CN110043662B - 机匣静力压力试验密封结构及机匣静力压力试验装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种机匣静力压力试验密封结构及机匣静力压力试验装置，机匣静力压力试验密封结构包括用于安装机匣并与机匣围合成内腔的底座、设置于底座上并用于贯穿内腔的拉杆以及至少两个沿拉杆的轴向间隔设置于拉杆上并用于与机匣密封连接以将内腔分隔为至少两个压力腔的密封机构，密封机构沿拉杆的径向移动，以使密封机构与机匣在机匣承受机械载荷变形时保持密封连接，且避免密封机构对机匣产生附加载荷。密封机构在机匣承受机械载荷变形时沿拉杆的径向移动，可以避免密封机构对机匣产生附加载荷，从而保证机匣处于正确的受力状态，保证试验结果真实可靠。

Description

机匣静力压力试验密封结构及机匣静力压力试验装置
技术领域
本发明涉及航空发动机机匣静力压力试验技术领域，特别地，涉及一种机匣静力压力试验密封结构。此外，本发明还涉及一种包括上述机匣静力压力试验密封结构的机匣静力压力试验装置。
背景技术
机匣是支承转子和固定静子的重要部件，也是航空发动机重要的承力传力部件，机匣承担着转子轴向力、惯性力、静子叶片扭矩等机械载荷。随着航空发动机单级增压或涡轮单级压降越来越大，使得机匣内压力梯度越来越大，这就要求在机匣静力试验中必须考虑压力载荷对试验的影响，必须对机匣进行包含压力载荷的静力压力试验。
在机匣静力压力试验中，轴向力、惯性力、扭矩等机械载荷要施加到机匣上，同时还要对机匣内的压力腔施加压力载荷。对于具有多个压力腔的机匣，各压力腔由压力腔壁隔离开来。在对机匣施加机械载荷和对压力腔施加压力载荷时，机匣在机械载荷下变形和压力腔壁在压力载荷下变形容易造成各压力腔泄露，同时压力腔壁顶抵机匣对机匣施加的附加载荷造成机匣不能独立变形，影响试验结果。
发明内容
本发明提供了一种机匣静力压力试验密封结构及机匣静力压力试验装置，以解决具有多个压力腔的机匣进行静力压力试验时，机匣在机械载荷下变形和压力腔壁在压力载荷下变形容易造成各压力腔泄露，同时压力腔壁顶抵机匣对机匣施加的附加载荷造成机匣不能独立变形的问题。
本发明采用的技术方案如下：
本发明一方面提供了一种机匣静力压力试验密封结构，包括用于安装机匣并与机匣围合成内腔的底座、设置于底座上并用于贯穿内腔的拉杆以及至少两个沿拉杆的轴向间隔设置于拉杆上并用于与机匣密封连接以将内腔分隔为至少两个压力腔的密封机构，密封机构沿拉杆的径向移动，以使密封机构与机匣在机匣承受机械载荷变形时保持密封连接，且避免密封机构对机匣产生附加载荷。
进一步地，拉杆上沿拉杆的轴向间隔布设有至少两个安装盘，安装盘上均对应安装有密封机构。
进一步地，密封机构包括用于与机匣密封连接的环形件、分别与安装盘的端面和环形件的内环面密封连接并用于在机匣承受机械载荷变形时沿拉杆的径向移动的密封活塞、用于利用滚动摩擦减小密封活塞的移动阻力的平动轴承以及贯穿平动轴承和密封活塞并用于将平动轴承和密封活塞安装在安装盘上的限距销轴，限距销轴与平动轴承之间采用间隙配合，限距销轴与密封活塞之间采用间隙配合。
进一步地，平动轴承包括第一轴承环、与第一轴承环闭合以形成滚动槽的第二轴承环以及多个设置于滚动槽内的滚珠，平动轴承设置于密封活塞靠近相邻两个压力腔中压力较低的压力腔一侧。
进一步地，平动轴承还包括设置于第一轴承环和第二轴承环之间用于部分包裹滚珠以将滚珠彼此隔离的保持架和用于安装平动轴承时使第一轴承环、第二轴承环、滚珠以及保持架连接成一个整体的连接螺钉。
进一步地，限距销轴包括用于拧入安装盘的端面上的螺栓孔内进行紧固的螺栓部、与螺栓部相连并用于贯穿平动轴承和密封活塞的承力销以及与承力销相连并压紧在平动轴承上用于对平动轴承和密封活塞进行轴向限位的限位部。
进一步地，承力销的径向尺寸大于螺栓部的径向尺寸，以使承力销顶抵安装盘的端面，承力销的轴向长度等于平动轴承的厚度与密封活塞的厚度之和。
进一步地，密封活塞的外环面与环形件的内环面之间设有第一密封圈，密封活塞的端面与安装盘的端面之间设有第二密封圈。
本发明另一方面提供了一种机匣静力压力试验装置，包括上述的机匣静力压力试验密封结构。
进一步地，机匣静力压力试验装置还包括用于对机匣施加机械载荷的机械载荷加载板和开设于机匣或底座上并用于向压力腔注入液压油的进油口。
本发明具有以下有益效果：
本发明的机匣静力压力试验密封结构，包括底座、拉杆以及密封机构。将机匣安装在底座上，机匣可以与底座围合成内腔。底座上设有拉杆，拉杆贯穿内腔。拉杆上沿拉杆的轴向间隔设有至少两个密封机构，密封机构与机匣密封连接，密封机构可以将内腔分隔为至少两个压力腔。在对机匣进行静力压力试验时，对机匣施加机械载荷，对压力腔施加压力载荷。机械载荷对机匣产生径向力，使机匣发生径向变形，密封机构可以跟随机匣沿拉杆的径向移动，使密封机构保持与机匣密封连接；压力载荷对密封机构产生轴向力，密封机构通过拉杆固定在底座上，拉杆施加的拉力可以平衡轴向力，防止密封机构发生轴向移动，使密封机构保持与机匣密封连接，从而保证各压力腔不泄露。同时，密封机构在机匣承受机械载荷变形时跟随机匣沿拉杆的径向移动，可以避免密封机构对机匣产生附加载荷，从而保证机匣处于正确的受力状态，保证试验结果真实可靠。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的机匣静力压力试验装置的示意图；
图2是图1中C部的局部示意图；
图3是本发明优选实施例的平动轴承的示意图。
附图标记说明：
1、机匣；2、底座；3、拉杆；4、压力腔；51、环形件；52、密封活塞；53、平动轴承；531、第一轴承环；532、第二轴承环；533、滚珠；534、保持架；535、连接螺钉；54、限距销轴；541、螺栓部；542、承力销；543、限位部；55、第一密封圈；56、第二密封圈；6、安装盘；7、机械载荷加载板；8、进油口。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1是本发明优选实施例的机匣静力压力试验装置的示意图；图2是图1中C部的局部示意图；图3是本发明优选实施例的平动轴承的示意图。
如图1所示，本实施例的机匣静力压力试验密封结构，包括用于安装机匣1并与机匣1围合成内腔的底座2、设置于底座2上并用于贯穿内腔的拉杆3以及至少两个沿拉杆3的轴向间隔设置于拉杆3上并用于与机匣1密封连接以将内腔分隔为至少两个压力腔4的密封机构，密封机构沿拉杆3的径向移动，以使密封机构与机匣1在机匣1承受机械载荷变形时保持密封连接，且避免密封机构对机匣1产生附加载荷。
本发明的机匣静力压力试验密封结构，包括底座2、拉杆3以及密封机构。将机匣1安装在底座2上，机匣1可以与底座2围合成内腔。底座2上设有拉杆3，拉杆3贯穿内腔。拉杆3上沿拉杆3的轴向间隔设有至少两个密封机构，密封机构与机匣1密封连接，密封机构可以将内腔分隔为至少两个压力腔4。在对机匣1进行静力压力试验时，对机匣1施加机械载荷，对压力腔4施加压力载荷。机械载荷对机匣1产生径向力，使机匣1发生径向变形，密封机构可以跟随机匣1沿拉杆3的径向移动，使密封机构保持与机匣1密封连接；压力载荷对密封机构产生轴向力，密封机构通过拉杆3固定在底座2上，拉杆3施加的拉力可以平衡轴向力，防止密封机构发生轴向移动，使密封机构保持与机匣1密封连接，从而保证各压力腔4不泄露。同时，密封机构在机匣1承受机械载荷变形时跟随机匣1沿拉杆3的径向移动，可以避免密封机构对机匣1产生附加载荷，从而保证机匣1处于正确的受力状态，保证试验结果真实可靠。可选地，拉杆3通过紧固件安装在底座2上。可选地，拉杆3分为至少两段，相邻两段之间通过紧固件连接。
如图1所示，本实施例中，拉杆3上沿拉杆3的轴向间隔布设有至少两个安装盘6，安装盘6上均对应安装有密封机构。通过设置安装盘6，便于密封机构的安装。
如图1所示，本实施例中，密封机构包括用于与机匣1密封连接的环形件51、分别与安装盘6的端面和环形件51的内环面密封连接并用于在机匣1承受机械载荷变形时沿拉杆3的径向移动的密封活塞52、用于利用滚动摩擦减小密封活塞52的移动阻力的平动轴承53以及贯穿平动轴承53和密封活塞52并用于将平动轴承53和密封活塞52安装在安装盘6上的限距销轴54，限距销轴54与平动轴承53之间采用间隙配合，限距销轴54与密封活塞52之间采用间隙配合。通过在机匣1上安装环形件51并使环形件51与机匣1密封连接，使密封活塞52的外环面与环形件51的内环面密封连接，从而实现密封活塞52与机匣1密封连接。密封活塞52与机匣1密封连接，密封活塞52又与安装盘6密封连接，从而使密封活塞52对各压力腔4进行隔离密封。限距销轴54依次贯穿平动轴承53和密封活塞52与安装盘6紧固，拉杆3和安装盘6施加的拉力可以平衡轴向力，防止密封活塞52发生轴向移动，使密封活塞52分别与安装盘6的端面和环形件51的内环面保持密封连接，从而保证各压力腔4不泄露。限距销轴54与平动轴承53之间采用间隙配合，限距销轴54与密封活塞52之间采用间隙配合，使得机匣1承受机械载荷变形时，密封活塞52和平动轴承53可以跟随机匣1沿拉杆3的径向移动，平动轴承53可以利用滚动摩擦减小密封活塞52的移动阻力。可选地，密封机构还可以采用能够在机匣1承受机械载荷变形时进行弹性变形的弹性结构。
如图2和图3所示，本实施例中，平动轴承53包括第一轴承环531、与第一轴承环531闭合以形成滚动槽的第二轴承环532以及多个设置于滚动槽内的滚珠533，平动轴承53设置于密封活塞52靠近相邻两个压力腔4中压力较低的压力腔4一侧。第一轴承环531与第二轴承环532闭合，可以在第一轴承环531与第二轴承环532之间形成滚动槽，滚动槽内设有滚珠533。平动轴承53设置于密封活塞52靠近相邻两个压力腔4中压力较低的压力腔4一侧，试验过程中由于压力作用，密封活塞52被压紧在平动轴承53上，机匣1承受机械载荷变形时，密封活塞52和第二轴承环532可以跟随机匣1相对于第一轴承环531移动，滚珠533可以利用滚动摩擦减小密封活塞52和第二轴承环532的移动阻力。可选地，平动轴承53为通用件，分为不同的承力等级，可以根据承力状态选用不同规格的平动轴承53。
如图3所示，本实施例中，平动轴承53还包括设置于第一轴承环531和第二轴承环532之间用于部分包裹滚珠533以将滚珠533彼此隔离的保持架534和用于安装平动轴承53时使第一轴承环531、第二轴承环532、滚珠533以及保持架534连接成一个整体的连接螺钉535。保持架534部分包裹滚珠533，可以将多个滚珠533隔离开来，保证滚珠533受力均匀。平动轴承53上沿周向均匀间隔开设有多个连接螺钉孔，通过安装连接螺钉535可以确定第一轴承环531、第二轴承环532、滚珠533以及保持架534之间的位置关系，进行试验时取下连接螺钉535使第一轴承环531和第二轴承环532之间可以相对移动，试验完成后安装好连接螺钉535即可方便地整体取走平动轴承53。
如图2所示，本实施例中，限距销轴54包括用于拧入安装盘6的端面上的螺栓孔内进行紧固的螺栓部541、与螺栓部541相连并用于贯穿平动轴承53和密封活塞52的承力销542以及与承力销542相连并压紧在平动轴承53上用于对平动轴承53和密封活塞52进行轴向限位的限位部543。螺栓部541可以拧入安装盘6的端面上的螺栓孔内进行紧固，承力销542依次贯穿平动轴承53和密封活塞52，限位部543压紧在平动轴承53上可以对平动轴承53和密封活塞52进行轴向限位，从而将平动轴承53和密封活塞52安装在安装盘6上。可选地，螺栓部541未贯穿安装盘6，以降低密封难度。螺栓部541未贯穿安装盘6，不需要进行密封处理，降低了密封难度。
如图2所示，本实施例中，承力销542的径向尺寸大于螺栓部541的径向尺寸，以使承力销542顶抵安装盘6的端面，承力销542的轴向长度等于平动轴承53的厚度与密封活塞52的厚度之和。承力销542的径向尺寸大于螺栓部541的径向尺寸，当螺栓部541拧入螺栓孔内时，承力销542顶抵安装盘6的端面，可以限制螺栓部541拧入螺栓孔内的距离，进而控制限位部543的位置。承力销542的轴向长度等于平动轴承53的厚度与密封活塞52的厚度之和，当限位部543压紧平动轴承53、密封活塞52以及第二密封圈56使第二密封圈56产生密封效果时，可以使密封活塞52不与安装盘6的端面接触，可以减小密封活塞52的移动阻力。
如图2所示，本实施例中，密封活塞52的外环面与环形件51的内环面之间设有第一密封圈55，密封活塞52的端面与安装盘6的端面之间设有第二密封圈56。密封活塞52的外环面上开设有第一环槽，第一密封圈55安装在第一环槽内，以实现密封活塞52的外环面与环形件51的内环面之间的密封连接。安装盘6的端面上开设有第二环槽，第二密封圈56安装在第二环槽内，以实现密封活塞52的端面与安装盘6的端面之间的密封连接。
如图1所示，本发明的优选实施例还提供了一种机匣静力压力试验装置，包括上述的机匣静力压力试验密封结构。
如图1所示，本实施例中，机匣静力压力试验装置还包括用于对机匣1施加机械载荷的机械载荷加载板7和开设于机匣1或底座2上并用于向压力腔4注入液压油的进油口8。轴向力、剪力和弯矩等机械载荷可以通过力加载器施加在机械载荷加载板7上，再通过机械载荷加载板7传递给机匣1。可以采用进油管通过进油口8向各压力腔4注入液压油的方式对压力腔4施加压力载荷。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机匣静力压力试验密封结构，其特征在于，
包括用于安装机匣(1)并与所述机匣(1)围合成内腔的底座(2)、设置于所述底座(2)上并用于贯穿所述内腔的拉杆(3)以及至少两个沿所述拉杆(3)的轴向间隔设置于所述拉杆(3)上并用于与所述机匣(1)密封连接以将所述内腔分隔为至少两个压力腔(4)的密封机构，
所述密封机构沿所述拉杆(3)的径向移动，以使所述密封机构与所述机匣(1)在所述机匣(1)承受机械载荷变形时保持密封连接，且避免所述密封机构对所述机匣(1)产生附加载荷；
所述拉杆(3)上沿所述拉杆(3)的轴向间隔布设有至少两个安装盘(6)，所述安装盘(6)上均对应安装有所述密封机构；
所述密封机构包括用于与所述机匣(1)密封连接的环形件(51)、分别与所述安装盘(6)的端面和所述环形件(51)的内环面密封连接并用于在所述机匣(1)承受机械载荷变形时沿所述拉杆(3)的径向移动的密封活塞(52)、用于利用滚动摩擦减小所述密封活塞(52)的移动阻力的平动轴承(53)以及贯穿所述平动轴承(53)和所述密封活塞(52)并用于将所述平动轴承(53)和所述密封活塞(52)安装在所述安装盘(6)上的限距销轴(54)，
所述限距销轴(54)与所述平动轴承(53)之间采用间隙配合，所述限距销轴(54)与所述密封活塞(52)之间采用间隙配合。
2.根据权利要求1所述的机匣静力压力试验密封结构，其特征在于，
所述平动轴承(53)包括第一轴承环(531)、与所述第一轴承环(531)闭合以形成滚动槽的第二轴承环(532)以及多个设置于所述滚动槽内的滚珠(533)，
所述平动轴承(53)设置于所述密封活塞(52)靠近相邻两个所述压力腔(4)中压力较低的压力腔(4)一侧。
3.根据权利要求2所述的机匣静力压力试验密封结构，其特征在于，
所述平动轴承(53)还包括设置于所述第一轴承环(531)和所述第二轴承环(532)之间用于部分包裹所述滚珠(533)以将所述滚珠(533)彼此隔离的保持架(534)和用于安装所述平动轴承(53)时使所述第一轴承环(531)、所述第二轴承环(532)、所述滚珠(533)以及所述保持架(534)连接成一个整体的连接螺钉(535)。
4.根据权利要求1所述的机匣静力压力试验密封结构，其特征在于，
所述限距销轴(54)包括用于拧入所述安装盘(6)的端面上的螺栓孔内进行紧固的螺栓部(541)、与所述螺栓部(541)相连并用于贯穿所述平动轴承(53)和所述密封活塞(52)的承力销(542)以及与所述承力销(542)相连并压紧在所述平动轴承(53)上用于对所述平动轴承(53)和所述密封活塞(52)进行轴向限位的限位部(543)。
5.根据权利要求4所述的机匣静力压力试验密封结构，其特征在于，
所述承力销(542)的径向尺寸大于所述螺栓部(541)的径向尺寸，以使所述承力销(542)顶抵所述安装盘(6)的端面，
所述承力销(542)的轴向长度等于所述平动轴承(53)的厚度与所述密封活塞(52)的厚度之和。
6.根据权利要求1所述的机匣静力压力试验密封结构，其特征在于，
所述密封活塞(52)的外环面与所述环形件(51)的内环面之间设有第一密封圈(55)，所述密封活塞(52)的端面与所述安装盘(6)的端面之间设有第二密封圈(56)。
7.一种机匣静力压力试验装置，其特征在于，
包括权利要求1～6任一项所述的机匣静力压力试验密封结构。
8.根据权利要求7所述的机匣静力压力试验装置，其特征在于，
所述机匣静力压力试验装置还包括用于对机匣(1)施加机械载荷的机械载荷加载板(7)和开设于所述机匣(1)或底座(2)上并用于向压力腔(4)注入液压油的进油口(8)。
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