CN114791064A - 节流组件 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种节流组件，包括：节流板；和管道密封部件，包括基板和金属密封圈，所述基板上具有过流孔，所述金属密封圈设置于所述基板的外周并由形状记忆合金制成，所述节流板可拆卸地连接于所述基板并部分地封闭所述过流孔以与所述基板共同限制所述节流组件的节流面积。本公开提供的节流组件既可实现节流和密封性能，又可避免资源浪费。

Description

节流组件

技术领域

本公开涉及管路测试技术领域，特别涉及一种节流组件。

背景技术

管路测试时往往需要对管路进行节流以测试管路在通过不同的流体流量时的性能指标。例如，航空发动机的空气管路用于保证空气介质在一定环境条件下的密封和可靠输送，是航空发动机空气系统的重要组成部分，在航空发动机试验时，需要测试空气管路在通过不同的空气流量时的性能指标。

相关技术中，空气管路测试过程中空气管路的空气流量的变化往往需要通过更换不同孔径的节流孔板实现。空气管路的节流孔板一般为由铜制成的环形结构，通过环形结构的内环形成的节流孔实现空气节流。针对特定空气管路的节流要求需配置相应的节流孔板，且铜制节流孔板与空气管路之间难以实现有效密封，存在空气泄漏。而节流孔板与空气管路之间的密封与空气管路的节流一样，是保障空气管路测试顺利进行的重要条件。

相关技术中，为了保证空气管路与节流孔板之间的密封，需要与节流孔板配套使用金属密封圈。一般在连接空气管路的法兰接头之间设置C型金属密封圈，在空气管路的法兰接头的压力作用下，C型金属密封圈发生塑性变形，与密封面紧密贴合起到密封作用。由于C型金属密封圈在密封过程中发生了塑性变形，实际使用过程中为了确保空气管路的密封性，金属密封圈拆卸一次后不再重复使用，即换装节流孔板必须拆卸、更换金属密封圈，在空气管路测试中需要频繁更换不同节流孔孔径的节流孔板来改变空气管路中的空气流量。因此，相关技术中，一方面不同内径的空气管路所用到的节流孔板的尺寸各异，缺乏一定的通用性，另一方面空气管路的金属密封圈多属于定制件，造成了金属密封圈的资源浪费。

发明内容

本公开的目的在于提供一种节流组件，旨在解决相关技术中节流孔板与空气管路不易密封和金属密封圈资源浪费的问题。

本公开第一方面提供一种节流组件，包括：

节流板；和

管道密封部件，包括基板和金属密封圈，所述基板上具有过流孔，所述金属密封圈设置于所述基板的外周并由形状记忆合金制成，所述节流板可拆卸地连接于所述基板并部分地封闭所述过流孔以与所述基板共同限制所述节流组件的节流面积。

在一些实施例中，所述金属密封圈为C型金属密封圈。

在一些实施例中，所述记忆合金包括高温形状记忆合金。

在一些实施例中，所述金属密封圈与所述基板一体成形。

在一些实施例中，所述节流组件还包括节流板连接部件，所述基板与所述节流板通过所述节流板连接部件可拆卸地连接。

在一些实施例中，

所述节流板的中部具有节流孔；

所述基板的过流孔设置于所述基板中部，所述节流孔位于所述过流孔的径向内侧。

在一些实施例中，所述基板与所述节流板密封地连接。

在一些实施例中，所述基板与所述节流板通过形状配合密封地连接。

在一些实施例中，还包括设置于所述基板与所述节流板之间的节流板密封部件，所述基板与所述节流板通过所述节流板密封部件密封地连接。

在一些实施例中，

所述节流组件包括两个以上所述节流板，所述基板被配置为可选择地与两个以上所述节流板中任一所述节流板可拆卸地连接，其中，各所述节流板与所述基板连接时共同限制的所述节流组件的节流面积与其余所述节流板与所述基板连接时共同限制的所述节流组件的节流面积不同；和/或，

所述节流板与所述基板具有两个以上组装位置，所述节流板与所述基板的组装位置不同则对应的所述节流组件的节流面积不同。

基于本公开提供的节流组件，包括管道密封部件和节流板，管道密封部件包括基板和设置在基板外围由形状记忆合金制成的金属密封圈，节流板与基板可拆卸地连接并共同限定节流组件的节流面积，从而，既可实现节流组件的节流和密封性能，又可重复利用管道密封部件，避免金属密封圈的资源浪费。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1为本公开实施例的节流组件组装于空气管路的结构示意图。

图2为本公开实施例的节流组件的立体结构示意图。

图3为本公开实施例的节流组件的剖视结构示意图，其中金属密封圈处于初始状态。

图4为本公开实施例的节流组件的剖视结构示意图，其中金属密封圈处于变形状态。

图5为本公开实施例的节流组件的多个节流板的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开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公开一部分实施例，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，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，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，都属于本公开保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本公开的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本公开保护范围的限制。

在本公开的描述中，需要理解的是，方位词所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

相关技术的空气管路、节流孔板和金属密封圈的组件结构中，金属密封圈利用金属变形的原理实现密封面之间的密封，金属密封圈的该变形为塑性变形，无法恢复，实际使用过程中为了确保空气管路的密封性，对拆卸过的金属密封圈不再二次使用，造成浪费。而节流孔板不具备密封功能，无法实现气体的密封，导致气体泄漏，影响测试准确性，间接影响空气管路所在设备的性能，如航空发动机的封严和冷却性能，从而降低航空发动机的效率。并且节流孔板必须与金属密封圈配套使用，其外径和节流孔的尺寸需针对特定的空气管路设计，不同直径的空气管路所用到的节流孔板的尺寸各异，缺乏通用性，选型和装配过程较为繁琐。

为了解决以上技术问题，如图1至图5所示，本公开实施例提供了一种节流组件5，该节流组件5包括主要包括节流板51和管道密封部件53。管道密封部件53包括基板531和金属密封圈。基板531上具有过流孔5311。金属密封圈设置于基板531的外周，由形状记忆合金制成，被配置为密封空气管路的法兰接头。节流板51可拆卸地连接于基板531并部分地封闭过流孔5311以与基板531共同限制节流组件5的节流面积。

图1示出了本公开实施例的节流组件5与空气管路组装后的结构示意图。空气管路包括第一管段1、连接于第一管段1的一端的第一法兰3、第二管段2、连接于第二管段2的一端的第二法兰4。第一法兰3和第二法兰4构成连接第一管段1和第二管段2的法兰接头。管道密封部件53的金属密封圈夹设于第一法兰3和第二法兰4的法兰盘之间，第一法兰3和第二法兰4可拆卸地连接。从而节流组件5通过管道密封部件53被固定于空气管路内，且节流组件5的径向外端与空气管路实现密封连接。节流组件5的节流面积限制空气管路的空气流量，实现调节空气管路内的空气流量的目的。

形状记忆合金(shape memory alloys，SMA)是通过热弹性与马氏相变及其逆变而具有形状记忆效应(shape memory effect，SME)的合金，主要由两种以上的金属元素构成。普通金属密封圈在压力作用下极易发生塑性变形，无法回复至变形前的初始状态。而形状记忆合金在高于其形状恢复温度时具有很强的回复性。利用形状记忆合金的材料特性，由形状记忆合金制成的节流组件5的金属密封圈在高于其形状恢复温度的工作温度下使用时，具有较大的回复力，能保持其原有的形态且不易发生塑性变形；在低于其形状恢复温度的工作温度下使用时，即使发生了该工作温度下的塑性变形，通过加热至其形态恢复温度后可消除其在工作环境温度下发生的变形，这样可对金属密封圈及具有其的管道密封部件以及节流板均可重复使用，从而既可实现节流组件5的节流和密封性能，又可避免浪费。

如图1至图4所示，在一些实施例中，金属密封圈为C型金属密封圈532。由形状记忆合金材料制成的C型金属密封圈532可在节流组件5的轴向两侧分别与相应的管道连接部件(例如图1中法兰接头的第一法兰3和第二法兰4)的密封面紧密配合，从而利于实现节流组件5与空气管道之间的密封效果。

在一些实施例中，形状记忆合金包括高温形状记忆合金。马氏体逆相变开始温度稳定在120℃以上的形状记忆合金称之为高温形状记忆合金。高温形状记忆合金的工作温度上限比普通形状记忆合金高，在一定的高温环境下也能保持其力学性能。

高温形状记忆合金有多种合金系可供选择。可以在TiNi中加入Au、Pt或Pd取代Ni提高记忆合金的相变点，形成高温形状记忆合金。例如，可以采用TiNi-Pd形状记忆合金制成金属密封圈。TiNi-Pd系记忆合金的冷拉伸长率达到了7％，有较高的形状记忆应变，一般可达5％-6％，增加钯的含量可以增加形状恢复温度，以适应更高的工作温度，目前最高的形状恢复温度可达560℃。

采用高温形状记忆合金制作金属密封圈，利于扩大节流组件5的使用范围，利于提高高温条件下使用节流组件5时的密封效果。

如图1至图4所示，在一些实施例中，金属密封圈与基板531一体成形，以利于提高管道密封部件53的整体强度和使用寿命。其中基板531和金属密封圈的材料可以相同，也可以不同。

在一些实施例中，节流组件5还包括节流板连接部件，基板531与节流板51通过节流板连接部件可拆卸地连接。节流板连接部件例如包括螺纹连接件或卡接件等。

如图1至图4所示，在一些实施例中，螺纹连接件例如包括螺钉52，基板531上设有与螺钉52配合的螺纹孔，节流板51上设有供螺钉52穿过的通孔，通过螺钉52可以将节流板51可拆卸地连接于基板531上。

如图1至图5所示，在一些实施例中，节流板51的中部具有节流孔511。基板531的过流孔5311设置于基板531中部，节流孔511位于过流孔5311的径向内侧。该设置利于以节流孔511的通流面积作为节流组件5的节流面积，从而利于节流面积的准确确定。

在一些实施例中，基板531与节流板51密封连接。例如，基板531与节流板51可以通过形状配合密封地连接。再例如，基板531与节流板51之间可以设置节流板密封部件，基板531与节流板51可以通过节流板密封部件密封地连接。密封部件例如包括密封垫或密封圈等。基板531与节流板51密封地连接，利于防止二者之间通流引起的节流组件5的节流面积不准确。

如图5所示，在一些实施例中，节流组件5包括两个以上节流板51，基板531被配置为可选择地与任一节流板51可拆卸地连接。其中，各节流板51与基板531组装时共同限制的节流组件5的节流面积与其余节流板51与基板531组装时共同限制的节流组件5的节流面积不同。

例如，各节流板51可以包括一个节流孔，且各节流板51的中部具有的节流孔511的孔径与其余节流板51不同。再例如，节流板51可以包括多个节流孔，各节流板51具有的节流孔511的孔径和/或数量与其余节流板51不同等等。

节流组件5包括两个以上节流板51利于根据空气管路的流量需要选取适当的节流板51与管道密封部件53共同形成合适的节流面积，从而可以提高节流组件5的通用性。

如图5所示，节流组件5包括外环半径为R，内环半径分别为r1、r2、r3、r4的四个节流板51A、51B、51C和51D。在未图示的实施例中，可以包括更多的或更少的节流板。如果空气管路所需流量发生变化，可直接拆下当前的节流板更换不同节流板。

设置多个开孔尺寸系列化的节流板，可以增强节流组件5的通用性，以适应空气管路的不同的流量要求。

对空气管路进行测试时，将节流组件5装入空气管路中，金属密封圈发生变形使密封面密封，当测试结束，把节流组件5拆下后，放入一定温度的加热设备中，构成金属密封圈的形状记忆合金恢复初始形状，使金属密封圈恢复至塑性变形前的初始状态。节流组件5的管道密封部件53每经过一次拆装后，将管道密封部件53通过加热设备加热至形状恢复温度或以上，使其金属密封圈恢复至原始形态并自然冷却至常温状态后，可再次使用。

以下结合图1至图5对本公开实施例的节流组件5进行更详细说明。

如图1至图5所示，本公开实施例涉及的具有密封功能的节流组件5主要包括管道密封部件53、环形的节流板51和作为节流板连接部件的螺钉52。管道密封部件53整体采用TiNi-Pd系高温形状记忆合金制作，包括环形的基板531和处于基板531外围的C型金属密封圈532，基板531上设有两个螺纹孔，用于与螺钉52配合。节流板51上设有两个与基板531上的两个螺纹孔对应的通孔，节流板51与管道密封部件53的基板531通过两个螺钉52可拆卸地固定且密封地连接。本实施例中，节流板51和/或基板531上设置密封部，二者通过形状配合实现密封。例如，可心在基板531上设置与节流板51配合的多个同心的密封环槽，使二者连接后密封面之间形成齿形密封。

如图5所示，节流组件5具有一系列规格的四块节流板51A、51B、51C和51D。各节流板的外环半径均为R，内环半径r1、r2、r3、r4。可以根据空气管路中的流量要求在系列规格的节流板中选取对应尺寸的节流板，选取完毕后，将选取的节流板与管道密封部件53通过螺钉52拧紧固定。

节流组件5首次安装使用时，其C型金属密封圈532处于图3所示的初始状态，将其装入空气管路的法兰接头的第一法兰3和第二法兰4之间，通过两个法兰的密封面与C型金属密封圈532接触形成一定的压力，可以实现空气管路的密封与节流。

空气管路测试时所需的空气流量发生变化时，从法兰接头中拆下节流组件5，并卸下螺钉52取下节流板。管道密封部件53经过一次拆装后会发生一定的变形，处于图4所示的变形状态，为了保证其二次使用时的密封性，拆卸后需加热至形状恢复温度后才可再次使用。可以将管道密封部件53通过加热设备加热至形状恢复温度或以上，管道密封部件53的C型金属密封圈532恢复至图3所示的初始状态并自然冷却至常温状态后，安装重新选取的待更换的节流板，然后再将组装好的节流组件5整体安装至空气管路的法兰接头内。

本公开实施例针对航空发动机的空气管路中的节流孔板和金属密封圈存在的不易密封、不能通用、金属密封圈无法重复使用等不足之处，提出了一种的节流组件5，其通过采用形状记忆合金材料制作的金属密封圈进行密封；通过节流板与基板之间的配合形成所需的节流面积；进一步地，还可以配置开孔尺寸系列化的多个节流板，从而具有可靠密封、重复使用和结构通用的有益效果。

以上实施例中仅示意性地表示出了一种类型的节流板和密封部件。其中密封部件和节流板或它们的连接方式均不限于此。

例如，基板上的过流孔的形状、数量和位置均可以变化，节流板的形状、节流板上是否设置节流孔，节流孔的形状、数量和位置、节流板与基板之间是否留有通流部也可以变化，只要节流板与基板连接后节流组件的节流面积满足需要的节流面积即可。

再例如，在一些未图示的实施例中，节流组件可以设置为：单个节流板与基板具有两个以上组装位置，节流板与基板的组装位置不同则对应的节流组件的节流面积不同。

另外，虽然本公开实施例以节流组件应用于航空发动动的空气管路测试为例进行说明，但本公开的节流组件的应用不限于此，而是可以作为各种流体管道的节流部件在测试或正常工作中使用。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本公开进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本公开的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本公开请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种节流组件，其特征在于，包括：

节流板(51)；和

管道密封部件(53)，包括基板(531)和金属密封圈，所述基板(531)上具有过流孔(5311)，所述金属密封圈设置于所述基板(531)的外周并由形状记忆合金制成，所述节流板(51)可拆卸地连接于所述基板(531)并部分地封闭所述过流孔(5311)以与所述基板(531)共同限制所述节流组件(5)的节流面积。

2.根据权利要求1所述的节流组件，其特征在于，所述金属密封圈为C型金属密封圈(532)。

3.根据权利要求1所述的节流组件，其特征在于，所述记忆合金包括高温形状记忆合金。

4.根据权利要求1所述的节流组件，其特征在于，所述金属密封圈与所述基板(531)一体成形。

5.根据权利要求1所述的节流组件，其特征在于，所述节流组件(5)还包括节流板连接部件，所述基板(531)与所述节流板(51)通过所述节流板连接部件可拆卸地连接。

6.根据权利要求1所述的节流组件，其特征在于，

所述节流板(51)的中部具有节流孔(511)；

所述基板(531)的过流孔(5311)设置于所述基板(531)中部，所述节流孔(511)位于所述过流孔(5311)的径向内侧。

7.根据权利要求1所述的节流组件，其特征在于，所述基板(531)与所述节流板(51)密封地连接。

8.根据权利要求7所述的节流组件，其特征在于，所述基板(531)与所述节流板(51)通过形状配合密封地连接。

9.根据权利要求7所述的节流组件，其特征在于，还包括设置于所述基板(531)与所述节流板(51)之间的节流板密封部件，所述基板(531)与所述节流板(51)通过所述节流板密封部件密封地连接。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的节流组件，其特征在于，

所述节流组件(5)包括两个以上所述节流板(51)，所述基板(531)被配置为可选择地与两个以上所述节流板(51)中任一所述节流板(51)可拆卸地连接，其中，各所述节流板(51)与所述基板(531)连接时共同限制的所述节流组件(5)的节流面积与其余所述节流板(51)与所述基板(531)连接时共同限制的所述节流组件(5)的节流面积不同；和/或，

所述节流板(51)与所述基板具有两个以上组装位置，所述节流板与所述基板的组装位置不同则对应的所述节流组件(5)的节流面积不同。

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