CN110454574B - 一种用于推力装置测量的内外涵同轴进气密封装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于推力装置测量的内外涵同轴进气密封装置，属于航空发动机推力测量技术领域，所述密封装置包括外涵进口法兰、外涵进气管、蜗壳筒体、整流环板、环状整流栅格、侧板、支柱、端盖、外涵进气筒、分隔筒体、外涵法兰、壁面压力管、内涵进气锥管、第一支承座、第二支承座、第一定位块、第二定位块、调节螺钉、压盖、密封圈、篦齿和壁面静压测点。本申请提供的用于航空发动机排气装置推力测量的内外涵同轴进气密封装置，既满足内外涵同轴供气要求，又可大幅减小对推力测量的干扰。

Description

一种用于推力装置测量的内外涵同轴进气密封装置

技术领域

本申请属于航空发动机推力测量技术领域，特别涉及一种用于推力装置测量的内外涵同轴进气密封装置。

背景技术

推力是航空发动机排气装置的重要性能参数之一，有的航空发动机排气装置具备内外涵结构，如反推力装置、分开式排气喷管、混合式排气喷管等。为了实现此类排气装置的推力测量，需要一种进气密封装置将气流导入测力管道中供给试验件，同时不影响推力测量，要求进气密封装置亦为内外涵结构。

现有的测力系统进气结构主要有两种形式：1)不采用密封结构，如采用柔性连接方式；2)采用半密封结构，如一股气流采用进气密封结构，另一股气流采用柔性进气结构。柔性结构与半密封结构均存在难以定量计算且不可消除的测力干扰，影响测力精度；为了减少干扰，需要使测力系统在静态校准和动态试验过程中所处的状态尽量接近，这无形中增加了调整工作量，导致试验成本增加、效率下降。

发明内容

本申请的目的是提供了一种用于推力装置测量的内外涵同轴进气密封装置，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。

本申请的技术方案是：一种用于推力装置测量的内外涵同轴进气密封装置，所述密封装置包括外涵进口法兰、外涵进气管、蜗壳筒体、整流环板、环状整流栅格、侧板、支柱、端盖、外涵进气筒、分隔筒体、外涵法兰、壁面压力管、内涵进气锥管、第一支承座、第二支承座、第一定位块、第二定位块、调节螺钉、压盖、密封圈、篦齿和壁面静压测点；其中

外涵进口法兰与外涵进气管为水平对称布置；

侧板与蜗壳筒体、整流环板、环状整流栅格固定在一起，外侧有一个凸台，用于安装篦齿及压盖；

压盖用于压紧篦齿，且与侧板、端盖通过连接件连接；

密封圈用于密封篦齿与侧板、端盖之间的气体，压紧度由压盖调节；

篦齿直边朝里、斜边朝外的设置；

整流环板上开有多个直径相同的第一圆孔，第一圆孔中心指向轴线；

环状整流栅格为一环状栅格，栅格截面为矩形，栅格通道中心指向轴线；

支柱周向均布多处，且与外涵进气筒的外表面及分隔筒体的内表面平齐后与外涵进气筒、分隔筒体相固定；

端盖与外涵进气筒、分隔筒体相固定，且端盖外侧有具有凸台，用于安装篦齿及压盖；

外涵进气筒上设有至少能容纳环状整流栅格宽度的开孔区域，所述开孔区域开有多个直径相同的第一圆孔，第一圆孔中心指向轴线；

分隔筒体外侧与外涵进气筒形成外涵，内测与内涵进气锥管形成内涵；

外涵法兰的外缘与外涵进气筒外壁平齐设置；

壁面压力管固定在内涵进气锥管的锥面压力测点上；

内涵进气锥管的平直段上开有多个直径相同的第二圆孔，第二圆孔中心指向轴线；

第一支承座与内涵进气锥管相固定，第二支承座与蜗壳筒体相固定，且第一支承座和第二支承座均为水平对称分布；

第一定位块与内涵进气锥管相固定，第二定位块与蜗壳筒体相固定，且第一定位块和第二定位块均布置于正下方，沿轴向布置；

调节螺钉用于调节篦齿的径向位置，周向均布多处，且为左右对称；

壁面静压测点)用于测量内涵进气锥管的锥面压力，沿轴向和周向均布置多处点。

在本申请一实施方式中，所述第一圆孔的总面积是外涵进气管面积的4～8倍。

在本申请一实施方式中，所述分隔筒体的前半段为平直段、后半段为圆弧段，圆弧段中的弧形壁面与内涵进气锥管的圆锥面组合成的环锥形流道通过采用等静压设计得到。

在本申请一实施方式中，所述第二圆孔的总面积是内涵进气管横截面积的1.5～3倍。

在本申请一实施方式中，所述第二圆孔的长径比>5。

在本申请一实施方式中，所述栅格的总面积是外涵进气管面积的4～8倍。

在本申请一实施方式中，篦齿与外涵进气筒、内涵进气锥管之间存在间隙。

在本申请一实施方式中，所述间隙的范围为1.2mm～1.5mm。

本申请的用于推力装置测量的内外涵同轴进气密封装置具有如下优点：

1)内外涵进气均采用非接触密封方式，非接触密封方式对推力测量无干扰；

2)装置对推力测量的影响更小，结构带来的干扰可定量计算；

3)温度变化时，间隙可保持均匀，避免发生局部卡滞现象；

4)可实现内外涵同轴供气，减少二次转接，直管段更长，有利于气流稳压和整流。

附图说明

为了更清楚地说明本申请提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本申请的一些实施例。

图1为本申请中的进气密封装置。

图2为本申请中的内涵进气锥管支承方式示意图。

图3为本申请中的进气密封装置支承方式示意图。

图4为本申请中的密封结构示意图。

图5为本申请中的锥面壁面静压测点布置与形式示意图。

具体实施方式

为使本申请实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行更加详细的描述。

为了解决内外涵同轴供气、附加干扰力可定量计算、温度变化时密封间隙保持均匀等问题，本申请提供了一种采用全密封结构，即两股气流均采用进气密封结构，在结构上最大程度实现无测力干扰设计，对内涵进气产生的附加气动力，则通过测取壁面压力的方法定量消除，将干扰控制在误差范围内，从而满足测力系统推力测量需求。

如图1至图5所示，本申请提供的用于航空发动机排气装置推力测量的内外涵同轴进气密封装置，其包括外涵进口法兰1、外涵进气管2、蜗壳筒体3、整流环板4、环状整流栅格5、侧板6、支柱7、端盖8、外涵进气筒9、分隔筒体10、外涵法兰11、壁面压力管12、内涵进气锥管13、支承座14-1、支承座14-2、定位块15-1、定位块15-2、调节螺钉16、压盖17、密封圈18、篦齿19、壁面静压测点20。压盖17将篦齿19固定于径向蜗壳筒体3上，调节螺钉16控制其径向位移，密封圈18防止篦齿19与侧板6、端盖8之间的气体泄漏，篦齿19的内径与外涵进气筒9、内涵进气锥管13的外径差的一半即为密封间隙δ，外涵进气筒9的外径大于与其连接的管道的外径。

具体的，在本申请的用于航空发动机排气装置推力测量的内外涵同轴进气密封装置中，外涵进口法兰1与外涵进气管2为水平对称布置。

整流环板4上开有一系列直径相同的第一圆孔，圆孔中心指向轴线。在本申请一些实施例中，第一圆孔的总面积是外涵进气管2(单管)面积的4～8倍。

环状整流栅格5为一环状栅格，栅格截面为矩形，栅格通道中心指向轴线。在本申请一些实施例中，栅格的总面积同样是外涵进气管2(单管)面积的4～8倍。

侧板6与蜗壳筒体3、整流环板4、环状整流栅格5焊接固定在一起，外侧有一个凸台，用于安装篦齿19及压盖17。

支柱7与外涵进气筒9和分隔筒体10焊接固定在一起，起到支点作用。支柱7周向均布多处，在一些实施例中，支柱7周向可以均布6处或8处。支柱7与外涵进气筒9和分隔筒体10焊接后，应与外涵进气筒9的外表面及分隔筒体10的内表面平齐。

端盖8与外涵进气筒9和分隔筒体10焊接固定在一起，起到密封和支点的作用，端盖8的外侧有一个凸台，用于安装篦齿19及压盖17。

外涵进气筒9上有一长度为环状整流栅格5宽度的开孔区域，开有一系列直径相同的圆孔，此圆孔与第一圆孔相同，圆孔中心指向轴线，外涵进气筒9的两端为光滑平直段。在本申请一些实施例中，圆孔的总面积是外涵进气管2(单管)面积的4～6倍。

分隔筒体10的外侧与外涵进气筒9形成外涵，内测与内涵进气锥管13形成内涵。分隔筒体10的前半段为平直段，后半段为圆弧段，圆弧段中的弧形壁面可与内涵进气锥管13的圆锥面组合成环锥形流道，环锥形流道采用等静压设计得到。

外涵法兰11的外缘与外涵进气筒9外壁平齐。

壁面压力管12焊接在内涵进气锥管13的锥面压力测点上。

内涵进气锥管13也具有一平直段，平直段上开有一系列直径相同的第二圆孔，第二圆孔中心指向轴线。在本申请一些实施例中，第二圆孔的总面积是内涵进气管13横截面积的1.5～3倍，第二圆孔的长径比>5。

第一支承座141与内涵进气锥管13焊接固定在一起，其设置有2处。第二支承座142与蜗壳筒体3焊接固定在一起，其设置有4处。第一支承座141和第二支承座142均为水平对称分布，可以作为支承点。

第一定位块151与内涵进气锥管13焊接固定在一起，第二定位块152与蜗壳筒体3焊接固定在一起，第一定位块151和第二定位块152均布置于正下方，沿轴向布置。

调节螺钉16用于调节篦齿19的径向位置，周向均布有多处且左右对称。在一些实施例中，调节螺钉16周向均布有4处或6处。

压盖17用于压紧篦齿19，可以防止松动，其与侧板6、端盖8通过螺钉连接。

密封圈18用于密封篦齿19与侧板6和端盖8之间的气体，压紧度可通过压盖17进行调节。

篦齿19用于减小内外涵的气体泄漏，但不与外涵进气筒9、内涵进气锥管13接触，因此，篦齿19与外涵进气筒9、内涵进气锥管13之间存在间隙。在本申请的一些实施例中，所述间隙范围是1.2mm～1.5mm。篦齿19的直边朝里、斜边朝外的设置。在一些实施例中，篦齿19中齿的角度为20°，齿数为8。

壁面静压测点20用于测量内涵进气锥管13的锥面压力，沿轴向和周向均布置多处。在一些实施例中，壁面静压测点20沿轴向的数量不少于4点，沿周向均布的数量不少于3处。

本申请提供的用于航空发动机排气装置推力测量的内外涵同轴进气密封装置，既满足内外涵同轴供气要求，又可大幅减小对推力测量的干扰，且具有如下优点：

1)内外涵进气均采用非接触密封方式，非接触密封方式对推力测量无干扰；

2)装置对推力测量的影响更小，结构带来的干扰可定量计算；

3)温度变化时，间隙可保持均匀，避免发生局部卡滞现象；

4)可实现内外涵同轴供气，减少二次转接，直管段更长，有利于气流稳压和整流。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请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申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种用于推力装置测量的内外涵同轴进气密封装置，其特征在于，所述密封装置包括外涵进口法兰(1)、外涵进气管(2)、蜗壳筒体(3)、整流环板(4)、环状整流栅格(5)、侧板(6)、支柱(7)、端盖(8)、外涵进气筒(9)、分隔筒体(10)、外涵法兰(11)、壁面压力管(12)、内涵进气锥管(13)、第一支承座(141)、第二支承座(142)、第一定位块(151)、第二定位块(152)、调节螺钉(16)、压盖(17)、密封圈(18)、篦齿(19)和壁面静压测点(20)；其中

外涵进口法兰(1)与外涵进气管(2)为水平对称布置；

侧板(6)与蜗壳筒体(3)、整流环板(4)、环状整流栅格(5)固定在一起，外侧有一个凸台，用于安装篦齿(19)及压盖(17)；

压盖(17)用于压紧篦齿(19)，且与侧板(6)、端盖(8)通过连接件连接；

密封圈(18)用于密封篦齿(19)与侧板(6)、端盖(8)之间的气体，压紧度由压盖(17)调节；

篦齿(19)直边朝里、斜边朝外的设置，其中篦齿(19)与外涵进气筒(9)、内涵进气锥管(13)之间存在范围为1.2mm～1.5mm的间隙；

整流环板(4)上开有多个直径相同的第一圆孔，第一圆孔中心指向轴线；

环状整流栅格(5)为一环状栅格，栅格截面为矩形，栅格通道中心指向轴线；

支柱(7)周向均布多处，且与外涵进气筒(9)的外表面及分隔筒体(10)的内表面平齐后与外涵进气筒(9)、分隔筒体(10)相固定；

端盖(8)与外涵进气筒(9)、分隔筒体(10)相固定，且端盖(8)外侧有具有凸台，用于安装篦齿(19)及压盖(17)；

外涵进气筒(9)上设有至少能容纳环状整流栅格(5)宽度的开孔区域，所述开孔区域开有多个直径相同的第一圆孔，第一圆孔中心指向轴线；

分隔筒体(10)外侧与外涵进气筒(9)形成外涵，内侧 与内涵进气锥管(13)形成内涵，其中所述分隔筒体(10)的前半段为平直段、后半段为圆弧段，圆弧段中的弧形壁面与内涵进气锥管(13)的圆锥面组合成的环锥形流道通过采用等静压设计得到；

外涵法兰(11)的外缘与外涵进气筒(9)外壁平齐设置；

壁面压力管(12)固定在内涵进气锥管(13)的锥面压力测点上；

内涵进气锥管(13)的平直段上开有多个直径相同的第二圆孔，第二圆孔中心指向轴线，其中所述第二圆孔的总面积是内涵进气锥 管(13)横截面积的1.5～3倍且第二圆孔的长径比>5；

第一支承座(141)与内涵进气锥管(13)相固定，第二支承座(142)与蜗壳筒体(3)相固定，且第一支承座(141)和第二支承座(142)均为水平对称分布；

第一定位块(151)与内涵进气锥管(13)相固定，第二定位块(152)与蜗壳筒体(3)相固定，且第一定位块(151)和第二定位块(152)均布置于正下方，沿轴向布置；

调节螺钉(16)用于调节篦齿(19)的径向位置，周向均布多处，且为左右对称；

壁面静压测点(20)用于测量内涵进气锥管(13)的锥面压力，沿轴向和周向均布置多处点。

2.如权利要求1所述的用于推力装置测量的内外涵同轴进气密封装置，其特征在于，所述第一圆孔的总面积是外涵进气管(2)面积的4～8倍。

3.如权利要求1所述的用于推力装置测量的内外涵同轴进气密封装置，其特征在于，所述栅格的总面积是外涵进气管(2)面积的4～8倍。

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