔组形成所述试验位点，每组所述螺孔组包括至少3个定位螺孔a4，同组螺孔组内的所有所述定位螺孔a4环向分布在所述筒体a1的外壁，所述筒体a1的外壁设有活塞支撑件a3，该活塞支撑件a3为支撑螺栓，在同组螺孔组内的所有所述定位螺孔a4内分别设有所述支撑螺栓，所述活塞组件b落在所述活塞支撑件a3上。

所述筒体a1下端环向设有至少三个调平支脚a2，所述调平支脚a2包括竖向设置的肋板a7，所述肋板a7与所述筒体a1的外壁连接，所述肋板a7的下边缘水平连接有支撑底板a5，该支撑底板a5上竖向螺纹穿设有调平螺栓a6。

所述活塞组件b包括活塞支撑板b1，该活塞支撑板b1上方设有活塞模型b2，在所述活塞支撑板b1上表面设有滚动支撑件b4，所述活塞模型b2落在该滚动支撑件b4上，所述活塞支撑板b1落在所述支撑螺栓上。

所述活塞模型b2包括模型框架b8，该模型框架b8和活塞支撑板b1之间设有活塞悬浮垫板b3，该活塞悬浮垫板b3与模型框架b8固定，该活塞悬浮垫板b3落在所述滚动支撑件b4上，所述活塞支撑板b1、活塞悬浮垫板b3和模型框架b8均呈圆环状，所述活塞支撑板b1、活塞悬浮垫板b3和模型框架b8的环状中心重合，所述活塞支撑板b1、活塞悬浮垫板b3和模型框架b8套设在所述筒体a1上，所述固定座d3固定在所述模型框架b8上。

所述滚动支撑件b4包括安装座体b5和滚动嵌设在该安装座体内b5的支撑滚珠b6，所述安装座体b5固定在活塞支撑板b1上，所述支撑滚珠b6托举所述活塞悬浮垫板b3，在所述活塞支撑板b1上环向分布有至少三个所述滚动支撑件b4。

在所述活塞支撑板b1上对应所述滚动支撑件b4设有支撑件安装孔，在所述安装座体b5上设有水平支耳b7，所述安装座体b5向下沉入所述支撑件安装孔内，所述水平支耳b7贴合在所述活塞支撑板b1上表面并与之固定连接。

最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。