CN116443254A - 一种高温引气防倒灌装置 - Google Patents

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CN116443254A CN202310705075.9A CN202310705075A CN116443254A CN 116443254 A CN116443254 A CN 116443254A CN 202310705075 A CN202310705075 A CN 202310705075A CN 116443254 A CN116443254 A CN 116443254A
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李洪军
李兴海
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Abstract

本申请属于发动机引气管路设计领域，为一种高温引气防倒灌装置，包括第一管路组件、第二管路组件、活门组件和快卸卡箍组件；活门组件包括底座、内壳体和密封盖板，底座的外壁与第一管路组件和第二管路组件的内壁密封配合；内壳体设于底座上，密封盖板与内壳体转动连接，密封盖板能够在气流的带动下转动并形成开启状态和关闭状态；当气流从第二管路组件内流入时，先进入到活门组件的底座位置，推动密封盖板转动至打开状态，使得气流流入至第二管路组件内；当第二管路组件内出现逆向气流时，带动密封盖板由打开状态转动至关闭状态，防止高温引气倒灌。活门组件占用空间小、重量轻，满足航空发动机核心舱管路布置空间越来越紧张的要求。

Description

一种高温引气防倒灌装置
技术领域
本申请属于发动机引气管路设计领域，特别涉及一种高温引气防倒灌装置。
背景技术
发动机环控引气管路系统是飞机环境控制系统的重要的组成部分，承担着为机上人员提供舒适空气环境的任务。在配装两发以上的飞机，环控引气系统互相交联，容易发生引气倒灌问题，严重时会导致发动机喘振，危害发动机安全。因此需要在环控引气上安装防止气流倒灌的装置。
目前，发动机环控引气系统为防止气流倒灌，多采用带外壳体的单向活门结构，如下图1所示，两端通过卡箍与管路连接，两个卡箍之间设置活门盖板，活门盖板一般需要借助弹簧来保持关闭状态。
该种设计的缺点在于：
1）带外壳体的单向活门重量较重，体积大，占用空间大，难以适应航空发动机核心舱管路布置空间越来越紧张的现状。
2）带外壳体单向活门两端需通过卡箍与管路连接，存在两处密封，气体泄漏量较大，难以满足飞机对发动机提出的高温气体泄漏要求。
3）活门盖板需要借助弹簧来关闭，弹簧长期在高温下使用会出现应力松弛、弹性衰减，且引气系统压力不稳定，弹簧在交变载荷作用下发生疲劳断裂，可靠性较低，弹簧损坏后会失去防倒灌功能。
因此如何设计出简单、可靠的防倒灌装置是一个需要解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供了一种高温引气防倒灌装置，以解决现有的防倒灌装置体积大、可靠性较低的问题。
本申请的技术方案是：一种高温引气防倒灌装置，包括第一管路组件、第二管路组件、活门组件和快卸卡箍组件；所述第一管路组件的端部与第二管路组件的端部卡接配合，所述快卸卡箍组件能够对第一管路组件和第二管路组件的端部进行固定，所述活门组件设于第一管路组件内部并且活门组件与第一管路组件卡接连接，所述活门组件包括底座、内壳体和密封盖板，所述底座的外壁与第一管路组件和第二管路组件的内壁密封配合，所述底座上开设有通孔，所述内壳体设于底座上，所述密封盖板与内壳体转动连接，所述密封盖板能够在气流的带动下转动并形成两种状态：关闭状态，密封盖板与通孔紧密贴合，第一管路组件和第二管路组件内部互不连通；打开状态，密封盖板与通孔相互分离，第一管路组件与第二管路组件内部的空气相互流通。
优选地，所述内壳体包括横梁、支柱和安装轴；所述支柱设于底座上，所述支柱共有两组并对称设于底座的端部两侧，所述横梁为弧形结构并且横梁与支柱远离底座的一端一体连接，所述安装轴与两组支柱固定连接，所述密封盖板转动连接于安装轴上，当处于打开状态时，密封盖板的侧壁与横梁的侧壁相抵。
优选地，所述密封盖板和通孔均为与底座同轴设置的扇形结构，所述密封盖板和通孔均有两组并通过安装轴对称设置。
优选地，所述横梁的外壁上沿其弧线方向间隔开设有多组通气孔，所述横梁的侧壁上开设有与通气孔连通的出气孔，在通气孔内进入气流时，能够推动密封盖板从打开状态翻转至关闭状态。
优选地，所述密封盖板包括连接部和与连接部一体设置的封严部，所述连接部共有多组并沿着连接轴的长度方向间隔设置，每组所述连接部与安装轴转动连接，所述封严部能够与横梁的侧壁相抵；所述横梁的内侧沿安装轴的长度方向一体设置有多组限位台，打开状态时密封盖板的封严部与限位台的内壁面相抵。
优选地，所述快卸卡箍组件包括卡箍上半和卡箍下半，所述卡箍上半和卡箍下半套设于第一管路组件和第二管路组件的端部，所述卡箍上半一端与卡箍下半的对应一端上均设有销轴，两组所述销轴之间铰接有连接板；所述卡箍上半另一端同样设有销轴，所述销轴上铰接有螺栓，所述卡箍下半对应螺栓的位置处设有与螺栓滑移配合的连接孔，所述卡箍下半对应连接孔外侧的位置处设有鞍型垫和自锁螺母，所述鞍型垫套设于螺栓上并且鞍型垫与卡箍下半的侧壁相抵，所述自锁螺母螺纹连接于螺栓上并且自锁螺母与鞍型垫的侧壁相抵。
优选地，所述底座的侧壁一侧设有定位凸起，所述第一管路组件的内侧壁上开设有与定位凸起配合的定位凹槽。
优选地，所述第一管路组件包括第一导管和凸缘接头，所述凸缘接头一体连接于第一导管的端部；所述第二管路组件包括第二导管和凹缘接头，所述凹缘接头一体连接于第二导管上，所述凸缘接头同轴卡接配合于凹缘接头内。
优选地，所述底座的外侧壁底部一体连接有密封定位环，所述密封定位环插设于凸缘接头和凹缘接头之间，所述凸缘接头与密封定位环的内壁之间同轴密封连接有W型密封圈。
本申请的一种高温引气防倒灌装置，包括第一管路组件、第二管路组件、活门组件和快卸卡箍组件；活门组件包括底座、内壳体和密封盖板，底座的外壁与第一管路组件和第二管路组件的内壁密封配合；内壳体设于底座上，密封盖板与内壳体转动连接，密封盖板能够在气流的带动下转动并形成开启状态和关闭状态；当气流从第二管路组件内流入时，先进入到活门组件的底座位置，推动密封盖板转动至打开状态，使得气流流入至第二管路组件内；当第二管路组件内出现逆向气流时，带动密封盖板由打开状态转动至关闭状态，防止高温引气倒灌。活门组件占用空间小、重量轻，满足航空发动机核心舱管路布置空间越来越紧张的要求。
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为本申请整体结构轴测图；
图2为本申请整体结构爆炸图；
图3为本申请密封盖板关闭状态下的活门组件整体结构示意图；
图4为本申请密封盖板打开状态下的活门组件整体结构示意图；
图5为本申请活门组件截面结构轴测图；
图6为本申请快卸卡箍组件整体结构示意图；
图7为本申请第一管路组件轴测图；
图8为本申请第二管路组件轴测图；
图9为本申请第一管路组件、活门组件和第二管路组件截面结构轴测图。
1、第一管路组件；2、活门组件；3、快卸卡箍组件；4、W型密封圈；5、第二管路组件；6、第一导管；7、凸缘接头；8、内壳体；9、密封盖板；10、安装轴；11、卡箍上半；12、销轴；13、连接板；14、卡箍下半；15、螺栓；16、鞍型垫；17、自锁螺母；18、凹缘接头；19、第二导管；20、定位凹槽；21、定位凸起；22、横梁；23、支柱；24、底座；25、限位台；26、通气孔；27、出气孔；28、连接部；29、封严部；30、密封定位环。
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。
一种高温引气防倒灌装置，如图1-2所示，包括第一管路组件1、第二管路组件5、活门组件2和快卸卡箍组件3。第一管路组件1设置于气流流出位置，第二管路组件5设置于气流流入位置。
第一管路组件1的端部与第二管路组件5的端部卡接配合，快卸卡箍组件3能够对第一管路组件1和第二管路组件5的端部进行固定，保证第一管路组件1和第二管路组件5密封贴合。活门组件2设于第一管路组件1内部并且活门组件2与第一管路组件1卡接连接，活门组件2包括底座24、内壳体8和密封盖板9，底座24的外壁与第一管路组件1和第二管路组件5的内壁密封配合，底座24上开设有通孔，内壳体8设于底座24上，密封盖板9与内壳体8转动连接，密封盖板9能够在气流的带动下转动并形成两种状态：如图3，关闭状态，密封盖板9与通孔紧密贴合，第一管路组件1和第二管路组件5内部互不连通；如图4，打开状态，密封盖板9与通孔相互分离，第一管路组件1与第二管路组件5内部的空气相互流通。
活门组件2均采用高温合金材料，以防止发生高温变形。
常态下密封盖板9处于关闭状态，当气流从第二管路组件5内流入时，先进入到活门组件2的底座24位置，推动密封盖板9转动至打开状态，使得气流流入至第一管路组件1内；当第二管路组件5内出现逆向气流时，带动密封盖板9由打开状态转动至关闭状态，防止高温引气倒灌。密封盖板9翻转至关闭状态时，密封盖板9的内侧与底座24的中部壁面相贴，以实现全面的密封。
这样只需要在第一管路组件1和第二管路组件5的端部位置设置一侧连接结构，第一管路组件1和第二管路组件5能够直接贴合，密封性好；只需要一处卡箍即可实现第一管路组件1和第二管路组件5之间的密封，装配性好；这样活门组件2占用空间小、重量轻，满足航空发动机核心舱管路布置空间越来越紧张的要求。由于不需要设置弹簧，可以增加装置工作时的稳定性，降低故障率，提高可靠性。
优选地，内壳体8包括横梁22、支柱23和安装轴10。支柱23设于底座24上，支柱23共有两组并对称设于底座24的端部两侧，横梁22为弧形结构并且横梁22与支柱23远离底座24的一端一体连接，安装轴10与两组支柱23固定连接，密封盖板9转动连接于安装轴10上，当处于打开状态时，密封盖板9的侧壁与横梁22的侧壁相抵。横梁22对安装轴10进行支撑，密封盖板9与底座24同轴设置，这样密封盖板9转动时能够有效地接收气流的气动力从而在安装轴10上进行转动。
优选地，密封盖板9和通孔均为与底座24同轴设置的扇形结构，密封盖板9和通孔均有两组并通过安装轴10对称设置，使得第二管路组件5内部气流具有比较大的流通面积。
优选地，横梁22的外壁上沿其弧线方向间隔开设有多组通气孔26，横梁22的侧壁上开设有与通气孔26连通的出气孔27，在通气孔26内进入气流时，能够推动密封盖板9从打开状态翻转至关闭状态。在第一管路组件1内出现逆向气流时，通过通气孔26导流，而后经与通气孔26对应的出气孔27流出，吹到密封盖板9的侧壁上并推动处于打开状态的密封盖板9迅速转动至关闭状态，防止气流倒灌，通气孔26数量可根据需要增减；当密封盖板9处于关闭状态时，对第一管路组件1内形成内部密封，防止逆向气流泄露。
结合图5，优选地，密封盖板9包括连接部28和与连接部28一体设置的封严部29，连接部28共有多组并沿着连接轴的长度方向间隔设置，每组连接部28与安装轴10转动连接，封严部29能够与横梁22的侧壁相抵；横梁22的内侧沿安装轴10的长度方向一体设置有多组限位台25，打开状态时密封盖板9的封严部29与限位台25的内壁面相抵；限位台25的设置能够增加横梁22与密封盖板9之间的接触面积，减少密封盖板9的损伤，同时对密封盖板9的位置进行有效限位，限位台25的数量可根据需要增减。
如图6，优选地，快卸卡箍组件3包括卡箍上半11和卡箍下半14，卡箍上半11和卡箍下半14套设于第一管路组件1和第二管路组件5的端部，卡箍上半11一端与卡箍下半14的对应一端上均设有销轴12，两组销轴12之间铰接有连接板13；卡箍上半11另一端同样设有销轴12，销轴12上铰接有螺栓15，卡箍下半14对应螺栓15的位置处设有与螺栓15滑移配合的连接孔，卡箍下半14对应连接孔外侧的位置处设有鞍型垫16和自锁螺母17，鞍型垫16套设于螺栓15上并且鞍型垫16与卡箍下半14的侧壁相抵，自锁螺母17螺纹连接于螺栓15上并且自锁螺母17与鞍型垫16的侧壁相抵。
卡箍上半11和卡箍下半14的横截面均为U型结构从而能够套设至第一管路组件1和第二管路组件5的端部，通过拧紧自锁螺母17，将卡箍上半11和卡箍下半14固定，鞍型垫16的设置能够有效增大自锁螺母17与卡箍下半14之间的接触面积。
结合图7-8，优选地，底座24的侧壁一侧设有定位凸起21，第一管路组件1的内侧壁上开设有与定位凸起21配合的定位凹槽20（结合图3）。通过定位凸起21与定位凹槽20的卡接配合一方面实现活门组件2与第二管路组件5的固定、同时防止活门组件2转动且与重力方向保持一定的安装角，使得密封盖板9可以依靠重力保持常闭状态。
优选地，第一管路组件1包括第一导管6和凸缘接头7，凸缘接头7一体连接于第一导管6的端部；第二管路组件5包括第二导管19和凹缘接头18，凹缘接头18一体连接于第二导管19上，凸缘接头7同轴卡接配合于凹缘接头18内，能够实现紧密贴合，凸缘接头7与凹缘接头18均为高温合金，能够有效防止高温变形。
如图9所示，优选地，底座24的外侧壁底部一体连接有密封定位环30，密封定位环30插设于凸缘接头7和凹缘接头18之间，凸缘接头7与密封定位环30的内壁之间同轴密封连接有W型密封圈4。密封定位环30一方面实现对活门组件2的支撑、另一方面通过W型密封圈4实现对凸缘接头7和凹缘接头18之间的稳定密封。通过关闭状态下两组密封盖板9在图9A及对称位置对底座24上的通孔进行全面密封和底座24对图9B位置的外部密封来保证活门组件2对第一管路组件1的有效封严。
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 (9)

1.一种高温引气防倒灌装置，其特征在于：包括第一管路组件(1)、第二管路组件(5)、活门组件(2)和快卸卡箍组件(3)；所述第一管路组件(1)的端部与第二管路组件(5)的端部卡接配合，所述快卸卡箍组件(3)能够对第一管路组件(1)和第二管路组件(5)的端部进行固定，所述活门组件(2)设于第一管路组件(1)内部并且活门组件(2)与第一管路组件(1)卡接连接，所述活门组件(2)包括底座(24)、内壳体(8)和密封盖板(9)，所述底座(24)的外壁与第一管路组件(1)和第二管路组件(5)的内壁密封配合，所述底座(24)上开设有通孔，所述内壳体(8)设于底座(24)上，所述密封盖板(9)与内壳体(8)转动连接，所述密封盖板(9)能够在气流的带动下转动并形成两种状态：关闭状态，密封盖板(9)与通孔紧密贴合，第一管路组件(1)和第二管路组件(5)内部互不连通；打开状态，密封盖板(9)与通孔相互分离，第一管路组件(1)与第二管路组件(5)内部的空气相互流通。
2.如权利要求1所述的高温引气防倒灌装置，其特征在于：所述内壳体(8)包括横梁(22)、支柱(23)和安装轴(10)；所述支柱(23)设于底座(24)上，所述支柱(23)共有两组并对称设于底座(24)的端部两侧，所述横梁(22)为弧形结构并且横梁(22)与支柱(23)远离底座(24)的一端一体连接，所述安装轴(10)与两组支柱(23)固定连接，所述密封盖板(9)转动连接于安装轴(10)上，当处于打开状态时，密封盖板(9)的侧壁与横梁(22)的侧壁相抵。
3.如权利要求2所述的高温引气防倒灌装置，其特征在于：所述密封盖板(9)和通孔均为与底座(24)同轴设置的扇形结构，所述密封盖板(9)和通孔均有两组并通过安装轴(10)对称设置。
4.如权利要求2所述的高温引气防倒灌装置，其特征在于：所述横梁(22)的外壁上沿其弧线方向间隔开设有多组通气孔(26)，所述横梁(22)的侧壁上开设有与通气孔(26)连通的出气孔(27)，在通气孔(26)内进入气流时，能够推动密封盖板(9)从打开状态翻转至关闭状态。
5.如权利要求2所述的高温引气防倒灌装置，其特征在于：所述密封盖板(9)包括连接部(28)和与连接部(28)一体设置的封严部(29)，所述连接部(28)共有多组并沿着连接轴的长度方向间隔设置，每组所述连接部(28)与安装轴(10)转动连接，所述封严部(29)能够与横梁(22)的侧壁相抵；所述横梁(22)的内侧沿安装轴(10)的长度方向一体设置有多组限位台(25)，打开状态时密封盖板(9)的封严部(29)与限位台(25)的内壁面相抵。
6.如权利要求1所述的高温引气防倒灌装置，其特征在于：所述快卸卡箍组件(3)包括卡箍上半(11)和卡箍下半(14)，所述卡箍上半(11)和卡箍下半(14)套设于第一管路组件(1)和第二管路组件(5)的端部，所述卡箍上半(11)一端与卡箍下半(14)的对应一端上均设有销轴(12)，两组所述销轴(12)之间铰接有连接板(13)；所述卡箍上半(11)另一端同样设有销轴(12)，所述销轴(12)上铰接有螺栓(15)，所述卡箍下半(14)对应螺栓(15)的位置处设有与螺栓(15)滑移配合的连接孔，所述卡箍下半(14)对应连接孔外侧的位置处设有鞍型垫(16)和自锁螺母(17)，所述鞍型垫(16)套设于螺栓(15)上并且鞍型垫(16)与卡箍下半(14)的侧壁相抵，所述自锁螺母(17)螺纹连接于螺栓(15)上并且自锁螺母(17)与鞍型垫(16)的侧壁相抵。
7.如权利要求1所述的高温引气防倒灌装置，其特征在于：所述底座(24)的侧壁一侧设有定位凸起(21)，所述第一管路组件(1)的内侧壁上开设有与定位凸起(21)配合的定位凹槽(20)。
8.如权利要求1所述的高温引气防倒灌装置，其特征在于：所述第一管路组件(1)包括第一导管(6)和凸缘接头(7)，所述凸缘接头(7)一体连接于第一导管(6)的端部；所述第二管路组件(5)包括第二导管(19)和凹缘接头(18)，所述凹缘接头(18)一体连接于第二导管(19)上，所述凸缘接头(7)同轴卡接配合于凹缘接头(18)内。
9.如权利要求8所述的高温引气防倒灌装置，其特征在于：所述底座(24)的外侧壁底部一体连接有密封定位环(30)，所述密封定位环(30)插设于凸缘接头(7)和凹缘接头(18)之间，所述凸缘接头(7)与密封定位环(30)的内壁之间同轴密封连接有W型密封圈(4)。
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