CN106225953B - 一种气冷耐高温测试转接段 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气冷耐高温测试转接段,包括外涵筒体、内涵筒体、内锥体组件、进气固定组件以及排气固定组件,内涵筒体通过内涵受感部安装座与外涵筒体连接,内锥体组件为双层壁板结构以及具有前腔及后腔,前腔及后腔通过双层壁板结构连通,通过进气固定组件和排气固定组件将内锥体组件与外涵筒体连接,且进气固定组件连接于前腔,排气固定组件连接与后腔,冷却气流经进气固定组件、前腔、双侧壁板、后腔以及排气固定组件将内锥体组件进行降温。本发明的气冷耐高温测试转接段可以满足内外涵进口流场的测量需求,同时具备一定的耐高温能力,满足进口空气流量大、进口温度高的试验条件需求,实用性较好,易于推广应用,具有较大的实用价值。
Description
技术领域
本发明属于发动机设计技术领域,尤其涉及一种气冷耐高温测试转接段。
背景技术
在航空发动机进行全尺寸加力燃烧室试验时,需要对内外涵进口参数进行测量,通常将内外涵总温、总压受感部都布置在进口转接段上,尽可能靠近试验件进口截面。同时该加力燃烧室进口前转接段具有整流作用,保证内流道几何形状、尺寸与试验件进口一致,转接段通常带有内锥体结构。由于内涵气体流量大,温度高(达到1000℃),内锥体受到巨大的气动力作用,既需要解决好支撑问题,同时允许一定的轴向膨胀量;由于试验需求的温度远远超过现可用材料的使用温度,而内锥体完全暴露在高温核心气流中,所以必须对其进行冷却设计。因此,需要设计一种转接段,满足测量试验件进口参数、连接设备与试验件转接段、内锥体具备耐高温能力的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种气冷耐高温测试转接段,解决上述问题。
为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种气冷耐高温测试转接段包括外涵筒体、内涵筒体、内锥体组件、进气固定组件以及排气固定组件,内涵筒体通过内涵受感部安装座与外涵筒体连接,内锥体组件为双层壁板结构,以及内锥体组件具有前腔及后腔,前腔及后腔通过双层壁板之间的间隙连通,通过进气固定组件和排气固定组件将内锥体组件与外涵筒体连接,且进气固定组件连接于前腔,排气固定组件连接与后腔。
进一步地,内锥体组件包括内锥体外壁、内锥体内壁、隔板、封头、前支板和后支板,内锥体外壁、内锥体内壁形成双层壁板结构,隔板置于内锥体内壁中部并与内锥体内壁固定,用于支撑内锥体内壁,封头置于内锥体外壁的端部并且与内锥体外壁固定,隔板、封头使内锥体组件形成前腔和后腔,前支板连接到前腔,后支板连接至后腔,通过前支板、后支板使内锥体与外涵筒体连接。
进一步地,隔板与封头均具有锥形面,隔板的锥形面与封头的锥形面朝相反方向设置。
进一步地,内锥体组件还包括封头加强板,封头加强板为十字形结构,置于封头的锥形面所形成的锥形腔内,用于支撑固定封头的锥形面。
进一步地,内锥体组件还包括内壁加强板,内壁加强板置于内锥体内壁的前端部,用于支撑固定内壁加强板。
进一步地,进气固定组件包括进气管和进气膨胀节,进气管一端穿过外涵筒体、内涵筒体与前支板连通且固定,进气管另一端具有进气安装座用于流进冷却气体,进气膨胀节置于进气安装座与外涵筒体之间,用于吸收膨胀量。
进一步地,排气固定组件包括排气管和排气膨胀节,排气管一端穿过外涵筒体、内涵筒体且排气管与后支板连通且固定,排气管另一端具有排气安装座用于流出冷却气体,排气膨胀节置于排气安装座与外涵筒体之间,用于吸收膨胀量。
本发明的气冷耐高温测试转接段可以满足内外涵进口流场的测量需求,同时具备一定的耐高温能力,满足进口空气流量大、进口温度高的试验条件需求,实用性较好,易于推广应用,具有较大的实用价值。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本发明的实施例,并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明一实施例的气冷耐高温测试转接段结构图。
图2为本发明一实施例的内锥体组件结构图。
图3为本发明一实施例的气冷耐高温测试转接段结构右视图。
其中1-外涵筒体;
2-内涵筒体,21-内涵受感部安装座;
3-内锥体组件,31-前腔,32-后腔,33-内锥体外壁,34-内锥体内壁,35-隔板,36-封头,37-前支板,38-后支板,301-内壁加强板,302-封头加强板;
4-进气固定组件,41-进气管,42-进气膨胀节,43-进气安装座;
5-排气固定组件,51-排气管,52-排气膨胀节,53-排气安装座;
Q1-内涵气流,Q2-外涵气流,Q3-冷却气。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中,自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例型的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造型劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
如图1至图3所示,本发明的气冷耐高温测试转接段包括外涵筒体1、内涵筒体2、内锥体组件3、进气固定组件4以及排气固定组件5,内涵筒体2通过内涵受感部安装座21与外涵筒体1连接,内锥体组件3为双层壁板结构,以及内锥体组件3具有前腔31及后腔32,前腔31及后腔32通过双层壁板之间的间隙连通,通过进气固定组件4和排气固定组件5将内锥体组件3与外涵筒体1连接,且进气固定组件4连接于前腔31,排气固定组件5连接与后腔32。其中,内锥体组件3进一步包括内锥体外壁33、内锥体内壁34、隔板35、封头36、前支板37和后支板38,内锥体外壁33、内锥体内壁34形成双层壁板结构,隔板35置于内锥体内壁34中部并与内锥体内壁34固定,用于支撑内锥体内壁34,封头36置于内锥体外壁33的端部并且与内锥体外壁33固定,隔板35、封头36使内锥体组件3形成前腔31和后腔32,前支板37连接到前腔31,后支板38连接至后腔32,通过前支板37、后支板38使内锥体与外涵筒体1连接。
具体的,外涵筒体1与内涵筒体2通过内涵受感部安装座21连接,一端与内涵筒体2焊接,一端与外涵筒体1螺栓连接,内涵受感部安装座21与外涵筒体1留有一定的缝隙解决内涵筒体2的热膨胀,外涵气流Q2通过外涵筒体1与内涵筒体2之间流过;外涵受感部安装座用于安装外涵受感部,内涵受感部安装座21用于安装内涵受感部,均周向8点均布;内锥体组件3通过其的前支板37、进气管41及后支板38、排气管51与外涵筒体1固定,前、后支板沿内锥体组件周向均布8处,其中后支板38为固定支点,由内涵筒体2将内锥体进行固定,前支板37为活动支点,允许一定量的轴向移动,可以吸收内锥体组件轴向受热膨胀量,内涵气流Q1冲击流向内锥体组件3的锥头部,并沿锥面分开沿内锥体与内涵筒体2之间流过;同时,冷却气Q3通过进气管41由前支板37均匀进入内锥体组件前腔31,从锥体头部沿内、外壁之间向后流动进入内锥体组件的后腔32,与壁面对流换热的气体逐渐被加热,并由后支板38通过排气管51排出,有效降低内锥体组件的壁面温度。
1)外涵受感部安装座为8处,用于外涵气流压力、温度受感部的安装;
2)内涵受感部安装座21为8处,用于内涵气流压力、温度受感部的安装,同时作为内涵筒体2与外涵筒体1的承力支板,与内涵筒体2焊接,与外涵筒体1由螺栓连接;
3)内锥体组件5数量为1件,主要在内涵气流中起整流作用,前端后端均采用支板固定在外涵筒体1上,其中后端为固定支点,由内锥体内壁34、内锥体外涵33共同承力,前端留有一定的轴向膨胀量,具体结构见图2;
4)冷却气Q3通过前端进气管41,流经前支板37进入内锥体组件的前腔31,流经内壁加强板301,通过缩径提高气流速度,气流对内锥体头部形成冲击,提高换热,有效冷却高热负荷部位-锥体头部,随后沿内锥体内外壁之间的腔道向后流动进入后腔32,其中冷却通道夹层通过周向均布的八条纵向隔板35均匀分开,保证了冷却气流的均匀分布,对内锥体的壁面有效冷却,流动过程中冷却气与壁面对流换热逐渐被加热,并经后支板38通过排气管51排出,起到冷却锥体,承受内涵气流高温的作用;
5)内锥体前腔31、内锥体后腔32由锥形的隔板35隔开,其中后腔32与内涵气流也由锥形的封头36隔开,封头36采用十字形结构的封头加强板302,置于封头36的锥形面所形成的锥形腔内,用于支撑固定封头36的锥形面增加强度。另外,隔板35与封头36均均有锥形面,隔板35的锥形面与封头36的锥形面朝向相反,即两个锥形面的凸出方向相反。
6)前、后支板与进、排气管前后各8处,沿轴向均布,通过螺纹连接,内锥体组件承受的气动力传递到内涵筒体2及外涵筒体1上,进、排气膨胀节既吸收内锥体受热的轴向膨胀量又吸收径向膨胀量。
外涵筒体1与内涵筒体2通过内涵受感部安装座21相连接固定,内锥体组件5通过其的前支板37、进气管41及后支板38、排气管51与外涵筒体1固定,其中后支板38为固定支点,与内涵筒体2小间隙配合,前支板37可以轴向移动。冷却气通过进气管41、前支板37进入内锥体的前腔31,从锥头部沿内锥体内外壁之间的腔道进入后腔32,并通过后支板38、排气管51将高温气体排出。
试验准备时,将本发明的气冷耐高温测试转接段与设备、试验件(所谓试验件即为发动机主体部分)相连接,并将内外涵受感部分别安装至相应的安装座内;试验前,将冷却气Q3通过内锥体流道,逐步调节内外涵进口参数达到试验状态要求,过程中按照需要,适当调整内锥体组件3中的冷却气体流量,保证对内锥体的冷却效果。本发明的气冷耐高温测试转接段到测量试验件进口参数、连接设备与试验件并整流、具备耐高温能力的作用。
本发明的气冷耐高温测试转接段
1)通过结构设计,使加力燃烧室试验前转接段具备内外涵进口参数测量功能,内涵受感部可以穿过外涵气流对内涵气流参数进行测量,内外涵筒体固定的同时,允许内涵筒体受热膨胀;
2)同时该转接段具有整流作用,保证内流道几何形状、尺寸与试验件进口一致;
3)解决好内锥体的固定及受热膨胀问题,并对内锥体进行气冷设计,使其可以耐高温(1000℃左右)可靠工作。
本发明的气冷耐高温测试转接段可以满足内外涵进口流场的测量需求,同时具备一定的耐高温能力,满足进口空气流量大、进口温度高的试验条件需求,实用性较好,易于推广应用,具有较大的实用价值。
以上所述,仅为本发明的最优具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种气冷耐高温测试转接段,其特征在于,包括外涵筒体(1)、内涵筒体(2)、内锥体组件(3)、进气固定组件(4)以及排气固定组件(5),内涵筒体(2)通过内涵受感部安装座(21)与外涵筒体(1)连接,内锥体组件(3)为双层壁板结构,以及内锥体组件(3)具有前腔(31)及后腔(32),前腔(31)及后腔(32)通过双层壁板之间的空隙连通,通过进气固定组件(4)和排气固定组件(5)将内锥体组件(3)与外涵筒体(1)连接,且进气固定组件(4)连接于前腔(31),排气固定组件(5)连接与后腔(32)。
2.根据权利要求1所述的气冷耐高温测试转接段,其特征在于,内锥体组件(3)包括内锥体外壁(33)、内锥体内壁(34)、隔板(35)、封头(36)、前支板(37)和后支板(38),内锥体外壁(33)、内锥体内壁(34)形成双层壁板结构,隔板(35)置于内锥体内壁(34)中部并与内锥体内壁(34)固定,用于支撑内锥体内壁(34),封头(36)置于内锥体外壁(33)的端部并且与内锥体外壁(33)固定,隔板(35)、封头(36)使内锥体组件(3)形成前腔(31)和后腔(32),前支板(37)连接到前腔(31),后支板(38)连接至后腔(32),通过前支板(37)、后支板(38)使内锥体与外涵筒体(1)连接。
3.根据权利要求2所述的气冷耐高温测试转接段,其特征在于,隔板(35)与封头(36)均具有锥形面,隔板(35)的锥形面与封头(36)的锥形面朝相反方向设置。
4.根据权利要求1所述的气冷耐高温测试转接段,其特征在于,内锥体组件(3)还包括封头加强板(302),封头加强板(302)为十字形结构,置于封头(36)的锥形面所形成的锥形腔内,用于支撑固定封头(36)的锥形面。
5.根据权利要求1所述的气冷耐高温测试转接段,其特征在于,内锥体组件(3)还包括内壁加强板(301),内壁加强板(301)置于内锥体内壁(34)的前端部,用于支撑固定内壁加强板(301)。
6.根据权利要求2所述的气冷耐高温测试转接段,其特征在于,进气固定组件(4)包括进气管(41)和进气膨胀节(42),进气管(41)一端穿过外涵筒体(1)、内涵筒体(2)且进气管(41)与前支板(37)连通且固定,进气管(41)另一端具有进气安装座(43)用于流进冷却气体,进气膨胀节(42)置于进气安装座(43)与外涵筒体(1)之间,用于吸收膨胀量。
7.根据权利要求2所述的气冷耐高温测试转接段,其特征在于,排气固定组件(5)包括排气管(51)和排气膨胀节(52),排气管(51)一端穿过外涵筒体(1)、内涵筒体(2)与后支板(38)连通且固定,排气管(51)另一端具有排气安装座(53)用于流出冷却气体,排气膨胀节(52)置于排气安装座(53)与外涵筒体(1)之间,用于吸收膨胀量。
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