CN113567140A - 一种全环燃烧室出口参数旋转测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全环燃烧室出口参数旋转测量装置，涉及测量装置技术领域，包括驱动机构、传动轴、试验件机匣、主动齿轮、支板、测量耙、燃烧室机匣、燃烧室、和安装盘，所述从动齿轮垂直于主动齿轮，所述从动齿轮和主动齿轮皆为锥齿轮，所述从动齿轮与主动齿轮啮合连接，所述安装盘与所述从动齿轮同轴设置，且所述安装盘与所述从动齿轮固定连接，所述安装盘内侧固定安装有至少一个测量耙。装拆方便，易于维护，方便实用，性能可靠。能够提升试验效率和节省成本；齿轮传动位于燃烧室外围，没有从动轴，可以适用于微型燃烧室的测量，不受燃烧室尺寸的限制，同时避免了从动轴过长带来的偏心问题。

Description

一种全环燃烧室出口参数旋转测量装置

技术领域

本发明涉及测量装置技术领域，尤其涉及一种全环燃烧室出口参数旋转测量装置。

背景技术

航空发动机燃烧室出口温度场特性是评价燃烧室部件性能的重要指标。在燃烧室部件性能试验中，能够快速、方便、准确、可靠地测量出全环燃烧室出口温度场分布等重要参数，对于评价燃烧室性能、指导燃烧室优化设计以及节省试验资源等方面，有着重要的作用。

现有实现方案：全环燃烧室出口截面通常为一环形面，目前测量全环燃烧室出口温度场通常有以下三种方法：

a)固定位置测量；

b)三维坐标架测量；

c)旋转移位测量。

现有技术的缺点：

1、固定位置测量，这种方式的实现方法为在试验件装配过程中，对所有需要测量的位置进行探针布置。由于受燃烧室出口面积的限制，这种测量方式只能布置少量的测点，数量较多的测量点有可能堵塞排气通道；

2、三维坐标架测量，该测量方式主要用于敞开式的出口测量，使用范围较小；

3、旋转移位测量，这是目前使用最广泛的一种测量方法，测量装置通常包括移位机构、测试采样受感部和驱控系统三部分。目前使用较多的为前置式，后置式结构。

后置式旋转测量装置主要适用于大型发动机燃烧室部件试验，具有燃烧室试验件拆装方便的特点。但燃烧室后段燃气温度较高，冷却系统相对复杂，需使用水冷系统。前置式旋转测量装置主要适用于中小型发动机燃烧室。中小型发动机燃烧室尺寸相对较小，燃烧室后段空间有限，无法布置结构复杂的传动系统。对于航空模型用微型发动机燃烧室尺寸更小，结构紧凑、空间受限，燃烧室内机匣中间通道仅为20mm左右，没有足够的空间布置传动轴，上述两种旋转测量装置都无法适用于该类型燃烧室参数的测量，因此无法满足微型航空发动机燃烧室出口温度场测量的需求。

发明内容

本发明提供了一种后传动式燃烧室出口参数旋转测量装置，主要用于满足微型航空发动机等小尺寸燃烧室出口截面温度、压力等关键参数的测量需求。本装置能实现在高温、高压的环境下进行参数的测量，具有装配、分解、维护简单方便，实用，可靠，测量位置定位精准等优点，以克服上述现有技术至少一种缺陷。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种全环燃烧室出口参数旋转测量装置，包括驱动机构、传动轴、试验件机匣、主动齿轮、支板、测量耙、燃烧室机匣、燃烧室、和安装盘，所述传动轴贯穿试验件机匣壁面与驱动机构输出端驱动连接，所述传动轴端部固定连接有主动齿轮，所述主动齿轮可绕其自身中心轴线进行旋转；所述从动齿轮设置于所述试验件机匣内，所述从动齿轮垂直于主动齿轮，所述从动齿轮和主动齿轮皆为锥齿轮，所述从动齿轮与主动齿轮啮合连接，所述从动齿轮剖面呈圆环结构。所述安装盘与所述从动齿轮同轴设置，且所述安装盘与所述从动齿轮固定连接，所述安装盘内侧固定安装有至少一个测量耙；所述支板设置于所述试验件机匣的内侧壁上，所述支板一端设置有滚动轴承，所述支板与滚动轴承内圈固定连接，所述滚动轴承外圈与从动齿轮固定连接，所述从动齿轮相对支板周向转动；其中，所述驱动机构包括驱动电机与减速机，所述试验件机匣内设置有燃烧室机匣，所述燃烧室机匣包括燃烧室，所述燃烧室机匣与试验件机匣之间形成腔体，且腔体与燃烧室废气出口相通，所述测量耙的采集点位于所述燃烧室废气出口处，所述测量耙围绕所述燃烧室周向移动。

进一步地：所述传动轴与试验件机匣的密封采用密封圈密封。

进一步地：所述支板有多个，多个支板分别设置于试验件机匣的不同位置。

进一步地：多个所述支板均匀分布于所述燃烧室周向。

进一步地：所述燃烧室中心轴线与所述从动齿轮中心轴线重合。

进一步地：所述试验件机匣侧壁设置有冷却空气进气开口。

进一步地：测量耙周向旋转的同时可进行数据的采集，周向旋转可实现正转与反转，采集的点数可以自由控制，该功能由连接于驱动电机的控制系统实现。

本发明的有益效果：

1、本发明的后传动式燃烧室出口温度场旋转测量装置能够满足微型航空发动机直流、回流全环燃烧室部件温度场性能试验和污染排放试验等，不受燃烧室尺寸的限制，能够测量燃烧室出口周向360°温度场、压力场及其他各种参数的分布，装拆方便，易于维护，方便实用，性能可靠，能够提升试验效率和节省成本；

2、齿轮传动位于燃烧室外围，没有从动轴，可以适用于微型燃烧室的测量，不受燃烧室尺寸的限制，同时避免了从动轴过长带来的偏心问题；

3、可根据测量需要，同时或分别安装不同的测量耙，实现多种出口参数的测量；

4、主动实心轴的旋转密封采用密封圈进行密封，防止冷却空气的泄露。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明传动结构和测量耙安装结构示意图；

图3为图1中A区放大图。

图中：1、驱动机构；2、传动轴；3、试验件机匣；4、主动齿轮；5、支板；6、测量耙；7、燃烧室机匣；8、燃烧室；9、安装盘；10、从动齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1-3所示，本发明的优选实施例提供了一种全环燃烧室出口参数旋转测量装置，包括驱动机构1、传动轴2、试验件机匣3、主动齿轮4、支板5、测量耙6、燃烧室机匣7、从动齿轮10和安装盘9，燃烧室机匣7设置于试验件机匣3内，燃烧室机匣7包括燃烧室8，燃烧室机匣7与试验件机匣3之间形成腔体，驱动机构1包括驱动电机与减速机，驱动机构1固定安装于试验件机匣3外表面，传动轴2贯穿试验件机匣3壁面与驱动机构1输出端驱动连接，传动轴2与试验件机匣3的密封采用密封圈密封，传动轴2端部固定连接主动齿轮4，在该驱动机构1的驱动下，主动齿轮4可绕其自身中心轴线进行旋转，主动齿轮4啮合连接有从动齿轮10，主动齿轮4与从动齿轮10皆为锥齿轮，从动齿轮10垂直于主动齿轮4，主动齿轮4与从动齿轮10啮合，将法向垂直的旋转运动转换为法向水平的旋转运动。

根据本发明的一具体实施方式，传动轴2为实心轴，但不以此为限，也可以根据实际需要设计为空心轴。

本实施例中，试验件机匣3内设置有支板5，该支板5一端可以通过焊接、铆接或者螺纹连接等连接方式固定设置于该试验件机匣3的侧壁上，该支板5另一端设置有滚动轴承，该支板5与滚动轴承内圈固定连接，该滚动轴承外圈与从动齿轮10固定连接，实现从动齿轮10相对支板5周向转动，固定从动齿轮10的轴向移动。

根据本发明的一具体实施方式，支板5可以为一个闭环结构，该支板5与从动齿轮10同轴设置，该支板5环绕于燃烧室机匣7外侧，优选地，其闭环中心与燃烧室机匣7中心轴线重合，根据实际的实验需要也可以设计该支板5闭环中心与燃烧室机匣7中心轴线不重合；支板5也可以是由环绕燃烧室机匣7周向设置的多个单体组成，每个支板5单体上均设置有滚动轴。

根据本发明的一具体实施方式，其中主动齿轮4可以垂直于从动齿轮10轴设置。

根据本发明的一具体实施方式，从动齿轮10剖面呈圆环状，在从动齿轮10的圆环内设置有至少一个安装盘9，相应的每个安装盘9上设置至少一个测量耙6，测量耙6的个数可以自由选择确定，采用多个测量耙6时，多个测量耙6周向均匀分布，测量耙6上的受感部置于燃烧室8出口的位置，测量耙6周向旋转的同时可进行数据的采集，周向旋转可实现正转与反转，采集的点数可以自由控制，该功能由连接于驱动电机的控制系统实现。

本实施例中，该测量装置的冷却方式为气冷。冷却空气(如图1中所示C表示冷却空气流向)从试验件机匣3上开口引入，对试验件机匣3内部的位移机构部件进行冷却，带走热量，之后从近燃烧室机匣7处的通道进入排气段。燃烧室8在其机匣内部，燃烧空气(如图1中所示B表示燃烧空气流动方向)从中间通道进入，空气经燃烧室8后变成高温燃气从出口排出进入排气段。燃气与位移机构冷却空气在排气段混合之后一起从试验段排气管排出。

试验过程中，驱动控制系统需对测量周向角度与测量点数进行设置，控制主动齿轮4每次旋转的角度，以测量角度120°，测量点数为32点为例但不限定进行说明。按下启动按钮进行采集，减速装置以一定的减速比将驱动电机速度降至所需要的测量速度，带动传动轴2转动，主动轴通过键带动主动齿轮4转动，主动齿轮4以一定的传动比带动从动齿轮10转动，从动齿轮10带动安装盘9与测量耙6转动，当测量耙6从0位转动到3.75°位置时，暂停旋转，这时开始采集燃烧室8出口数据，采集结束后，测量耙6重新开始转动3.75°到下一采集点，直至32个采集点全部结束，这时驱动电机触碰反转限位开关，这时位移机构开始反转回到0点。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种全环燃烧室出口参数旋转测量装置，包括驱动机构(1)和试验件机匣(3)，所述驱动机构(1)固定安装于试验件机匣(3)外壁面，其特征在于，还包括：

传动轴(2)，所述传动轴(2)贯穿试验件机匣(3)壁面与驱动机构(1)输出端驱动连接，所述传动轴(2)端部固定连接有主动齿轮(4)，所述主动齿轮(4)可绕其自身中心轴线进行旋转；

从动齿轮(10)，设置于所述试验件机匣(3)内，所述从动齿轮(10)垂直于主动齿轮(4)，所述从动齿轮(10)和主动齿轮(4)皆为锥齿轮，所述从动齿轮(10)与主动齿轮(4)啮合连接，所述从动齿轮(10)剖面呈圆环结构；

安装盘(9)，所述安装盘(9)与所述从动齿轮(10)同轴设置，且所述安装盘(9)与所述从动齿轮(10)固定连接，所述安装盘(9)内侧固定安装有至少一个测量耙(6)；

支板(5)，设置于所述试验件机匣(3)的内侧壁上，所述支板(5)一端设置有滚动轴承，所述支板(5)与滚动轴承内圈固定连接，所述滚动轴承外圈与从动齿轮(10)固定连接，所述从动齿轮(10)相对支板(5)周向转动；

其中，所述驱动机构(1)包括驱动电机与减速机，所述试验件机匣(3)内设置有燃烧室机匣(7)，所述燃烧室机匣(7)包括燃烧室(8)，所述燃烧室机匣(7)与试验件机匣(3)之间形成腔体，且腔体与燃烧室(8)出口相通，所述测量耙(6)的采集点位于所述燃烧室(8)出口处，所述测量耙(6)围绕所述燃烧室(8)周向移动。

2.根据权利要求1所述的一种全环燃烧室出口参数旋转测量装置，其特征在于，所述传动轴(2)与试验件机匣(3)的密封采用密封圈密封。

3.根据权利要求1所述的一种全环燃烧室出口参数旋转测量装置，其特征在于，所述支板(5)有多个，多个支板(5)分别设置于试验件机匣(3)的不同位置。

4.根据权利要求3所述的一种全环燃烧室出口参数旋转测量装置，其特征在于，多个所述支板(5)周向均匀分布于所述燃烧室(8)外侧。

5.根据权利要求4所述的一种全环燃烧室出口参数旋转测量装置，其特征在于，所述燃烧室(8)中心轴线与所述从动齿轮(10)中心轴线重合。

6.根据权利要求1所述的一种全环燃烧室出口参数旋转测量装置，其特征在于，所述试验件机匣(3)侧壁设置有冷却空气进气开口。

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