CN108362450A - 一种用于航空发动机静态密封试验的微型试验装置 - Google Patents

一种用于航空发动机静态密封试验的微型试验装置 Download PDF

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陈铭签
刘亚军
李朋宾
姚江
郜伟强
李自强
黄家海
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Abstract

本发明属于试验装置设计技术，具体涉及一种用于航空发动机静态密封试验的微型试验装置。一种用于航空发动机静态密封试验的微型试验装置包括标准气瓶组1、气瓶阀门6、充气球阀7、充气换向球阀10、调压排空球阀12、质量流量计13、安全阀14、密封试验装置16、泄漏排空球阀18、高压侧压力传感器19、低压侧压力传感器21、标准气瓶组压力传感器23。本发明能够高效满足航空发动机主轴密封环在装机前的密封性能检测需求，可准确获知密封装置的密封能力。这种发明结构简单，进行静态密封检测时密封环的拆装容易，不易造成损坏。

Description

一种用于航空发动机静态密封试验的微型试验装置
技术领域
本发明属于试验台构建技术，具体涉及到一种用于航空发动机静态密封性能检测的装置。
背景技术
先进密封技术对航空发动机诸多性能(如燃油消耗率、飞行成本、推重比、发动机及其部件寿命等方面)起着关键性的作用，尤其是气路密封，直接影响发动机增压比和效率的提高。
目前，航空发动机密封技术的理论知识上不充分，设计经验还很欠缺，密封装置的设计需要大量的试验来验证，通过试验来验证密封效果，从而促进对密封结构的优化改进。但是航空发动机主轴密封装置在装机前或者进行动态试验前需进行静态密封能力检测，倘若将密封装置装在动态试验装置上进行密封能力检测，则会涉及较多零件的反复拆装，会增加许多徒劳的工作量。因此需要一台静态密封试验装置，能够高效快速的进行密封性能检测。在本发明用于航空发动机静态密封试验之前，国内外尚无相关专门装置能够高效快捷的对密封环在静态时得密封能力进行检测。
静态密封微型试验台的结构简单，便于拆装被试件，且不易损坏被试件。微型试验台的构建主要包含试验装置的设计开发、连续气源的搭建、密封泄漏率的测量、封严压差的建立这四个方面。
发明内容
本发明的目的是：
提供了一种用于航空发动机静态密封试验的试验装置，有效解决这类试验拆装次数多、被试件容易损坏、检测效率低的问题。
技术方案
一种用于航空发动机静态密封试验的微型试验装置，包括标准气瓶组(1)、气瓶阀门(6)、充气阀门(7)、充气换向球阀(10)、调压排空球阀(12)、质量流量计(13)、安全阀(14)、试验装置(16)、泄漏排空球阀(18)、低压侧压力传感器(19)、高压侧压力传感器(21)、气瓶组压力传感器(23)、计时器 ()。所述标准气瓶组(1)采用若干气瓶并装在一起，标准气瓶组(1)充气时，气瓶阀门(6)打开，充气阀门(7)打开，充气换向球阀(10)关闭。所述标准气瓶组(1)作为气源向试验装置供气时，气瓶阀门(6)打开，充气阀门(7) 关闭，充气换向球阀(10)打开。充气阀门(7)位于气源上游，一端连接外部气源，另一端连接主供气管道。所述充气换向球阀(10)、调压排空球阀(12)、质量流量计(13)、安全阀(14)位于充气阀门(7)与试验装置(16)之间；试验装置(16)位于安全阀(14)的下端，且位于泄漏排空球阀(18)的上端；安全阀(14)与试验装置(16)的高压侧相连，泄漏排空球阀(18)与试验装置(16)的低压侧相连；低压侧压力传感器(19)与试验装置(16)的低压侧相连；高压侧压力传感器(21)与试验装置(16)的高压侧相连；气瓶组压力传感器(23)与标准气瓶组(1)相连；
试验装置(16)包括端盖(25)、腔体(28)、被试件安装座(29)、被试件 (30)、模拟轴(38)，腔体(28)、被试件安装座(29)、被试件(30)组合在一起，将密封装置(16)分成高压与低压两部分；
试验装置(16)还包括模拟轴(38)，模拟轴(38)利用推力轴承(39)与深沟球轴承(40)进行支撑，密封跑道(37)安装于模拟轴(38)上，安装位置与被试件(30)对应；
端盖(25)置于模拟腔(28)上方，与模拟腔(28)之间的密封利用活节螺栓(32)压紧“O”型密封圈(26)来实现。所述端盖(25)与模拟腔(28) 之间安装有合页(31)，以达到端盖(25)快速拆卸的目的。
计时器(24)与气瓶组压力传感器(23)相连，计时器(24)用于读取气瓶组压力传感器(23)压力由P1变化到P2所用的时间。
本发明的有益效果是：
1)本发明采用微型试验台测量密封环的泄露质量流量，解决了航空发动机密封装置静态泄漏率检测方式繁琐、密封环拆装容易损坏的问题，提高了静态泄漏率的检测效率；
2)采用质量流量计测量泄漏气体的质量，解决了密封检测数据连续获取的问题。
3)本发明采用标准气瓶组，可实现以泄漏时间为衡量标准的试验方法，即标准容积内的气体从标定值下降到规定值所用时间的方法。
5)本发明应用范围广，既可用于航空发动机圆周密封、端面密封、轴间密封等各类静态密封试验，还可以和标准器具组合使用，对其他质量流量计进行标定。
附图说明
图1为用于航空发动机静态密封试验的部件示意图；
图2为用于航空发动机静态密封试验的装置结构示意图；
图3为模拟腔结构图；
其中，1-标准气瓶组、2-外接气源管道、3-标准气瓶组四通、4-标准气瓶组测压管、5-金属软管、6-气瓶阀门、7-充气阀门、8-供气三通、9-试验供气主管道、10-充气换向球阀、11-排气三通、12-调压排空球阀、13-质量流量计、 14-安全阀、15-高压腔供气孔压紧螺母、16-密封试验装置、17-低压腔排气孔压紧螺母、18-泄漏排空球阀、19-低压侧压力传感器、20-密封试验装置支架、 21-高压侧压力传感器、22-流量计支架、23-标准气瓶组压力传感器、24-计时器、25-端盖、26-端盖密封圈、27-安装座紧固螺栓、28-模拟腔、29-被试件安装座、30-被试件、31-合页、32-活节螺栓、33-高压侧测压孔接头、34-O型密封圈、35-高压腔进气孔接头、36-低压侧测压孔接头、37-模拟跑道、38-模拟轴、39-深沟球轴承、40-推力轴承、41-轴承盖板、42-六角头带槽螺栓、43- 手柄、44-低压腔排气接头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明：
参考图2其主要包括标准气瓶组1、气瓶阀门6、充气球阀7、充气换向球阀10、调压排空球阀12、质量流量计13、试验进口球阀14、密封试验装置16、泄漏排空球阀18、高压侧压力传感器19、低压侧压力传感器21、标准气瓶组压力传感器23。标准气瓶组1由若干标准气瓶并联构成，标准气瓶组四通3置于连接气瓶的管道上，所述标准气瓶组压力传感器23与标准气瓶组四通3相连，用来测量标注气瓶组1的压力。外接气源管道2上装有充气阀门7，所述充气阀门7的下游还装有供气三通8，所述供气三通8一个接口连接外接气源管道2，一个接口连接试验供气主管道9。所述供气三通8另一接口与标准气瓶组四通3 通过金属软管相连，所述供气三通8与标准气瓶组四通3之间装有气瓶阀门6。
参考图2，所述试验供气主管道9上装有充气换向球阀10，所述充气换向球阀10，所述换向球阀10位于供气三通8的下游。所述充气换向球阀10的下游装有排气三通11，所述排气三通11一个接口通过管道与充气换向球阀10相连，一个接口通过管道与质量流量计13的上游接口相连。所述排气三通11还通过管道与排空调压球阀12相连。所述调压排空球阀12既可以作为调压排空阀门，还可以在做完试验后，对密封试验装置16的高压腔进行排空放气，保证密封试验装置16拆开的安全性。所述质量流量计13位于排气三通11的下游，同时还位于安全阀14的上游。所述安全阀14一端与质量流量计13相连，一端与高压腔供气空压紧螺母15相连，当密封试验装置16高压侧压力过高时，安全阀14打开，以保证试验时得安全性。所述高压腔供气孔压紧螺母15与模拟腔进气接头35相连，低压腔排气孔压紧螺母17与低压腔排气接头44相连。所述低压腔排气孔压紧螺母17还与泄漏排空球阀18通过管道相连。低压侧压力传感器19与低压侧测压孔接头36相连，高压侧压力传感器21与高压侧测压孔接头33相连。密封试验装置支架20由型钢焊接，用于支撑密封试验装置16。流量计支架22由型钢焊接而成，用于固定质量流量计13，标准气瓶组压力传感器23与标准气瓶组四通3相连，用于测量标准气瓶组的压力。
参考图3，所述高压腔进气孔接头35与低压腔排气孔接头44均与模拟腔 28相连，其中，高压腔进气孔接头35位于模拟腔高压侧，低压腔排气孔接头 44位于模拟腔低压侧，连接方式均为螺纹连接，所述高压腔进气孔接头35与低压腔排气孔接头44与模拟腔28连接处的密封利用“O”型密封圈34来实现。所述高压侧测压孔接头33与低压侧测压孔接头36位于模拟腔28的高压侧与低压侧，与模拟腔28之间采用焊接方式。端盖25位于模拟腔28的上方，所述模拟腔28为圆柱形，在上端面周向加工“U”型槽，用以放置端盖密封圈26。所述模拟腔28与端盖25利用预紧活节螺栓32来压紧端盖密封圈26，来实现模拟腔28与端盖25的密封，在端盖25与模拟腔28上还装有合页31，以方便端盖25的拆卸。
参考图3，所述模拟腔28加工有安装边，用来安装被试件安装座29，模拟腔28的安装边也有对被试件安装座29的定位作用，所述被试件安装座29与模拟腔28之间的连接利用安装座紧固螺栓27进行紧固。被试件30为环状，内侧套在模拟跑道37上，外侧安装在被试件安装座29上，形成了密封装置高压腔与低压腔。所述模拟跑道37安装在模拟轴38上，模拟跑道37的一侧加工有方形沉孔，模拟轴38的上端加工有方形凸台。所述模拟轴38上从上到下依次安装深沟球轴承39，推力轴承40，所述深沟球轴承39与推力轴承40之间采用定距结构进行定距。轴承盖板41压在轴承座的端面上，利用六角头带槽螺栓42 进行紧固。手柄43安装于模拟轴的下端，用于模拟轴38的旋转。

Claims (7)

1.一种用于航空发动机静态密封试验的微型试验装置，其特征在于，包括标准气瓶组(1)、气瓶阀门(6)、充气阀门(7)、充气换向球阀(10)、调压排空球阀(12)、质量流量计(13)、安全阀(14)、试验装置(16)、泄漏排空球阀(18)、低压侧压力传感器(19)、高压侧压力传感器(21)、气瓶组压力传感器(23)、计时器()。所述标准气瓶组(1)采用若干气瓶并装在一起，标准气瓶组(1)充气时，气瓶阀门(6)打开，充气阀门(7)打开，充气换向球阀(10)关闭。所述标准气瓶组(1)作为气源向试验装置供气时，气瓶阀门(6)打开，充气阀门(7)关闭，充气换向球阀(10)打开。充气阀门(7)位于气源上游，一端连接外部气源，另一端连接主供气管道。所述充气换向球阀(10)、调压排空球阀(12)、质量流量计(13)、安全阀(14)位于充气阀门(7)与试验装置(16)之间；试验装置(16)位于安全阀(14)的下端，且位于泄漏排空球阀(18)的上端；安全阀(14)与试验装置(16)的高压侧相连，泄漏排空球阀(18)与试验装置(16)的低压侧相连；低压侧压力传感器(19)与试验装置(16)的低压侧相连；高压侧压力传感器(21)与试验装置(16)的高压侧相连；气瓶组压力传感器(23)与标准气瓶组(1)相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机静态密封试验的微型试验装置，其特征在于，所述试验装置(16)包括端盖(25)、腔体(28)、被试件安装座(29)、被试件(30)、模拟轴(38)，腔体(28)、被试件安装座(29)、被试件(30)组合在一起，将密封装置(16)分成高压与低压两部分。
3.根据权利要求2所述的一种用于航空发动机静态密封试验的微型试验装置，其特征在于，所述试验装置(16)还包括模拟轴(38)。
4.根据权利要求3所述的一种用于航空发动机静态密封试验的微型试验装置，其特征在于，所述模拟轴(38)利用推力轴承(39)与深沟球轴承(40)进行支撑，密封跑道(37)安装于模拟轴(38)上，安装位置与被试件(30)对应。
5.根据权利要求2所述的一种用于航空发动机静态密封试验的微型试验装置，其特征在于，还包括端盖(25)，所述端盖(25)置于模拟腔(28)上方，与模拟腔(28)之间的密封利用活节螺栓(32)压紧“O”型密封圈(26)来实现。所述端盖(25)与模拟腔(28)之间安装有合页(31)，以达到端盖(25)快速拆卸的目的。
6.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机静态密封试验的微型试验装置，其特征在于，还包括计时器(24)。
7.根据权利要求6所述的一种用于航空发动机静态密封试验的微型试验装置，其特征在于，计时器(24)与气瓶组压力传感器(23)相连，计时器(24)用于读取气瓶组压力传感器(23)压力由P1变化到P2所用的时间。
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