一种悬跨管道涡激振动测试的传感器安装装置的制作方法

本发明涉及涡激振动试验中传感器安装装置的结构设计，具体涉及测试流场作用下悬跨管道的涡激振动时，加速度、速度或位移等传感器固定安装于悬跨管道内腔的一种传感器安装装置。

背景技术：

现有悬跨管道涡激振动的试验测试方法是针对弹性支撑的悬跨管道的流向或横向的振动，常采用一体式超声位移传感器及其相关设备测量悬跨管道流向或横向的振幅，测量流向和横向振幅时，超声位移传感器分别位于悬跨管道的正前方和正上方，一体式超声位移传感器常配备信号发生器，超声位移传感器通过信号发生器，发射超声波脉冲，利用超声波遇到障碍物悬跨管道后反射,信号发生器接收到反射脉冲后根据声速计算与悬跨管道的距离，而对悬跨管道的振幅进行采集。该试验测试方法存在以下不足：(1)难于同时测试悬跨管道流向或横向的两自由度振动；(2)测试悬跨管道的流向振动时，由于悬跨管道存在横向振动，导致障碍物悬跨管道在横向运动而使反射面发生变化，将影响悬跨管道流向振幅的测量结果，导致悬跨管道流向振动频率的实验结果不准确；(3)测试悬跨管道的横向振动时，由于悬跨管道存在流向振动，导致障碍物圆柱体在流向运动而使反射面发生变化，将影响悬跨管道横向振幅的测量结果，导致悬跨管道横向振动频率的实验结果不准确。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是针对现有技术不足，提供测试悬跨管道涡激振动时加速度、速度或位移等传感器固定安装于悬跨管道内腔的一种装置的结构设计，使传感器与悬跨管道同步振动，从而可在相同试验条件下采用三轴传感器同时完成悬跨管道流向和横向两自由度振动的试验测试，同时，避免安装在悬跨管道上的加速度、速度或位移等传感器影响流场形态，以及减少传感器附加安装装置的质量对悬跨管道实际振动的影响。

本发明采取的具体技术方案是：

一种悬跨管道涡激振动测试的传感器安装装置，所述传感器安装装置为一套环件，所述套环件上开有安装槽腔用于安装传感器，与安装槽腔相对应一侧为拉伸口，在拉伸口两端连接有等大、等厚且相对称的拉伸板，其中一拉伸板端部安装有支撑座，支撑座上开有一圆孔；所述拉伸口内设置有一拉伸开关，该拉伸开关由按压体、转体、固定管、按拉弹簧、拉伸杆组成，其中，按压体上设置有转棘齿、转棘槽、转棘筋，转体上设置有啮合齿、啮合筋，转棘槽与啮合齿进行啮合，按拉弹簧安装在拉伸杆上，拉伸杆一端穿过支撑座上的圆孔并加工有拉伸孔，该端头截面为削平面，拉伸孔上穿有软钢丝绳，软钢丝绳两端固接在拉伸板上，另一端穿过转体套入按压体内；固定管开口端固定于支撑座上，另一端开孔穿过拉伸杆、转体及按压体，且按压体从固定管端孔中伸出部分，固定管内设置有竖直滑槽，起到上下导向移动、旋转限位的作用；所述拉伸开关下方设置有拉伸弹簧，拉伸弹簧分别与两端的拉伸板连接。

优选地，所述套环件根据需求开有1-3安装槽腔用于安装相同或不同类的传感器，同时与拉伸孔称对称布置。

优选地，所述套环件采用的材料为延展性好的塑料。

优选地，所述安装槽腔的外形可根据所安装的传感器的外形设计成立方体或是其它规则、不规则的槽腔，拉伸口与拉伸板的外形可依据安装槽腔的不同外形设计。

优选地，所述安装槽腔具有微量的拔模角度，以方便安装固定传感器。

优选地，所述压伸杆端头截面上的拉伸孔加工成圆通孔，可穿软钢丝绳或符合要求的软绳。

优选地，所述拉伸弹簧可采用具有拉伸作用的拉压结构替换。

优选地，所述传感器安装装置安装于悬跨管道时，套环件均布安装且紧贴悬跨管道的内壁，悬跨管道两端安装有密封盖，密封盖中央以及同心圆的位置均布开有等大的三个圆孔，每一位置的套环件上安装的传感器引线对应一个圆孔位置，引线穿过的圆孔上紧密安装有密封圈，引线在从密封圈中引出，未使用的圆孔紧密安装密封垫，以备后用。

优选地，传感器安装装置安装于悬跨管道时，每个悬跨管道内套环件安装数为5-8个。

优选地，拉伸开关的按压体、转体、拉伸杆以及固定管的材料均由精密度高的3d树脂打印机完成。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：

1、本发明的套环件采用的材料为延展性好的塑料，环件薄臂且韧性好，所以选材合理、结构简单、紧凑且质量小，降低套环件的质量对悬跨管道实际振动的影响。套环件的拉伸口与安装槽腔相对布置，如若有多个传感器的安装且以拉伸口对称布置，结构上安装合理。拉伸开关上的零件大小均称，尺寸疏密均布，材质轻且质密，结构环环相扣，力点结构粗实。

2、本发明的套环件安装结构整体贴合于悬跨管道的内腔，制造较为精密，无轴向窜动且对流场无影响。每一位置的套环件上的传感器引线对应一个密封盖的圆孔位置，以便为采来的数据给予区分，并能对单个套环件以便查找、维护。引线穿过的圆孔上紧密安装密封圈，引线在从密封圈中引出。没用使用的圆孔则紧密安装密封垫，以备后用。

3、悬跨管道在流场内顺流向与横向振动，本发明传感器的运动方式随悬跨管道的运动方式一致，测得的实际位移、速度以及加速度的更为精确，所以性能上更为可靠。同时采用三轴的加速度、速度或位移等传感器，即可同时测量悬跨管道在流场中的流向与横向振动。

4、当改变模型管线的质量、尺寸和弹簧刚度进行不同刚度的悬跨管道涡激振动试验时，依据测量数据的不同，可以根据实际的尺寸和需求进行更改安装传感器的外形，来解决了大柔性的悬跨管道涡激振动大比例模型试验问题。

附图说明

图1为本发明实施例所述的传感器安装装置的结构示意图；

图2为拉伸口结构示意图；

图3为拉伸开关内部结构示意图(去除固定管)；

图4为拉伸口结构爆炸放大图；

图5为按压体结构示意图；

图6为转体结构示意图；

图7为图1的局部放大图；

图8为图1在悬跨管道中的整体安装示意图；

图9为图1在悬跨管道中的整体安装局部放大图；

图中，1.安装槽腔；11.拔模角度；2.拉伸口；21.拉伸开关；211.按压体；2111.转棘齿；2112.转棘槽；2113.转棘筋；212.转体；2121.啮合齿；2122.啮合筋；213.固定管；2131.竖直滑槽；214.按拉弹簧；215.拉伸杆；2151.拉伸孔；2152.软钢丝绳；22.拉伸弹簧；3.拉伸板；4.传感器；a.套环件；b.悬跨管道；b1.密封盖；b2.密封圈；b3.密封垫；c.传感器引线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

实施例

一种悬跨管道涡激振动测试的传感器安装装置，如图1所示，所述传感器安装装置为一套环件，所述套环件上开有安装槽腔1用于安装传感器4，如图7所示，安装槽腔1具有微量的拔模角度11，以方便安装固定传感器；如图1、2所示，与安装槽腔相对应一侧为拉伸口2，在拉伸口2两端连接有等大、等厚且相对称的拉伸板3，其中一拉伸板3端部安装有支撑座31，支撑座31上开有一圆孔；如图2所示，所述拉伸口2内设置有一拉伸开关21，如图3、4所示，该拉伸开关21由按压体211、转体212、固定管213、按拉弹簧214、拉伸杆215组成，其中，如图5所示，按压体211上设置有转棘齿2111、转棘槽2112、转棘筋2113，如图6所示，转体212上设置有啮合齿2121、啮合筋2122，转棘槽2112与啮合齿2121进行啮合，按拉弹簧214安装在拉伸杆215上，拉伸杆215一端穿过支撑座31上的圆孔并加工有拉伸孔2151，该端头截面为削平面，拉伸孔2151上穿有软钢丝绳2152，软钢丝绳2152两端固接在拉伸板3上，另一端穿过转体套入按压体内；固定管213开口端固定于支撑座31上，另一端开孔穿过拉伸杆215、转体212及按压体211，且按压体211从固定管213端孔中伸出部分，固定管213内设置有竖直滑槽2131，起到上下导向移动、旋转限位的作用，所述拉伸开关21与自动水笔的笔芯伸出按压结构方式一样，转体212在固定管213内可以在按拉弹簧214上端移动，由按压体211和固定管竖直滑槽2131限制移动位移距和旋转；所述拉伸开关21下方设置有拉伸弹簧22，拉伸弹簧22分别与两端的拉伸板3连接。当套环件垂直放置于圆柱悬挂管内腔前，按压按压体211，使套环件压缩，其外径小于悬跨管道的内径，便于安装有传感器4的套环件放置于悬跨管道的内腔。当套环件垂直放置于悬跨管道内腔后，再次按压按压体211，使套环件膨胀，其外径接近或等于空心悬跨管道的内径，便于固定安装有传感器4的套环件紧贴于悬跨管道的内壁，使传感器与悬跨管道同步振动。

如图8所示，上述的传感器安装装置安装于悬跨管道b时，套环件a均布安装且紧贴悬跨管道b的内壁，每个悬跨管道b内套环件a安装数为5-8个；如图9所示，悬跨管道b两端安装有密封盖b1，密封盖b1中央以及同心圆的位置均布开有等大的三个圆孔，每一位置的套环件a上安装的传感器引线c对应一个圆孔位置，引线穿过的圆孔上紧密安装有密封圈b2，引线在从密封圈b2中引出，未使用的圆孔紧密安装密封垫b3，以备后用。

以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。