CN105507960A - 弹簧与气压平衡控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种机械设计技术领域的弹簧与气压平衡控制系统，包括控制体、离心轴、离心腔、离心体、离心弹簧、圆弧板、松紧带、放气管、调节体、移动体、通孔、拉伸弹簧、连接管，离心腔、离心体、离心弹簧、圆弧板、松紧带均布置在控制体内，离心体的一端布置在离心腔内并通过离心弹簧与离心轴相连接，离心体的另一端为圆弧结构，离心体的另一端与圆弧板密封接触，松紧带布置在圆弧板的外表面。当发动机转速较高时，移动体上移，放气管被隔断，压气机正常给发动机供气；当发动机转速较低时，移动体下移有一部分气体从压气机前流到压气机后，压气机相对流量较大，没有喘振发生。本发明设计合理，结构简单，适用于压气机防喘振系统的优化设计。

Description

弹簧与气压平衡控制系统
技术领域
本发明涉及的是一种机械设计技术领域的压气机喘振调节系统，特别是一种适用于增压发动机的弹簧与气压平衡控制系统。
背景技术
压气机都是按给定的进气条件、转速、增压比和空气流量设计的，但其工作状态(工作环境的温度、压力、转速和空气流量等)实际上是变化的，压气机在各种工作状态下的性能称为压气机特性。在一定转速下，当压气机的增压比增大到某一数值时，压气机就会进入不稳定的工作状态，很容易发生喘振，使整个系统产生低频大振幅的气流轴向脉动，甚至会发生瞬间气流倒流的现象。压气机喘振可能导致叶片断裂、结构损坏、燃烧室超温和发动机熄火停车。为避免发生喘振可以采取下列措施：按转速调节某几级整流叶片的安装角，使流入的气流具有合适的迎角，避免气流分离而造成喘振；将多级压气机分成2个不同转速的转子,分别由高、低压涡轮驱动。有些发动机采用3转子结构；多级轴流式压气机从中间级放气，以增加前面各级的空气流量，避免气流的迎角过大，产生分离，出现喘振；多级轴流式压气机在第一级压气机的机匣上开槽，使第一级工作轮叶片尖端部分的气流通过机匣上的槽道产生回流，减小气流的迎角，这种方法称为机匣处理。压气机喘振是气流沿压气机轴线方向发生的低频率，高振幅的震荡现象。这种低频率高振幅的气流振荡是一种很大的激振力来源，他会导致发动机机件的强烈机械振动和热端超温，并在很短的时间内造成机件的严重损坏，所以在任何状态下都不允许压气机进入喘振区工作。发动机的声音由尖哨转变为低沉；发动机的振动加大；压气机出口总压和流量大幅度的波动；转速不稳定，推力突然下降并且有大幅度的波动；发动机的排气温度升高，造成超温；严重时会发生放炮，气流中断而发生熄火停车。因此，一旦发生上述现象，必须立即采取措施，使压气机退出喘振工作状态。
在现有技术中，还没有利用离心力原理对压气机喘振进行控制的技术。
发明内容
本发明针对上述现有技术的不足，提供了一种弹簧与气压平衡控制系统，可以利用发动机的曲轴带动离心拉伸装置来控制压气机的喘振。
本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括进气管、空滤、压气机、发动机、排气管、涡轮、催化器、放气管、调节体、移动体、控制体、拉伸轴、拉伸杆、离心轴、离心腔、离心体、离心弹簧、圆弧板、松紧带、通孔、拉伸弹簧、连接管，进气管的出气口与发动机的进气道相连接，排气管的进气口与发动机的排气道相连接，空滤、压气机依次连接在进气管上，涡轮、催化器依次连接在排气管上，放气管的两端分别与压气机前后的进气管相连接，调节体布置在放气管上，移动体布置在调节体内并与调节体的内壁面密封接触，移动体的横截面为长方形，拉伸杆的一端穿过调节体的上壁面后与移动体固结在一起，拉伸杆的另一端与拉伸轴的一端固结在一起，拉伸轴的另一端与控制体内部的上端圆弧板固结在一起，离心轴的一端穿过控制体的前壁中心后镶嵌在控制体的后壁上，离心腔、离心体、离心弹簧、圆弧板、松紧带均布置在控制体内，离心腔与离心轴固结在一起，离心体的一端布置在离心腔内并通过离心弹簧与离心轴相连接，离心体的另一端为圆弧结构，离心体的另一端与圆弧板密封接触，松紧带布置在圆弧板的外表面，离心轴的另一端通过链条与发动机的曲轴相连接；通孔布置在移动体上，通孔为圆孔且内径小于放气管的内径；移动体的上端面通过拉伸弹簧与调节体的上壁面相连接，连接管的一端与涡轮、催化器之间的排气管相连通，连接管的另一端与移动体下方的调节体腔体相连接。
进一步地，在本发明中控制体内部腔体的横截面为圆形，离心腔、圆弧板在控制体内均为阵列式布置，圆弧板的个数大于或等于离心腔的个数，圆弧板之间的间隙宽度小于离心体的横截面宽度，松紧带内部带有弹性钢丝结构。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：本发明设计合理，结构简单，可以利用离心拉伸装置来防止压气机出现喘振。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的局部放大图；
图3为图1中A-A剖面的结构示意图；
图4为本发明中控制体的剖面图；
图5为图4中B-B剖面的结构示意图；
图6为图5中C-C剖面的结构示意图；
其中：1、进气管，2、空滤，3、压气机，4、发动机，5、排气管，6、涡轮，7、催化器，8、放气管，9、调节体，10、移动体，11、控制体，12、拉伸轴，13、拉伸杆，14、离心轴，15、离心腔，16、离心体，17、离心弹簧，18、圆弧板，19、松紧带，20、通孔，21、拉伸弹簧，22、连接管。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
如图1至图6所示，本发明包括进气管1、空滤2、压气机3、发动机4、排气管5、涡轮6、催化器7、放气管8、调节体9、移动体10、控制体11、拉伸轴12、拉伸杆13、离心轴14、离心腔15、离心体16、离心弹簧17、圆弧板18、松紧带19、通孔20、拉伸弹簧21、连接管22，进气管1的出气口与发动机4的进气道相连接，排气管5的进气口与发动机4的排气道相连接，空滤2、压气机3依次连接在进气管1上，涡轮6、催化器7依次连接在排气管5上，放气管8的两端分别与压气机3前后的进气管1相连接，调节体9布置在放气管8上，移动体10布置在调节体9内并与调节体9的内壁面密封接触，移动体10的横截面为长方形，拉伸杆13的一端穿过调节体9的上壁面后与移动体10固结在一起，拉伸杆13的另一端与拉伸轴12的一端固结在一起，拉伸轴12的另一端与控制体11内部的上端圆弧板18固结在一起，离心轴14的一端穿过控制体11的前壁中心后镶嵌在控制体11的后壁上，离心腔15、离心体16、离心弹簧17、圆弧板18、松紧带19均布置在控制体11内，离心腔15与离心轴14固结在一起，离心体16的一端布置在离心腔15内并通过离心弹簧17与离心轴14相连接，离心体16的另一端为圆弧结构，离心体16的另一端与圆弧板18密封接触，松紧带19布置在圆弧板18的外表面，离心轴14的另一端通过链条与发动机4的曲轴相连接；通孔20布置在移动体10上，通孔20为圆孔且内径小于放气管8的内径；移动体10的上端面通过拉伸弹簧21与调节体9的上壁面相连接，连接管22的一端与涡轮6、催化器7之间的排气管5相连通，连接管22的另一端与移动体10下方的调节体9腔体相连接；控制体11内部腔体的横截面为圆形，离心腔15、圆弧板18在控制体11内均为阵列式布置，圆弧板18的个数大于或等于离心腔15的个数，圆弧板18之间的间隙宽度小于离心体16的横截面宽度，松紧带19内部带有弹性钢丝结构。
在本发明的工作过程中，当发动机转速增大时，离心轴14的转速也增大，布置在离心腔15内的离心体16在旋转过程中离心力增大，离心体16同步向外移动并拉伸离心弹簧17，布置在控制体11内的上端圆弧板18受到离心体16的离心力的作用后向上移动，拉伸轴12也同步上移，拉伸轴12带动拉伸杆13上移，从而使拉伸杆13拉动移动体10上移，放气管8被隔断，压气机3出气口的气体全部进入发动机；发动机转速较低时，离心轴14的转速也较低，在离心弹簧17、松紧带19的作用下离心体16同步向内移动，布置在控制体11内的上端圆弧板18向下移动，拉伸轴12也同步下移，拉伸轴12带动拉伸杆13下移，从而使拉伸杆13带动移动体10下移，有一部分气体通过放气管8从压气机3前流到压气机3后，从而使压气机3相对流量较大，防止喘振发生。在拉伸弹簧21、连接管22的作用下，移动体10的移动更加平顺。

Claims (2)

1.一种弹簧与气压平衡控制系统，包括进气管(1)、空滤(2)、压气机(3)、发动机(4)、排气管(5)、涡轮(6)、催化器(7)，进气管(1)的出气口与发动机(4)的进气道相连接，排气管(5)的进气口与发动机(4)的排气道相连接，空滤(2)、压气机(3)依次连接在进气管(1)上，涡轮(6)、催化器(7)依次连接在排气管(5)上，其特征在于，还包括放气管(8)、调节体(9)、移动体(10)、控制体(11)、拉伸轴(12)、拉伸杆(13)、离心轴(14)、离心腔(15)、离心体(16)、离心弹簧(17)、圆弧板(18)、松紧带(19)、通孔(20)、拉伸弹簧(21)、连接管(22)，放气管(8)的两端分别与压气机(3)前后的进气管(1)相连接，调节体(9)布置在放气管(8)上，移动体(10)布置在调节体(9)内并与调节体(9)的内壁面密封接触，移动体(10)的横截面为长方形，拉伸杆(13)的一端穿过调节体(9)的上壁面后与移动体(10)固结在一起，拉伸杆(13)的另一端与拉伸轴(12)的一端固结在一起，拉伸轴(12)的另一端与控制体(11)内部的上端圆弧板(18)固结在一起，离心轴(14)的一端穿过控制体(11)的前壁中心后镶嵌在控制体(11)的后壁上，离心腔(15)、离心体(16)、离心弹簧(17)、圆弧板(18)、松紧带(19)均布置在控制体(11)内，离心腔(15)与离心轴(14)固结在一起，离心体(16)的一端布置在离心腔(15)内并通过离心弹簧(17)与离心轴(14)相连接，离心体(16)的另一端为圆弧结构，离心体(16)的另一端与圆弧板(18)密封接触，松紧带(19)布置在圆弧板(18)的外表面，离心轴(14)的另一端通过链条与发动机(4)的曲轴相连接；通孔(20)布置在移动体(10)上，通孔(20)为圆孔且内径小于放气管(8)的内径；移动体(10)的上端面通过拉伸弹簧(21)与调节体(9)的上壁面相连接，连接管(22)的一端与涡轮(6)、催化器(7)之间的排气管(5)相连通，连接管(22)的另一端与移动体(10)下方的调节体(9)腔体相连接。
2.根据权利要求1所述的弹簧与气压平衡控制系统，其特征在于控制体(11)内部腔体的横截面为圆形，离心腔(15)、圆弧板(18)在控制体(11)内均为阵列式布置，圆弧板(18)的个数大于或等于离心腔(15)的个数，圆弧板(18)之间的间隙宽度小于离心体(16)的横截面宽度，松紧带(19)内部带有弹性钢丝结构。
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