CN110411726B - 一种喷注器壳体焊接件性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种泵压拴式发动机的性能测试装置，具体涉及一种喷注器壳体焊接件性能测试装置；解决现有性能测试装置由于无法模拟喷注器壳体焊接件工作时的介质流向，导致无法对喷注器壳体焊接件进行精确性能测试的技术问题。一种喷注器壳体焊接件性能测试装置，包括入口组件和反压筒组件；入口组件包括进水管、上部进水嘴、堵头、定位法兰、第一测压嘴；反压筒组件为双层结构，包括外筒组件和内筒组件；定位法兰、进水管、堵头和喷注器壳体焊接件之间形成上部环腔；外筒组件和内筒组件之间形成下部环腔；内筒体与喷注器壳体焊接件之间形成下腔体；下部环腔通过燃料总通道与上部环腔连通；下腔体通过冷却通道与上部环腔连通。

Description

一种喷注器壳体焊接件性能测试装置

技术领域

本发明涉及一种泵压拴式发动机的性能测试装置，具体涉及一种喷注器壳体焊接件性能测试装置。

背景技术

发动机在研制过程中需要进行多项液试，以得到其性能参数并验证产品设计是否满足技术要求。其中，喷注器的壳体焊接件作为关键组件，由于其流道结构复杂，所以需进行多项液试。

参照图1，喷注器壳体焊接件3包括主体301和环套302。主体301的上下两端分别设有上法兰303和下法兰304，上法兰303和下法兰304上均设有螺纹孔。主体301的上部沿轴向设有台阶孔，台阶孔包括上部内孔312、中部内孔313和下部内孔314，下部内孔314即为燃料主通道。台阶孔的孔径由上至下依次减小。主体301的下部为类环状。主体301的侧壁内设有燃料总通道306和冷却通道307。燃料总通道306包括四个流道，该四个流道沿主体301的径向设置，周向均布，冷却通道307为环腔，且燃料总通道306位于冷却通道307的内侧。燃料总通道入口311位于主体301的下端面，燃料总通道出口309位于主体内壁中部，且连通中部内孔313。冷却通道出口310开口于主体301下部内壁，冷却通道出口310为贯穿相邻两个燃料总通道306之间间隔侧壁的切向孔，冷却通道入口308也开口于主体内壁中部，且连通中部内孔313。

喷注器壳体焊接件3的性能测试包括三项:1)大流量时对燃料总通道进行无反压冲洗；2)小流量时对冷却通道进行反压流阻测试；3)大流量变工况时对燃料总通道反压流阻及流量分配情况进行测试。

由于该类型喷注器壳体焊接件的结构复杂，故现有性能测试装置无法模拟该类型喷注器壳体焊接件工作时的介质流向，导致无法对该类型喷注器壳体焊接件进行精确的性能测试。

发明内容

为了解决现有性能测试装置由于无法模拟喷注器壳体焊接件工作时的介质流向，导致无法对喷注器壳体焊接件进行精确性能测试的技术问题，本发明提供了一种喷注器壳体焊接件性能测试装置。

本发明的技术解决方案是：一种喷注器壳体焊接件性能测试装置，其特殊之处在于：

包括可连接在待测喷注器壳体焊接件上的入口组件和反压筒组件；所述反压筒组件密封连接在喷注器壳体焊接件的底部；

所述入口组件包括进水管、固连在进水管顶部的上部进水嘴、固连在进水管底部的堵头、套装在进水管中部的定位法兰、设置在进水管侧壁且位于定位法兰上方的第一测压嘴；

所述定位法兰密封连接在上法兰上；所述进水管固连堵头的一端伸入喷注器壳体焊接件内，所述堵头位于下部内孔内，且堵头与下部内孔之间设有密封件；

所述反压筒组件为双层结构，包括外筒组件和内筒组件；

所述外筒组件包括外筒体和设置在外筒体外壁上的下部进水嘴；所述下部进水嘴与外筒体的内腔连通；

所述内筒组件包括内筒体；所述内筒体为上开口式；所述内筒体的底部设置出水嘴和第二测压嘴；所述出水嘴和第二测压嘴均与内筒体的内腔连通；

所述定位法兰、进水管、堵头和喷注器壳体焊接件之间形成上部环腔；外筒组件和内筒组件之间形成下部环腔；所述内筒体与所述喷注器壳体焊接件之间形成下腔体；

所述上部环腔与所述进水管的内孔连通；所述下部环腔通过燃料总通道与所述上部环腔连通；所述下腔体通过所述冷却通道与所述上部环腔连通。

进一步地，为了避免作为燃料主路出水通道的入口组件对进入其内的测试水形成节流，所述进水管的侧壁沿周向均布多个连通上部环腔与所述进水管的内孔的进水孔；所述进水孔为矩形孔；多个所述矩形孔的总过流面积为燃料总通道和冷却通道的过流面积之和的1～2倍。

进一步地，为了密封及定位效果更好，所述定位法兰包括连接法兰和设置在其下方的密封定位轴；所述密封定位轴的外圆与上部内孔相适配；所述密封定位轴伸入上部内孔内，且密封定位轴与上部内孔之间设有密封件。

进一步地，为了实现出口反压精确测量，所述出水嘴位于所述内筒体的底部的中心，且通过弯头连接在所述内筒体上。

进一步地，为了使测试水可沿周向均匀进入喷注器壳体焊接件内，所述下部进水嘴为两个；两个所述下部进水嘴相对于所述外筒体的轴线对称设置。

进一步地，所述外筒体的上部设有至少两个用于连接试验台的连接耳。

进一步地，为了结构更简单、加工更方便，所述外筒体与所述内筒体为一体件；或者所述外筒体焊接在所述内筒体外部。

进一步地，所述内筒体的上端面设有第三“O”型圈槽；所述外筒体的上端面设有第四“O”型圈槽。

本发明相比现有技术的有益效果是：

1、本发明包括固连在喷注器壳体焊接件上的入口组件和反压筒组件；入口组件上部固连喷注器壳体焊接件，其下部伸入喷注器壳体焊接件内，将喷注器壳体焊接件台阶孔的两端密封，两者之间形成上部环腔；反压筒组件固连在喷注器壳体焊接件的底部，反压筒组件为双层结构，其夹层与喷注器壳体焊接件之间形成下部环腔，其内筒体与喷注器壳体焊接件之间形成下腔体；喷注器壳体焊接件中的燃料总通道连通上部环腔和下部环腔，冷却通道连通上部环腔和下腔体；只将入口组件与喷注器壳体焊接件固连，可实现大流量时对燃料总通道进行无反压冲洗；将反压筒组件也固连在喷注器壳体焊接件下部后，可实现小流量时对冷却通道进行反压流阻测试以及大流量变工况对燃料总通道进行反压流阻及流量分配情况测试；一套设备可完成三项试验，节约了成本。

2、本发明的反压筒组件为双层结构，下部环腔模拟喷注器壳体焊接件工作时推力室身部夹层(燃料自下而上进入喷注器壳体焊接件的真实流道)；下腔体模拟喷注器壳体焊接件工作时推力室身部前段出口(介质混合燃烧后自上而下喷射的真实流道)，测试结果更准确。

3、本发明可适用于发动机壳体焊接件、喷注器、壳体焊接件反压液流燃料总通道模拟试验，实用范围广。

4、本发明的进水管侧壁设置矩形槽，矩形槽的流通面积为燃料总通道和冷却路流通面积之和的1～2倍，保证了作为燃料主路出水通道的入口组件对进入其内的测试水形成节流。

5、本发明的两个下部进水嘴相对于反压筒组件的轴线对称设置，保证测试水可沿周向均匀进入喷注器壳体焊接件内。

6、本发明出水嘴位于所述内筒体的底部的中心，实现了出口反压精确测量；通过弯头连接在内筒体上，横向引出出水嘴方便转接阀门实现对反压和流量的调节。

附图说明

图1是喷注器壳体焊接件的结构示意图；

图2是本发明一个实施例的结构示意图；

图3是图2的局部放大图；

图4是该实施例中入口组件的结构示意图；

图5是该实施例中进水管的结构示意图；

图6是图5的A-A视图；

图7是该实施例中反压筒组件的结构示意图；

图8是该实施例中外筒组件的结构示意图；

图9是该实施例中内筒组件的结构示意图；

图10是大流量时对燃料总通道和冷却通道进行无反压冲洗的示意图：

图11是小流量时对冷却通道进行反压流阻测试的示意图；

图12是大流量变工况对燃料总通道进行反压流阻及流量分配情况测试的示意图；

附图标记为：

1-入口组件，101-进水管，102-定位法兰，103-堵头，104-上部进水嘴，105-第一测压嘴，106-进水孔，107-连接法兰，108-密封定位轴，109-第一“O”型圈槽，110-第二“O”型圈槽，2-反压筒组件，201-外筒组件，202-内筒组件，203-外筒体，204-下部进水嘴，205-第二测压嘴，206-内筒体，207-出水嘴，208-连接耳，209-弯头，210-第三“O”型圈槽，211-第四“O”型圈槽，3-喷注器壳体焊接件，301-主体，302-环套，303-上法兰，304-下法兰，306-燃料总通道，307-冷却通道，308-冷却通道入口，309-燃料总通道出口，310-冷却通道出口，311-燃料总通道入口，312-上部内孔，313-中部内孔，314-下部内孔，4-上部环腔，5-下部环腔，6-下腔体，7-密封件。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。

参照图2至图4，该性能测试装置包括可连接在喷注器壳体焊接件3上的入口组件1和反压筒组件2。反压筒组件2密封连接在喷注器壳体焊接件3的底部。

入口组件1包括进水管101、焊接在进水管101顶部的上部进水嘴104、焊接在进水管101底部的堵头103、焊接在进水管101上的定位法兰102、焊接在进水管101侧壁且位于定位法兰102上方的第一测压嘴105。

下部进水嘴204为两个，两个下部进水嘴204相对于外筒体203的轴线对称设置。

进水管101固连堵头103的一端伸入喷注器壳体焊接件3内，堵头103位于下部内孔314内，堵头103上设有第二“O”型圈槽110，密封件7为“O”型圈，密封件7位于第二“O”型圈槽110内。定位法兰102连接在上法兰303上。定位法兰102包括连接法兰107和设置在其下方的密封定位轴108；密封定位轴108的外圆与喷注器壳体焊接件3的上部内孔312相适配，密封定位轴108伸入上部内孔312内，且密封定位轴108上设有第一“O”型圈槽109，密封件7为“O”型圈，密封件7位于第一“O”型圈槽109内。

参照图5和图6，进水管101的侧壁沿周向均布十个连通上部环腔4与所述进水管101的内孔的进水孔106，为了增大过流面积，进水孔106为矩形孔。十个矩形孔的总过流面积为燃料总通道306和冷却通道307的过流面积之和的1.5倍。

参照图7至图9，反压筒组件2为双层结构，包括外筒组件201和内筒组件202。

外筒组件201包括外筒体203和设置在外筒体203外壁上的下部进水嘴204和测压嘴205；下部进水嘴204和测压嘴205均与外筒体203的内腔连通。外筒体203的上端面设有第三“O”型圈槽210，密封件7位于第三“O”型圈槽210内。外筒体203的外部还设有两个用于连接试验台的连接耳208。

内筒组件包括内筒体206，内筒体206为上开口式，内筒体206的上端面设有第四“O”型圈槽211，密封件7位于第四“O”型圈槽211。内筒体206的底部设置出水嘴207和第二测压嘴205。出水嘴207位于内筒体206的底部的中心，且通过弯头209连接在内筒体206上。出水嘴207和第二测压嘴205均与内筒体206的内腔连通。出水嘴207、第二测压嘴205、弯头209均焊接在内筒体206上。外筒体203与内筒体206为分体件，外筒体203焊接在内筒体206外部。

外筒体203和内筒体206上端面与喷注器壳体焊接件3底面的接触处径向尺寸仅几mm，只能设计小密封槽，选用压缩量大的“O”型圈作密封件；因产品周向直径大，考虑试验反压高、流量大，外筒体203与喷注器壳体焊接件3的密封面、内筒体206与与喷注器壳体焊接件3的密封面的干涉性，两处设计相同的密封槽和密封件；为避免焊接变形保证密封效果，将粗加工“O”型圈槽的外筒体203和内筒体206焊接后再进行“O”型圈槽的深度、外筒体203和内筒体206相对高度最终尺寸加工。

参照图2，定位法兰102、进水管101、堵头103和喷注器壳体焊接件3之间形成上部环腔4；外筒组件201和内筒组件202之间形成下部环腔5；内筒体206与喷注器壳体焊接件3之间形成下腔体6。上部环腔4与进水管101的内孔连通；下部环腔5通过燃料总通道306与上部环腔4连通；下腔体6通过冷却流道307与上部环腔4连通。

参照图10至图12，该性能测试装置的工作过程如下：

1)大流量时对燃料总通道306和冷却通道307进行无反压冲洗：

首先，将入口组件1安装密封件7后与喷注器壳体焊接件3用螺栓连接后，再并将其固定在试验台上，然后从上部进水嘴104进水，由于堵头103的外圆与喷注器壳体焊接件3的下部内孔314之间设有密封件7，密封定位轴108与上部内孔312之间也设有密封件7，故测试水只能由上部进水嘴104经进水管101的内孔、进水孔106、上部环腔4进入燃料总通道306和冷却通道307，对燃料总通道306和冷却通道307进行大流量冲洗。

2)小流量时对冷却通道307进行反压流阻测试；

首先，通过反压筒组件2上的连接耳208将反压筒组件2固定于试验台；然后，在反压筒组件2上安装两个密封件7，并将喷注器壳体焊接件3和反压筒组件2固连在喷注器壳体焊接件3与入口组件1形成的一体件的下端，最后封堵入口组件1的上部进水嘴104，并由下部进水嘴204进水，测试水经下部环腔5、燃料总通道306后进入上部环腔4内，由于上部进水嘴104被封堵，故测试水经冷却通道307、下腔体6后由出水嘴207流出。另外，此过程还可封堵下部进水嘴204和第二测压嘴205，由上部进水嘴104进水，测试水经进水管101的内孔、进水孔106、上部环腔4进入燃料总通道306和冷却通道307再经冷却通道出口、下腔体6后由出水嘴207流出。

3)大流量变工况时对燃料总通道反压流阻及流量分配情况进行测试；

去除上部进水嘴104的封堵件，仍然由下部进水嘴204进水，测试水经下部环腔5、燃料总通道306后进入上部环腔4内，大部分测试水经进水孔106、进水管101的内孔后由上部进水嘴104流出，剩余的水经冷却通道307、下腔体6后由出水嘴207流出。实现燃料路给定总流量和反压条件下的流阻、流量分配比性能测试。

以上仅为本发明的实施例，并非对本发明保护范围的限制，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种喷注器壳体焊接件性能测试装置，其特征在于：

包括可连接在待测喷注器壳体焊接件(3)上的入口组件(1)和反压筒组件(2)；所述反压筒组件(2)密封连接在喷注器壳体焊接件(3)的底部；

所述入口组件(1)包括进水管(101)、固连在进水管(101)顶部的上部进水嘴(104)、固连在进水管(101)底部的堵头(103)、套装在进水管(101)中部的定位法兰(102)、设置在进水管(101)侧壁且位于定位法兰(102)上方的第一测压嘴(105)；

所述定位法兰(102)密封连接在上法兰(303)上；所述进水管(101)固连堵头(103)的一端伸入喷注器壳体焊接件(3)内，所述堵头(103)位于下部内孔(314)内，且堵头(103)与下部内孔(314)之间设有密封件(7)；

所述反压筒组件(2)为双层结构，包括外筒组件(201)和内筒组件(202)；

所述外筒组件(201)包括外筒体(203)和设置在外筒体(203)外壁上的下部进水嘴(204)；所述下部进水嘴(204)与外筒体(203)的内腔连通；

所述内筒组件包括内筒体(206)；所述内筒体(206)为上开口式；所述内筒体(206)的底部设置出水嘴(207)和第二测压嘴(205)；所述出水嘴(207)和第二测压嘴(205)均与内筒体(206)的内腔连通；

所述定位法兰(102)、进水管(101)、堵头(103)和喷注器壳体焊接件(3)之间形成上部环腔(4)；外筒组件(201)和内筒组件(202)之间形成下部环腔(5)；所述内筒体(206)与所述喷注器壳体焊接件(3)之间形成下腔体(6)；

所述上部环腔(4)与所述进水管(101)的内孔连通；所述下部环腔(5)通过燃料总通道(306)与所述上部环腔(4)连通；所述下腔体(6)通过冷却通道(307)与所述上部环腔(4)连通。

2.根据权利要求1所述的一种喷注器壳体焊接件性能测试装置，其特征在于：

所述进水管(101)的侧壁沿周向均布多个连通上部环腔(4)与所述进水管(101)的内孔的进水孔(106)；所述进水孔(106)为矩形孔；多个所述矩形孔的总过流面积为燃料总通道(306)和冷却通道(307)的过流面积之和的1～2倍。

3.根据权利要求2所述的一种喷注器壳体焊接件性能测试装置，其特征在于：

所述定位法兰(102)包括连接法兰(107)和设置在其下方的密封定位轴(108)；所述密封定位轴(108)的外圆与上部内孔(312)相适配；所述密封定位轴(108)伸入上部内孔(312)内，且密封定位轴(108)与上部内孔(312)之间设有密封件(7)。

4.根据权利要求3所述的一种喷注器壳体焊接件性能测试装置，其特征在于：

所述出水嘴(207)位于所述内筒体(206)的底部的中心，且通过弯头(209)连接在所述内筒体(206)上。

5.根据权利要求4所述的一种喷注器壳体焊接件性能测试装置，其特征在于：

所述下部进水嘴(204)为两个；两个所述下部进水嘴(204)相对于所述外筒体(203)的轴线对称设置。

6.根据权利要求5所述的一种喷注器壳体焊接件性能测试装置，其特征在于：

所述外筒体(203)的上部设有至少两个用于连接试验台的连接耳(208)。

7.根据权利要求6所述的一种喷注器壳体焊接件性能测试装置，其特征在于：

所述外筒体(203)与所述内筒体(206)为一体件；或者所述外筒体(203)焊接在所述内筒体(206)外部。

8.根据权利要求7所述的一种喷注器壳体焊接件性能测试装置，其特征在于：

所述内筒体(206)的上端面设有第三“O”型圈槽(210)；所述外筒体(203)的上端面设有第四“O”型圈槽(211)。

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