CN109707531B - 一种弹簧补偿结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空领域，涉及一种弹簧补偿结构。该弹簧补偿结构包括：由扩张段调节片和扩张段密封片之间的空隙形成的喷管扩张段流道，所述弹簧补偿结构还包括：具有弹性力和机械限位的关节轴、两件拉杆和两片扩张段调节片补偿段；所述关节轴连接分别所述两件拉杆的一端，所述两片扩张段调节片补偿段分别连接所述两件拉杆的另一端；所述扩张段调节片补偿段活动安装在所述扩张段调节片上；其中，当所述两个拉杆未达到所述关节轴的机械限位的要求时，在所述关节轴的弹性力作用下，所述扩张段调节片补偿段紧贴所述扩张段调节片，当所述两个拉杆达到所述关节轴的机械限位的要求时，所述两件拉杆逐渐拉住所述扩张段调节片补偿段。本发明实施例保证在宽广的调节范围下扩张段流道始终保持完整封闭。

Description

一种弹簧补偿结构

技术领域

本发明属于航空领域，涉及一种弹簧补偿结构。

背景技术

随着航空技术的不断发展，航空发动机的工作包线日益宽广，喷管作为航空发动机的重要部件之一，其工作状态也随之宽广，为了正常并高效工作，喷管流道的完整性问题必须首先解决。流道完整的作用是防止高温燃气泄露，保证发动机气流的高效利用。

先进航空发动机喷管出口最大面积与最小面积比达到6甚至更大，采用常规的轴对称收扩喷管扩张段的调节方式，无法保证在宽广的调节范围下扩张段流道始终保持完整封闭。

发明内容

本发明的目的是：保证在宽广的调节范围下扩张段流道始终保持完整封闭。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

本发明实施例提供一种弹簧补偿结构，包括：由扩张段调节片和扩张段密封片之间的空隙形成的喷管扩张段流道，所述弹簧补偿结构还包括：具有弹性力和机械限位的关节轴、两件拉杆和两片扩张段调节片补偿段；所述关节轴连接分别所述两件拉杆的一端，所述两片扩张段调节片补偿段分别连接所述两件拉杆的另一端；所述扩张段调节片补偿段活动安装在所述扩张段调节片上；

其中，当所述两个拉杆未达到所述关节轴的机械限位的要求时，在所述关节轴的弹性力作用下，所述扩张段调节片补偿段紧贴所述扩张段调节片，当所述两个拉杆达到所述关节轴的机械限位的要求时，所述两件拉杆逐渐拉住所述扩张段调节片补偿段。

所述关节轴包括：弹簧组件、设置有机械限位槽\孔的补偿机构卡板；所述两件拉杆通过所述弹簧组件活动连接，所述两件拉杆的顶端和所述补偿机构卡板通过所述机械限位槽\孔滑动连接；所述补偿机构卡板固定在所述喷管扩张段流道的其他部件；

其中，所述两件拉杆的顶端处在所述机械限位槽\孔的顶部时，所述弹簧组件保持最大压缩状态；所述两件拉杆的顶端处在所述机械限位槽\孔的底部时，所述两件拉杆拉起所述扩张段调节片补偿段，所述扩张段调节片补偿段与所述扩张段调节片出现夹角。

所述弹簧组件包括：弹簧、弹簧套筒；

其中，所述弹簧套入所述弹簧套筒，所述弹簧的一端连接所述两件拉杆中第一拉杆的另一端，所述弹簧的另一端所述两件拉杆中第二拉杆的另一端。

所述关节轴还包括：连接件，所述连接件包括弹簧销钉和弹簧垫片；其中，所述弹簧组件和所述补偿机构卡板通过所述弹簧销钉滑动连接，所述弹簧销钉通过所述弹簧垫片连接所述补偿机构卡板。

所述弹簧补偿结构还包括：两套第一连接部，所述第一连接部包括销钉、球头和垫片；

其中，所述拉杆的另一端通过销钉、球头、垫片与所述扩张段调节片补偿段连接。

所述弹簧补偿结构还包括：两套第二连接部，所述第二连接部包括辅助销钉和开口销；

所述扩张段调节片补偿段通过所述辅助销钉和所述开口销安装在所述扩张段调节片上。

本发明的技术效果是：

本发明设计的带调节片补偿段的弹簧补偿结构补偿宽调节范围下扩张段调节片与扩张段密封片之间的缝隙，通过弹性力和机械限位约束补偿调节机构的运动范围从而实现流道完整密封，从而可填补上述的缝隙，并可以承受高温高压，大大降低由于流道不完整引起的燃气泄露风险。

附图说明

图1现有技术的喷管流道小面积交叠、大面积间隙位置示意图；

图2本发明实施例提供的弹簧补偿结构的整体示意图；

图3本发明实施例提供的采用补偿机构流道示意图；

图4本发明实施例提供的拉杆6和扩张段调节片补偿段7安装关系图；

图5本发明实施例提供的补偿段补偿机构卡板8和拉杆6、弹簧3等安装关系图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：

现有技术中，在出口面积小时，扩张段调节片1与扩张段密封片2相交叠，出口面积大时，扩张段调节片1与扩张段密封片2两者存在较大缝隙，从图1可以看出，由于上述缝隙的存在，喷管的高温燃气有很大一部分泄露，造成推力损失，并且会对发动机或飞机结构造成烧蚀，造成巨大损失。

本发明设计一种带扩张段补偿段的弹簧补偿结构，如图2所示，包括：弹簧3；弹簧套筒4；弹簧垫片5；拉杆6；扩张段调节片补偿段7；补偿机构卡板8；弹簧销钉9；弹簧垫片10；销钉11；球头12；垫片13；辅助销钉14；开口销15；其他部件16。

本发明中，通过弹簧销钉9，弹簧垫片10将拉杆6，弹簧套筒4，弹簧3和弹簧垫片5安装在补偿机构卡板8；补偿机构卡板8焊接到其他部件16上；拉杆6的另一端通过销钉11，球头12，垫片13与扩张段调节片补偿段7连接；扩张段调节片补偿段7通过辅助销钉14，开口销15安装在扩张段调节片1上。在弹簧弹性力的作用下，两件拉杆6间的角度增大，使扩张段调节片补偿段7紧贴扩张段调节片1，直到出口面积增大到临界值，拉杆6达到机械限位，此时拉杆6将把扩张段调节片补偿段7逐渐拉住，从而补偿大出口面积状态下扩张段调节片1和扩张段密封片2之间的间隙，实现流道完整。

本发明实施例将图2所示的弹簧补偿结构安装在图1中所示扩张段的位置，安装后流道示意图如图3所示。

本发明实施例中，喷管扩张段流道由扩张段调节片1和扩张段密封片2组成，喷管小面积出口时，流道完整封闭，随着出口面积逐渐增大，扩张段密封片2与扩张段调节片1间隙不断增大，喷管主流高温燃气将发生泄露，造成发动机推力损失，甚至引起发动机及飞机机体的烧蚀，因此需要通过补偿结构对扩张段流道进行密封。

本发明中，此处的补偿结构是通过扩张段补偿段7、拉杆6、弹簧组件3、4、5及补偿机构卡板8组成的结构实现，在喷管出口面积最小时，两件拉杆角度最小，将弹簧压到最紧状态，在弹簧弹性力作用下，扩张段调节片补偿段7紧贴扩张段调节片1。弹簧压紧后对拉杆6的作用力和扩张段调节片1通过扩张段调节片补偿段7传递到拉杆6上的支反力和力矩平衡。

随着出口面积逐渐增大，扩张段调节片1与扩张段密封片2的间隙增大，在弹簧弹性力作用下两拉杆6间的角度增大，当出口面积小于一临界值时，扩张段调节片补偿段7仍然将紧贴扩张段调节片1，直到出口面积增大到临界值，拉杆6达到机械限位，拉杆间的角度达到最大值，此时扩张段调节片补偿段7对拉杆6的支反力与拉杆的中心连线有15°角度，不存在卡死的情况。此时，扩张段调节片1不再对通过扩张段调节片补偿段7向拉杆6传递支反力，所有弹簧压紧的力由弹簧组件内部承担。

具体的，当调节扩张段调节片1与扩张段密封片12之间不存在缝隙时，拉杆6的顶端处在机械限位槽\孔的顶部，使得两拉杆之间的弹簧组件被最大化压缩，两件拉杆6的底端紧压扩张段调节片1补偿段于扩张段调节片1；当调节扩张段调节片1与扩张段密封片12之间的缝隙时，两件拉杆6之间的夹角增大，拉杆6的顶端在机械限位内槽\孔沿着靠近扩张段调节片1的方向滑动，弹簧组件所受到的压力逐步减小，当拉杆6的顶端滑动到机械限位槽\孔的底部时即弹簧组件达到了机械限位的要求，两件拉杆6拉起扩张段调节片1补偿段，扩张段调节片1补偿段与扩张段调节片1出现夹角。

拉杆6的一端通过销钉11，球头12，垫片12与扩张段调节片补偿段7铰接，如图4所示，扩张段调节片补偿段7前端通过辅助销钉14，开口销15安装在扩张段调节片1上，可绕辅助销钉14沿扩张段调节片1方向滑动。

弹簧3通过弹簧垫片5安装在弹簧套筒上，完成弹簧结构安装后，通过弹簧销钉9和弹簧垫片10将拉杆6及弹簧结构安装在补偿机构卡板8，在出口面积调节过程中，拉杆6在补偿机构卡板8的机械限位槽\孔中滑动，如图5所示。

根据发动机工作状态，包扩主流压力和推力要求，可以适当的调整扩张段补偿段7的宽度、拉杆6长度和弹簧3的节距，保证在高温燃气条件下扩张段流道完整封闭，不会在发生泄露和烧蚀等问题。

值得说明的是，本实施例中补偿机构板8包括机械限位槽\孔和水平限位槽\孔，其中，补偿机构板8和其他部件16通过水平限位槽\孔滑动连接，补偿机构板8可在其他部件16上进行小范围的横向滑动；同样，两件拉杆3也可以在补偿机构板8上进行纵向滑动。

本发明设计用于扩张段调节片与扩张段密封片间隙弹簧补偿机构，可以达到以下技术效果：

a)本发明设计的弹簧补偿结构可以补偿喷管流道间隙，防止燃气泄露，保证发动机的工作效率。

b)本弹簧补偿结构采用了耐高温的金属材料，可适用于高温流体的密封，减少了失效的风险。

c)本弹簧补偿结构在保证流道完整的情况下不增加调节机构，降低机构复杂度。

Claims (5)

1.一种弹簧补偿结构，包括：由扩张段调节片和扩张段密封片之间的空隙形成的喷管扩张段流道，其特征在于，所述弹簧补偿结构还包括：具有弹性力和机械限位的关节轴、两件拉杆和两片扩张段调节片补偿段；所述关节轴分别连接所述两件拉杆的一端，所述两片扩张段调节片补偿段分别连接所述两件拉杆的另一端；所述扩张段调节片补偿段活动安装在所述扩张段调节片上；

其中，当所述两件拉杆未达到所述关节轴的机械限位的要求时，在所述关节轴的弹性力作用下，所述扩张段调节片补偿段紧贴所述扩张段调节片，当所述两件拉杆达到所述关节轴的机械限位的要求时，所述两件拉杆逐渐拉住所述扩张段调节片补偿段；

所述关节轴包括：弹簧组件、设置有机械限位槽\孔的补偿机构卡板；所述两件拉杆通过所述弹簧组件活动连接，所述两件拉杆的顶端和所述补偿机构卡板通过所述机械限位槽\孔滑动连接；所述补偿机构卡板固定在所述喷管扩张段流道的其他部件；

其中，所述两件拉杆的顶端处在所述机械限位槽\孔的顶部时，所述弹簧组件保持最大压缩状态；所述两件拉杆的顶端处在所述机械限位槽\孔的底部时，所述两件拉杆拉起所述扩张段调节片补偿段，所述扩张段调节片补偿段与所述扩张段调节片出现夹角。

2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述弹簧组件包括：弹簧、弹簧套筒；

其中，所述弹簧套入所述弹簧套筒，所述弹簧的一端连接所述两件拉杆中第一拉杆的另一端，所述弹簧的另一端所述两件拉杆中第二拉杆的另一端。

3.根据权利要求2所述的结构，其特征在于，所述关节轴还包括：连接件，所述连接件包括弹簧销钉和弹簧垫片；

其中，所述弹簧组件和所述补偿机构卡板通过所述弹簧销钉滑动连接，所述弹簧销钉通过所述弹簧垫片连接所述补偿机构卡板。

4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述弹簧补偿结构还包括：两套第一连接部，所述第一连接部包括销钉、球头和垫片；

其中，所述拉杆的另一端通过销钉、球头、垫片与所述扩张段调节片补偿段连接。

5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述弹簧补偿结构还包括：两套第二连接部，所述第二连接部包括辅助销钉和开口销；

所述扩张段调节片补偿段通过所述辅助销钉和所述开口销安装在所述扩张段调节片上。

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