CN112610518B - 一种可旋转的稳态总压畸变发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可旋转的稳态总压畸变发生器，包括连接机匣、封气盖、畸变网组件、密封垫、主体支架、步进电机，其中：所述主体支架为圆形，其中心处通过键联接与步进电机的电机轴固定连接，由步进电机带动旋转，主体支架内部分为数个区域；所述连接机匣为圆环形，位于主体支架的周向，连接机匣的周向开有180度阶梯槽；所述畸变网组件插接在主体支架内部的一个或多个区域中；所述封气盖嵌入连接机匣的阶梯槽中，并与连接机匣固定；所述密封垫设置于封气盖和连接机匣之间，其上下两侧分别与封气盖和连接机匣贴合。本发明采用模块化、可拆装的扇形畸变网，可组合产生不同强度、分布与角度的周向和径向稳态总压畸变。

Description

一种可旋转的稳态总压畸变发生器

技术领域

本发明属于叶轮机械技术领域，特别涉及一种影响航空发动机或者压气机进口管道内气体流动的装置。

背景技术

总压畸变指叶轮机械进口流场总压参数的不均匀性。按照畸变的位置关系分类，可以分为周向畸变、径向畸变、以及周向与径向组合畸变。总压畸变会产生多种危害，如使得压气机压比与效率下降、喘振裕度减小、威胁飞行安全等。要开展这方面的实验研究，必须要有模拟进气总压畸变的装置。

在压气机的地面性能试验中，可在进气道前设置畸变网，产生稳态的总压畸变，以考察其影响，评定压气机的稳定性。由于此种方案具备结构简单、成本低廉的优点，在压气机稳定性实验中获得了广泛采用。但由于一张畸变网仅能产生一种总压畸变图谱，造成了以下一些缺点：

1.要产生多种畸变图谱，只能制作多张畸变网，增加了实验成本，大大增加了实验准备的耗时。

2.试验时如果要更改畸变形式，需要不断地拆装整套装置，工作量大，耗时多。因此，需要设计一种新的畸变发生器形式，使得无需大量制作畸变网即可产生各种形式的周向和径向畸变，又能节省拆装工作量，减少实验耗时。

发明内容

本发明的目的是提供一种可旋转的稳态总压畸变发生器，采用模块化、可拆装的扇形畸变网，可组合产生不同强度、分布与角度的周向和径向稳态总压畸变。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可旋转的稳态总压畸变发生器，包括连接机匣、封气盖、畸变网组件、密封垫、主体支架、步进电机，其中：

所述主体支架为圆形，其中心处通过键联接与步进电机的电机轴固定连接，由步进电机带动旋转；主体支架内部分为数个区域；

所述连接机匣为圆环形，位于主体支架的周向，连接机匣的周向开有180度阶梯槽；

所述畸变网组件插接在主体支架内部的一个或多个区域中；

所述封气盖嵌入连接机匣的阶梯槽中，并与连接机匣固定；

所述密封垫设置于封气盖和连接机匣之间，其上下两侧分别与封气盖和连接机匣贴合。

进一步的，所述主体支架包括轮毂、中环、外环和支板，所述支板为八根，八根支板的一端固定在轮毂上，呈米字形排布，形成辐条式结构，八根支板的另一端连接外环，八根支板中部连接中环；轮毂、中环和外环在环向方向上将主体支架分为近轮毂和近轮缘两个区域，八根支板在径向方向上将主体支架分为八等份的扇形区域。

进一步的，所述轮毂的外圆周上设置有定位环形槽，中环设置有第一通槽，外环设置有第二通槽，支板的两侧设置有工形槽；畸变网组件的畸变网框架一端卡接在定位环形槽中，另一端插入第二通槽中；畸变网框架两侧插接在相邻支板的工型槽工形槽中。

进一步的，所述主体支架中设置有挡片，挡片通过固定螺栓固定于主体支架的端面，当旋松固定螺栓时，挡片处于打开位，调整挡片角度使较短的一边与主体支架端面平行，畸变网组件拆出或装入主体支架中；调整挡片角度使较长的一边与主体支架端面平行，旋紧固定螺栓，挡片处于关闭位，畸变网组件与主体支架固定。

进一步的，所述畸变网组件由两片畸变网支架、第一畸变网、第二畸变网组成，畸变网支架为扇形，其中间设置有一根中部档条，将畸变网支架分隔为近轮缘区域和近轮毂区域，第一畸变网用于安装在近轮缘区域，第二畸变网用于安装在近轮毂区域，两片畸变网支架上均设置有若干通孔，第一畸变网、第二畸变网夹在两片畸变网支架之间，并通过第二螺栓和第二螺母固定。

进一步的，所述封气盖的两侧设置有第一接耳，连接机匣的两侧设置有第二接耳，第一接耳和第二接耳相对应，并通过第一螺栓和第一螺母固定。

进一步的，所述连接机匣用于与气动稳定性试验进口通道相连。所述连接机匣设置有前安装边和后安装边，通过法兰连接的方式与气动稳定性试验进口通道相连。

有益效果：本发明与现有技术比较有以下优点：

(1)采用少量畸变网，即可组合产生各种形式的周、径向总压畸变；

(2)畸变网组件可快速拆装，从而大大节省实验时间；

(3)结构简单、可靠；

(4)利用步进电机带动主体支架旋转一定角度，减少畸变网的拆装次数，提高实验效率。

附图说明

图1为本发明的可旋转的稳态总压畸变发生器的结构示意图；

图2为密封垫的安装位置示意图；

图3为畸变网组件的结构示意图；

图4为畸变网组件的安装示意图；

图5为畸变网组件与主体支架连接示意图；

图6a至6d为挡片工作示意图，其中，图6a为挡片打开状态前视图，图6b为挡片打开状态俯视图，图6c为挡片关闭状态前视图，图6d为挡片关闭状态俯视图；

图7为典型的畸变形式示意图；

图中：

1-连接机匣，11-180度阶梯槽，12-前安装边，13-后安装边，14-第二接耳；

2-封气盖，21-第一接耳；

3-第一螺栓，4-第一螺母；

5-畸变网组件，51-畸变网支架，511-中部档条，521-第一畸变网，522-第二畸变网，53-第二螺栓，54-第二螺母；

6-密封圈；

7-主体支架，71-轮毂，711-定位环形槽，72-中环，721-第一通槽，73-外环，731-第二通槽，74-支板，741-工形槽，75-挡片，751-固定螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1所示，一种可旋转的稳态总压畸变发生器，包括连接机匣1、封气盖2、畸变网组件5、密封垫6、主体支架7、步进电机8，其中：主体支架7为圆形，其中心处通过键联接与步进电机8的电机轴固定连接，由步进电机8带动旋转。连接机匣1为圆环形，位于主体支架7的周向，连接机匣1的周向开有180度阶梯槽11，180度阶梯槽11用于拆装畸变网组件，180度阶梯槽11为一个通槽，其边缘处设置有阶梯，阶梯用于放置密封垫。主体支架7通过胶圈与连接机匣1连接，以保证气密性。连接机匣1用于与气动稳定性试验进口通道相连。连接机匣1设置有前安装边12和后安装边13，通过法兰连接的方式与气动稳定性试验进口通道相连。畸变网组件5插接在主体支架7中；封气盖2嵌入连接机匣1的阶梯槽中，并与连接机匣1固定。密封垫6设置于封气盖2和连接机匣1之间，其上下两侧分别与封气盖2和连接机匣1贴合，用以保证气密性，如图2所示。

如图3，畸变网组件5由两片畸变网支架51、第一畸变网521、第二畸变网522组成，畸变网支架51为扇形，其中间设置有一根中部档条511，将畸变网支架51分隔为近轮缘区域和近轮毂区域，第一畸变网521用于安装在近轮缘区域，第二畸变网522用于安装在近轮毂区域，两片畸变网支架51上均设置有若干通孔，第一畸变网521、第二畸变网522夹在两片畸变网支架51之间，并通过第二螺栓53和第二螺母54固定。

如图4，封气盖2的两侧设置有第一接耳21，连接机匣1的两侧设置有第二接耳14，第一接耳21和第二接耳14相对应，并通过第一螺栓3和第一螺母4固定。

如图5，主体支架7包括轮毂71、中环72、外环73和支板74，支板74为八根，八根支板74的一端固定在轮毂71上，呈米字形排布，形成辐条式结构，八根支板74的另一端连接外环73，八根支板74中部连接中环72；轮毂71、中环72和外环73在环向方向上将主体支架7分为近轮毂和近轮缘两个区域，八根支板74在径向方向上将主体支架7分为八等份的扇形区域。轮毂71的外圆周上设置有定位环形槽711，中环72设置有第一通槽721，外环73设置有第二通槽731，支板74的两侧设置有工形槽741；畸变网组件5的畸变网框架51一端卡接在定位环形槽711中，另一端插入第二通槽731中；畸变网框架51两侧插接在相邻支板74的工型槽工形槽741中。主体支架7中设置有挡片75，挡片75通过固定螺栓751固定于主体支架7的端面，如图6a至6d所示，当旋松固定螺栓751时，挡片75处于打开位，调整挡片75角度使较短的一边与主体支架7端面平行，畸变网组件5拆出或装入主体支架7中；调整挡片75角度使较长的一边与主体支架7端面平行，旋紧固定螺栓751，挡片75处于关闭位，畸变网组件5与主体支架7固定。

在实验中，气流通过畸变网，产生稳态总压畸变，改变进气条件，从而满足稳定性试验的要求。采用不同的畸变网组合，即可产生不同形式的周、径向总压畸变。

扇形畸变发生网需准备两种尺寸，分别与框架的近轮毂区与近轮缘区匹配；此外，可按照实验需要，准备不同密度的畸变发生网，例如，准备粗、中、细三种密度的畸变发生网，则最多可产生共7种畸变强度；若按以下所建议的操作方式，固定粗网格不动，也可产生4种畸变强度。

图7为典型的畸变形式示意图。可见，通过不同密度的畸变网，在近轮毂与近轮缘区域的组合，即可产生不同角度与分布的稳态总压畸变。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可旋转的稳态总压畸变发生器，其特征在于：包括连接机匣（1）、封气盖（2）、畸变网组件（5）、密封垫（6）、主体支架（7）、步进电机（8），其中：

所述主体支架（7）为圆形，其中心处通过键联接与步进电机（8）的电机轴固定连接，由步进电机（8）带动旋转；主体支架（7）内部分为数个区域；

所述连接机匣（1）为圆环形，位于主体支架（7）的周向，连接机匣（1）的周向开有180度阶梯槽（11）；

所述畸变网组件（5）插接在主体支架（7）内部的一个或多个区域中；所述畸变网组件（5）由两片畸变网支架（51）、第一畸变网（521）、第二畸变网（522）组成，畸变网支架（51）为扇形，其中间设置有一根中部档条（511），将畸变网支架（51）分隔为近轮缘区域和近轮毂区域，第一畸变网（521）用于安装在近轮缘区域，第二畸变网（522）用于安装在近轮毂区域，两片畸变网支架（51）上均设置有若干通孔，第一畸变网（521）、第二畸变网（522）夹在两片畸变网支架（51）之间，并通过第二螺栓（53）和第二螺母（54）固定；

所述封气盖（2）嵌入连接机匣（1）的阶梯槽中，并与连接机匣（1）固定；

所述密封垫（6）设置于封气盖（2）和连接机匣（1）之间，其上下两侧分别与封气盖（2）和连接机匣（1）贴合。

2.根据权利要求1所述的可旋转的稳态总压畸变发生器，其特征在于：所述主体支架（7）包括轮毂（71）、中环（72）、外环（73）和支板（74），所述支板（74）为八根，八根支板（74）的一端固定在轮毂（71）上，呈米字形排布，形成辐条式结构，八根支板（74）的另一端连接外环（73），八根支板（74）中部连接中环（72）；轮毂（71）、中环（72）和外环（73）在环向方向上将主体支架（7）分为近轮毂和近轮缘两个区域，八根支板（74）在径向方向上将主体支架（7）分为八等份的扇形区域。

3.根据权利要求2所述的可旋转的稳态总压畸变发生器，其特征在于：所述轮毂（71）的外圆周上设置有定位环形槽（711），中环（72）设置有第一通槽（721），外环（73）设置有第二通槽（731），支板（74）的两侧设置有工形槽（741）；畸变网组件（5）的畸变网支架（51）一端卡接在定位环形槽（711）中，另一端插入第二通槽（731）中；畸变网支架（51）两侧插接在相邻支板（74）的工形槽（741）中。

4.根据权利要求2所述的可旋转的稳态总压畸变发生器，其特征在于：所述主体支架（7）中设置有挡片（75），挡片（75）通过固定螺栓（751）固定于主体支架（7）的端面，当旋松固定螺栓（751）时，挡片（75）处于打开位，调整挡片（75）角度使较短的一边与主体支架（7）端面平行，畸变网组件（5）拆出或装入主体支架（7）中；调整挡片（75）角度使较长的一边与主体支架（7）端面平行，旋紧固定螺栓（751），挡片（75）处于关闭位，畸变网组件（5）与主体支架（7）固定。

5.根据权利要求1所述的可旋转的稳态总压畸变发生器，其特征在于：所述封气盖（2）的两侧设置有第一接耳（21），连接机匣（1）的两侧设置有第二接耳（14），第一接耳（21）和第二接耳（14）相对应，并通过第一螺栓（3）和第一螺母（4）固定。

6.根据权利要求1所述的可旋转的稳态总压畸变发生器，其特征在于：所述连接机匣（1）用于与气动稳定性试验进口通道相连。

7.根据权利要求6所述的可旋转的稳态总压畸变发生器，其特征在于：所述连接机匣（1）设置有前安装边（12）和后安装边（13），通过法兰连接的方式与气动稳定性试验进口通道相连。

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