CN114112229A - 燃气涡轮发动机机匣的密封性检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃气涡轮发动机机匣的密封性检测装置，密封性检测装置包括：承载架；封堵部件，设置在承载架上，用于封闭发动机的第一机匣的端口；第一充放气嘴，设置在封堵部件上，以连通第一机匣和封堵部件围成的密封腔；气泵，与第一充气嘴连通，以向密封腔充气；以及压力检测部件，配置成检测密封腔内的压力的变化以判断第一机匣的密封性。应用本发明的技术方案，将发动机的机匣的端口封堵口后向机匣内填充气体，通过检测机匣内的压力判断机匣的密封性，通过测量密闭容腔压力变化间隔时间，量化发动机密封程度。该试验装置加工简单、使用方便、成本低廉、安全高效，能够大大降低试验成本和周期。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机检测设备领域，具体而言，涉及一种燃气涡轮发动机机匣的密封性检测装置。
背景技术
为了加工装配等的需要，燃气涡轮发动机均设计有机匣，如进气机匣、前动力机匣、燃烧室机匣等。各机匣之间采用法兰连接。为了发动机工作、控制、监视等的需要，在机匣壁面上设置有大量的引气、燃油、滑油、电缆、机械等的安装座。在发动机工作时，如果机匣之间，或者机匣上的各类安装座密封性较差，则会导致燃气轮机内部的高温气体泄漏。泄漏的高温气体一方面会进入发动机舱，造成发动机舱温度过高，威胁舱内燃油、滑油、电缆等的安全工作；另一方面气体泄漏会导致发动机性能下降，如推力下降、耗油率增大、排气温度升高、使用寿命降低等。所以在发动机整机或部件装配完成后，一般均需要进行发动机气密检查。
传统的发动机气密检查时机是在发动机试车时开展检查。在可能的漏气位置(机匣安装边、安装座等)预先涂抹漏气显示剂(如肥皂泡，专用的显示剂等)，完成试车后再根据显示剂的显示情况进行判断、再密封，然后再次试车检查，直至发动机气密性满足要求。该检查方式需要多次起动、运行发动机，检查周期长、费用高、安全风险大，并且无法量化发动机密封性好坏程度，对技术人员的经验要求也较高。
发明内容
本发明旨在提供一种用于检测发动机的机匣的密封性的燃气涡轮发动机机匣的密封性检测装置。
根据本发明实施例的一个方面，提供了一种燃气涡轮发动机机匣的密封性检测装置，密封性检测装置包括：
承载架；
封堵部件，设置在承载架上，用于封闭发动机的第一机匣的端口；
第一充放气嘴，设置在封堵部件上，以连通第一机匣和封堵部件围成的密封腔；
气泵，与第一充气嘴连通，以向第一机匣和封堵部件围成的密封腔充气；以及
压力检测部件，配置成检测密封腔内的压力的变化以判断第一机匣的密封性。
在一些实施例中，压力检测部件安装在封堵部件上。
在一些实施例中，封堵部件的侧边上设置有密封部件。
在一些实施例中，密封部件包括可充气的胶圈。
在一些实施例中，封堵部件上设置有与胶圈连通的第二充放气嘴。
在一些实施例中，封堵部件的侧边上设置有用于容纳密封部件的容纳槽。
在一些实施例中，密封槽的横截面呈U型。
在一些实施例中，封堵部件为两个，两个密封部件配置成分别密封第一机匣的两端，两个密封部件分别设置在两个承载架上，两个承载架的间距可调。
在一些实施例中，密封性检测装置还包括丝杠，两个承载架沿丝杠的长度方向布置，至少一个承载架可沿丝杠的长度方向调整位置。
在一些实施例中，密封部件包括至少两个密封板，
至少两个密封板拼接成与第一机匣相适配的圆形或圆环型；或
至少两个所述密封板拼接成与所述第一机匣以及套设在第一机匣内的第二机匣相适配的圆环型。
应用本发明的技术方案，将发动机的机匣的端口封堵口后向机匣内填充气体，通过检测机匣内的压力判断机匣的密封性。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本发明的实施例的燃气涡轮发动机机匣的密封性检测装置的结构示意图；
图2示出了本发明的实施例的燃气涡轮发动机机匣的密封性检测装置的承载架的结构示意图；
图3示出了本发明的实施例的燃气涡轮发动机机匣的密封性检测装置的密封板的结构示意图；
图4示出了本发明的实施例的燃气涡轮发动机机匣的密封性检测装置在充气胶圈未充气时的密封部件和发动机机匣相配合的结构示意图；
图5示出了本发明的实施例的燃气涡轮发动机机匣的密封性检测装置在充气胶圈充气时的密封部件和发动机机匣相配合的结构示意图；
图6示出了本发明的一个可选的实施例的燃气涡轮发动机机匣的密封性检测装置在充气胶圈充气时的密封部件和发动机机匣相配合的结构示意图；
图7示出了本发明的实施例的燃气涡轮发动机机匣的密封性检测装置的另一可选的密封板的结构示意图；
图8示出了在充气胶圈充气时图7所示的密封板与发动机机匣的配合的结构示意图；以及
图9示出了本发明的实施例中充气口的发动机机匣内的压力的变化曲线。
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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
如图1至5所示，本实施例的燃气涡轮发动机机匣的密封性检测装置包括承载架60、封堵部件10、第一充放气嘴102和气泵703。封堵部件10设置在承载架60上，用于封闭发动机的第一机匣301的端口。第一充放气嘴102设置在封堵部件10上以连通第一机匣301和封堵部件10形成的密封腔；气泵703与第一充气嘴102连通，以向第一机匣301和封堵部件10围成的密封腔充气；压力检测部件103配置成检测密封腔内的压力的变化以判断发动机机匣301的密封性。
在检测发动机机匣的密封性时，首先将第一机匣301的两端用封堵部件10密封，然后利用气泵703向密封腔内充气，再利用压力检测部件103检测密封腔内的压力，并记录密封腔内的压力随时间的变化，以判断第一机匣301的密封性。若密封腔内的压力下降较快，则判断第一机匣301的密封性差；若密封腔内的压力下降缓慢，则判断第一机匣301的密封性良好。
密封性检测装置还包括连通气泵703和第一充放气嘴102的通气管702。
压力检测部件103安装在封堵部件10上，以便于检测第一机匣301内的密封腔的压力。在将封堵部件10安装在第一机匣301的端部时也即完成了压力检测部件的安装，有利于降低检测过程的工作量。
封堵部件10的与第一机匣301相对的第一侧边101上设置有密封部件，以提高封堵部件10与第一机匣301的相接处的密封性。
封堵部件10包括垂直与发动机机匣的轴向的第一表面303和第二表面304，封堵部件10的侧边位于第一表面303和第二表面304之间。
密封部件包括可充气的胶圈。封堵部件10的侧边上设置有用于容纳密封部件的容纳槽305。封堵部件10上设置有与胶圈连通的第二充放气嘴108。
在一些实施例中，密封槽305的横截面呈U型。
封堵部件10包括至少两个密封板，至少两个密封板拼接成与第一机匣301相适配的圆形或圆环型。密封板的与另一密封板相对的第二侧边105上也设置有容纳槽305，该容纳槽305中也安装有密封部件。
在本实施例中，密封板半圆形。两个半圆形的密封板拼接成与第一机匣301的内腔相适配的圆形。
封堵部件10为两个，两个封堵部件10配置成分别密封第一机匣301的两端，两个封堵部件10分别设置在两个承载架60上，两个承载架60的间距可调。
密封性检测装置还包括丝杠701，两个承载架60沿丝杠701的长度方向布置，至少一个承载架60可沿丝杠701的长度方向调整位置。
如图1和2所示，承载架60包括与封堵部件10相连接的框架602和与框架602连接的杆状部件601，杆状部件601沿第一机匣301的径向延伸。杆状部件601为多个，多个杆状部件601沿框架602的周向布置。
丝杠701与承载架60的杆状部件601一一对应地设置。杆状部件601与相应的丝杠701连接
图6示出了本发明的另一可选的实施例的密封性检测装置在充气胶圈充气时封堵部件10以及与其配合的第一机匣301结构示意图。在本实施例中，第一机匣301的至少一端设置有两层封堵部件10。
图7示出了本发明的另一可选实施例的密封性检测装置的密封板的结构示意图，图8示出了在充气胶圈充气时该实施例的密封板和发动机机匣的结构示意图。
发动机机匣包括第一机匣和套设在第一机匣301的内部的第二机匣302，密封板成半圆环形。两个半圆环形的密封板凭借成与第一机匣301和第二机匣302之间的环形相适配的封堵部件10。
密封板的与第一机匣301相对的第一侧边101和与第二机匣302相对的第三侧边106上均设置有容纳槽305，容纳槽305中设置有密封部件，以提高密封板与第一机匣301的相接处以及密封板与第二机匣302的相接处的密封性。
密封板的侧边设置有容纳槽305，容纳槽中设置有可充气的胶圈。依据被密封发动机及其部件截面形状，密封板可以为任意形状，但更一般的形状为半圆形(图3)或半圆环形(图7)，以便于密封时密封板的拆装。
密封板的侧边设置U形的容纳槽305，容纳槽305内有充气胶圈(图4-6以及图8)。密封板外圆弧半径与被密封的发动机机匣截面半径差值为d，d＝5-30mm。在充气胶圈未充气时，将2个半圆形或半圆环形密封板放入发动机机匣的密封截面进行对接。通过给充气胶圈充气，实现密封板与发动机机匣、密封板与密封板之间的密封(图4为充气胶圈未充气时密封板示意图，图5、6和8均为充气胶圈充气时密封板示意图)。为了提高密封效果，增加密闭容腔充气压力，密封板可为双层甚至多层串列方式安装(图5为双层密封示意图)。
用于承载密封板的承载架60用于承受密闭容腔充气时施加在密封板上的力，以便保持密封板的密封状态，同时将此力传递给承力丝杠701。承载架60可以是为达到上述目的的任意形状，图8只给出了其中一种形状示意图。
承力丝杠用于将密封板承力支架上承受的作用力传递给另一个物体，以便保证承力支架和密封板不发生沿发动机及其部件轴向的位移。承力丝杠可以是为达到上述目的的任意形状和接连方式，一种典型的连接方式是丝杠与承力支架和地面或者与地面固定连接的物体连接，另一种典型的连接方式是丝杠与发动机及其部件的密封的两个密封板连接(图1)。
根据被密封的发动机机匣的截面形状，密封板可以是两对半圆形密封板与两对半圆环形密封板的任意组合，其中每对密封板由2块几何完全相同的密封板组成，并且某1个密封板上装有密闭容腔充/放气嘴、充气胶圈充/放气嘴和压力传感器。
密封性检测装置的一种使用方案是先将4块密封板安装于发动机机匣被密封截面，再在前后两个截面的密封板上安装承载架60，通过丝杠701将前后2个承载架60连接，并且调整丝杠701的长度至合适位置。
通过充气泵、充气泵充气导管给充气胶圈充气，使充气胶圈与发动机机匣以及与另一半密封板密封边实现密封。通过充气泵、充气泵充气导管给密封板、发动机及其部件机匣形成的密闭容腔充气，充气压力达到某一值P0时停止充气，通过压力传感器计量密闭容腔的压力-时间曲线，该曲线的示意图如图9所示。通过计算密闭容腔压力从P1降至P2的时间间隔dt，来量化评定发动机及其部件机匣的密封程度。P0、P1、P2之间的关系为P0>P1>P2。
试验装置的另一种使用方案是先将4块密封板安装于发动机及其部件被密封截面。通过充气泵、充气泵充气导管给充气胶圈充气，使充气胶圈与发动机机匣及其部件、与另一半密封板密封边实现密封。通过充气泵、充气泵充气导管给密封板、发动机及其部件机匣形成的密闭容腔充气，充气压力达到某一值P0时停止充气，通过压力传感器计量密闭容腔的压力-时间曲线，该曲线的示意图如图9所示。通过计算密闭容腔压力从P1降至P2的时间间隔dt，来量化评定发动机及其部件机匣的密封程度。P0、P1、P2之间的关系为P0>P1>P2。
本发明提供了一种使用方便、成本低廉、安全高效的燃气涡轮发动机及其部件气密检查的试验装置。该试验装置采用密封板对燃气涡轮发动机及其部件进、出口进行密封，使其形成密闭容腔。通过给密闭容腔加压、检查发动机气密性。通过测量密闭容腔压力变化间隔时间，量化发动机密封程度。
以上仅为本发明的示例性实施例，并不用以限制本发明，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 (10)
1.一种燃气涡轮发动机机匣的密封性检测装置，其特征在于，包括：
承载架(60)；
封堵部件(10)，设置在所述承载架(60)上，用于封闭发动机的第一机匣(301)的端口；
第一充放气嘴(102)，设置在所述封堵部件(10)上，以连通所述第一机匣(301)和所述封堵部件(10)围成的密封腔；
气泵(703)，与所述第一充气嘴(102)连通，以向所述第一机匣(301)和所述封堵部件(10)围成的密封腔充气；以及
压力检测部件(103)，配置成检测所述密封腔内的压力的变化以判断所述机匣(301)的密封性。
2.根据权利要求1所述的密封性检测装置，其特征在于，所述压力检测部件(103)安装在所述封堵部件(10)上。
3.根据权利要求1所述的密封性检测装置，其特征在于，所述封堵部件(10)的侧边(101)上设置有密封部件。
4.根据权利要求3所述的密封性检测装置，其特征在于，所述密封部件包括可充气的胶圈。
5.根据权利要求4所述的密封性检测装置，其特征在于，所述封堵部件(10)上设置有与所述胶圈连通的第二充放气嘴(108)。
6.根据权利要求3所述的密封性检测装置，其特征在于，所述封堵部件(10)的侧边上设置有用于容纳所述密封部件的容纳槽(305)。
7.根据权利要求6所述的密封性检测装置，其特征在于，所述密封槽(305)的横截面呈U型。
8.根据权利要求1所述的密封性检测装置，其特征在于，所述封堵部件(10)为两个，两个所述封堵部件(10)配置成分别密封所述第一机匣(301)的两端，两个所述密封部件(10)分别设置在两个所述承载架(60)上，两个所述承载架(60)的间距可调。
9.根据权利要求8所述的密封性检测装置，其特征在于，还包括丝杠(701)，两个所述承载架(60)沿所述丝杠(701)的长度方向布置，至少一个所述承载架(60)可沿所述丝杠(701)的长度方向调整位置。
10.根据权利要求1所述的密封性检测装置，其特征在于，所述密封部件(10)包括至少两个密封板，
至少两个所述密封板拼接成与所述第一机匣(301)相适配的圆形；或
至少两个所述密封板拼接成与所述第一机匣(301)以及套设在第一机匣(301)内的第二机匣(302)相适配的圆环型。
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