CN116517642A - 一种热端机匣窥视孔堵头结构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种热端机匣窥视孔堵头结构及其使用方法，所述堵头结构包括：限位槽，开设在机匣侧壁上，所述限位槽与窥视孔同轴心设置且限位槽的内径大于窥视孔的内径；封严衬套，位于所述限位槽内部；所述封严衬套的线膨胀系数大于机匣的线膨胀系数，所述封严衬套适于在冷态下与所述限位槽内侧壁间隙配合，所述封严衬套适于在热态下与所述限位槽内侧壁过盈配合；压盖结构，可拆卸设置在机匣上；所述压盖结构适于将所述封严衬套限位于所述限位槽内，并对所述封严衬套沿机匣径向向外移动进行约束。本发明结构简单，拆卸方便，可有效防止高温粘结，提高了孔探检查的效率，满足发动机外场维修性和可靠性要求。

Description

一种热端机匣窥视孔堵头结构及其使用方法

技术领域

本发明涉及发动机堵头装置技术领域，具体涉及一种热端机匣窥视孔堵头结构及其使用方法。

背景技术

在航空发动机的维修技术中，无损探伤技术是一种最常用的测试和探伤方法，其中，基于光导纤维成像技术的孔探方法已经被广泛应用于航空发动机的日常定期检查中，通过孔探仪设备对发动机压气机、燃烧室和涡轮等关键零部件进行观察，以确保发动机的结构完整性，并对可能存在的损伤进行预判和评估。孔探方法的应用需要在发动机关键部位设有窥视孔和堵盖，孔探工作前后必然涉及堵盖的拆装工作。现代航空发动机机匣结构复杂，很多航空发动机需要穿过双层机匣才能进行孔探检查，需要设计单独的孔探结构来达成窥视检查的目的。

当前已有实现窥视孔封堵的方案，主要有以下两种：

1)螺纹堵头结构

如图1所示，堵头为简单的圆柱带螺纹头结构，与窥视孔之间螺纹连接，堵头长度根据安装座至内流道的距离而定，堵头的顶端通常为平面。依据窥视孔所处环境温度，在安装座与堵头之间采用铜垫密封或橡胶圈密封。

2)安装边双螺钉结构

如图2所示，堵头为带安装边圆柱头结构，与窥视孔之间采用间隙配合，依靠安装边的双螺钉固定在机匣上。依据窥视孔所处环境温度，在安装座与堵头之间采用铜垫密封或橡胶圈密封。

但是上述两种方案，在发动机试车后，因堵头与机匣接触面积较大，且为了保证密封性，堵头与机匣之间的配合方式多为过盈配合，在高温环境作用下，过盈配合的金属表面膜被破坏，新生面之间直接接触，金属处于回火状态，表面硬度下降，导致接触区域对偶表面产生熔化，产生粘结，且接触面积越大粘结面积越大，因此堵头与机匣之间经常会出现粘结的问题，导致拆卸堵头十分困难，严重影响了孔探检查的效率。在拆卸时经常因为粘结而难以拆卸，往往需要滴渗透液，并等待一段时间才能完成，对于外场孔探仪检查频繁时需要频繁拆卸的要求难以满足。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有的窥视孔封堵方案堵头与机匣之间经常会出现高温粘结的缺陷，从而提供一种热端机匣窥视孔堵头结构及其使用方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种热端机匣窥视孔堵头结构，包括：

限位槽，所述限位槽开设在机匣侧壁上，所述限位槽与窥视孔同轴心设置且限位槽的内径大于窥视孔的内径；

封严衬套，所述封严衬套位于所述限位槽内部；所述封严衬套的线膨胀系数大于机匣的线膨胀系数，所述封严衬套适于在冷态下与所述限位槽内侧壁间隙配合，所述封严衬套适于在热态下与所述限位槽内侧壁过盈配合；

压盖结构，所述压盖结构可拆卸设置在机匣上；所述压盖结构适于将所述封严衬套限位于所述限位槽内，并对所述封严衬套沿机匣径向向外移动进行约束。

进一步优化技术方案，所述封严衬套与限位槽内侧壁相接触的面为圆柱面或球状面。

进一步优化技术方案，所述封严衬套的材料为GH4169，机匣的材料为K4163。

进一步优化技术方案，所述封严衬套的端部开设有与机匣内腔互不连通的盲孔，以便于通过与所述盲孔配合的插接件将封严衬套拔出。

进一步优化技术方案，所述机匣设置有至少一层。

进一步优化技术方案，所述机匣设置有两层，分别为内机匣和外机匣；所述窥视孔开设在所述内机匣侧壁上，所述内机匣和外机匣上分别开设有限位槽。

进一步优化技术方案，所述压盖结构包括：

盖板，所述盖板盖设在所述限位槽的外部并对所述封严衬套进行约束；

连接组件，所述连接组件将所述盖板与机匣进行固定。

一种热端机匣窥视孔堵头结构的使用方法，所述方法将热端机匣窥视孔堵头结构应用于航空发动机的孔探检查过程中，包括所述热端机匣窥视孔堵头结构对窥视孔的封堵方法以及所述热端机匣窥视孔堵头结构的拆卸方法。

进一步优化技术方案，所述热端机匣窥视孔堵头结构对窥视孔的封堵方法包括以下步骤：

在热态下，封严衬套的膨胀变形量大于机匣，封严衬套与限位槽内侧壁过盈配合，对窥视孔进行封堵。

进一步优化技术方案，所述热端机匣窥视孔堵头结构的拆卸方法包括以下步骤：

在冷态下，封严衬套的收缩变形量大于机匣，封严衬套与限位槽内侧壁间隙配合；打开压盖结构，将限位槽内的封严衬套取出。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.本发明提供的一种热端机匣窥视孔堵头结构，可适用于单层机匣或双层机匣结构，因封严衬套的线膨胀系数大于机匣的线膨胀系数，所以在热态下封严衬套与机匣的限位槽内侧壁过盈配合，可有效达到气体封严的效果，满足发动机密封性要求；在冷态下封严衬套与限位槽内侧壁间隙配合，即在完成发动机试车后进行孔探检查时，封严衬套与机匣的限位槽内侧壁不再紧密接触，便于将封严衬套从限位槽分离，有效地防止了发动机试车后堵头结构的高温粘结、拆卸困难的问题，结构简单，可重复使用，便于拆卸安装，提高了孔探检查的效率，满足发动机外场维修性和可靠性要求。

2.本发明提供的一种热端机匣窥视孔堵头结构，封严衬套与限位槽内侧壁相接触的面均为圆柱面或球状面，封严衬套与机匣依靠圆柱面或球面接触实现封严，使得堵头结构与机匣窥视孔之间接触面积减少，可有效避免高温出现粘结的问题。

3.本发明提供的一种热端机匣窥视孔堵头结构，在冷态下封严衬套与限位槽内侧壁间隙配合的方式为小间隙配合的方式，可实现冷态下轻松拆卸安装的需求，便于定期检查时封严衬套的拆卸和安装。

4.本发明提供的一种热端机匣窥视孔堵头结构，封严衬套的材料为GH4169，机匣的材料为K4163。两种材料在热态的变形量不一致，即采用上述材料，可使得封严衬套的线膨胀系数大于机匣的线膨胀系数。随着发动机工作，窥视孔处的温度上升，封严衬套发生的膨胀量大于机匣的膨胀量，封严衬套与限位槽内侧壁之间的封严间隙变为过盈配合，满足工作时密封性的要求。

5.本发明提供的一种热端机匣窥视孔堵头结构，封严衬套的端部开设有与机匣内腔互不连通的盲孔，以便于通过与盲孔配合的插接件将封严衬套拔出。

6.本发明提供的一种热端机匣窥视孔堵头结构，盖板与封严衬套为两个单独的零件，盖板使用与机匣一致的材料，结构简单，精度要求低，加工性好，经济成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的螺纹堵头结构的结构示意图；

图2为现有的安装边双螺钉结构的结构示意图；

图3为本发明一种热端机匣窥视孔堵头结构的外部结构示意图；

图4为本发明一种热端机匣窥视孔堵头结构的分解图；

图5为本发明一种热端机匣窥视孔堵头结构的剖视图；

图6为本发明一种热端机匣窥视孔堵头结构中的封严衬套的结构示意图。

附图标记：

1、螺栓，2、盖板，3、钢丝螺套，4、封严衬套，5、内机匣，6、外机匣，7、窥视孔，8、安装凸起。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

如图3至图6所示，本实施例公开了一种热端机匣窥视孔堵头结构，包括：限位槽、封严衬套4和压盖结构。

限位槽开设在机匣侧壁上，限位槽与窥视孔7同轴心设置，且限位槽的内径大于窥视孔7的内径，当封严衬套4放置到限位槽内时，可通过限位槽对封严衬套4进行限位。

封严衬套4位于限位槽内部。封严衬套4的线膨胀系数大于机匣的线膨胀系数。

压盖结构可拆卸设置在机匣上。压盖结构适于将封严衬套4限位于限位槽内，并对封严衬套4沿机匣径向向外移动进行约束。

上述一种热端机匣窥视孔堵头结构，在机匣侧壁上开设有限位槽，将封严衬套4放置在限位槽内，并直接通过压盖结构对封严衬套4进行径向(机匣的径向)限位。因封严衬套4的线膨胀系数大于机匣的线膨胀系数，所以在热态下封严衬套4与机匣的限位槽内侧壁过盈配合，可有效达到气体封严的效果，满足发动机密封性要求；在冷态下封严衬套4与限位槽内侧壁间隙配合，即在完成发动机试车后进行孔探检查时，封严衬套4与机匣的限位槽内侧壁不再紧密接触，便于将封严衬套4从限位槽分离，有效地防止了发动机试车后堵头结构的高温粘结、拆卸困难的问题，可重复使用，可满足外场使用过程中的频繁拆卸安装使用要求，满足发动机外场维修性和可靠性要求。

并且上述一种热端机匣窥视孔堵头结构，不会影响窥视孔7的状况，能够保证窥视孔位置易于观察重要零件情况；并且不会影响原零件的强度和寿命。

如图6所示，封严衬套4与限位槽内侧壁相接触的面均为圆柱面或球状面，使得封严衬套4采用特殊的球头将窥视孔7封严，减少了与机匣的接触面积，进而一定程度上减小高温粘结的问题。

封严衬套设置有精加工的封严环结构，封严依靠球面接触得以实现，可通过布置不同数量的球面，以满足单层机匣或双层机匣的不同需要。

在冷态下封严衬套4与限位槽内侧壁间隙配合的方式为小间隙配合(0.01mm～0.064mm)的方式，可实现冷态下轻松拆卸安装的需求，便于定期检查时封严衬套的拆卸和安装。

封严衬套材料与机匣材料不同，线膨胀系数不同。封严衬套4的材料为GH4169，机匣的材料为K4163。两种材料在热态的变形量不一致，即采用上述材料，可使得封严衬套4的线膨胀系数大于机匣的线膨胀系数。随着发动机工作，窥视孔7处的温度上升，封严衬套4发生的膨胀量大于机匣的膨胀量，封严衬套4与限位槽内侧壁之间的封严间隙变为过盈配合，满足工作时密封性的要求。

作为一种进一步改进的实施方式，封严衬套4的端部开设有与机匣内腔互不连通的盲孔，以便于通过与盲孔配合的插接件将封严衬套4拔出。更为具体地，盲孔为不贯通的螺纹盲孔，螺纹盲孔开设在封严衬套4的中间。在拆卸封严衬套4时，可通过螺栓装配在螺纹盲孔，通过拉拔螺栓的方式对封严衬套4进行拔出。

机匣设置有至少一层，可设置有一层、两层或多层。在最内层的机匣侧壁上开设窥视孔7，在各层机匣的侧壁上设置限位槽。因此不管机匣设置有几层，上述热端机匣窥视孔堵头结构均可适用。

如图5所示，作为一种具体的实施方式，本实施例中的机匣设置有两层，分别为内机匣5和外机匣6。窥视孔7开设在内机匣5侧壁上，内机匣5和外机匣6上分别开设有限位槽。需要说明的是，外机匣6上开设的限位槽为通槽。

如图5所示，机匣的外侧壁上还固定设置有安装凸起8，外机匣6的限位槽开设在安装凸起8上。本实施例中的压盖结构包括：盖板2和连接组件。盖板2盖设在限位槽的外部，并对封严衬套4进行约束。连接组件将盖板2与机匣进行固定。具体地，连接组件为螺栓1，盖板2和安装凸起8上分别开设有螺纹孔，通过螺栓1将盖板2安装定位在安装凸起8上。

安装凸起8的螺纹孔内设置有钢丝螺套3，用于盖板的压紧和防止螺栓1松动。

作为一种进一步改进的实施方式，封严衬套4上开设的螺纹盲孔与螺栓相适配，可将拆卸下来的螺栓装入到螺纹盲孔内进行拉拔操作，进而不需要额外采用装置外的特殊工具，使得本装置中的封严衬套4的拆卸更为便捷。

本发明由盖板2、封严衬套4、两个螺栓仅四个零件组成，结构简单，降低了生产成本，并且零件可重复使用，不需要频繁更换零件。

作为一种进一步改进的实施方式，盖板2与封严衬套4为两个单独的零件，盖板2使用与机匣一致的材料，结构简单，精度要求低，加工性好，经济成本低。

如图4和图5所示，热端机匣窥视孔堵头结构在进行安装时，将封严衬套4放入双层机匣的限位槽中，盖上盖板2，按力矩要求拧紧螺栓，使得封严衬套4有效定位于双层机匣的限位槽内。

实施例2

本实施例公开了一种热端机匣窥视孔堵头结构的使用方法，该方法为实施例1的热端机匣窥视孔堵头结构的使用方法，该方法将实施例1的热端机匣窥视孔堵头结构应用于航空发动机的孔探检查过程中，包括热端机匣窥视孔堵头结构对窥视孔7的封堵方法以及热端机匣窥视孔堵头结构的拆卸方法。

热端机匣窥视孔堵头结构对窥视孔7的封堵方法包括以下步骤：

在热态下，封严衬套4的膨胀变形量大于机匣，封严衬套4与限位槽内侧壁过盈配合，对窥视孔7进行封堵，进而机匣内部的液体不会从封严衬套4与限位槽之间的间隙向外泄露。并且封严衬套4与限位槽内侧壁之间的接触面积相对于现有的螺纹堵头的方式更小，有效避免了高温粘结的情况发生。

热端机匣窥视孔堵头结构的拆卸方法包括以下步骤：

在冷态下，封严衬套4的收缩变形量大于机匣，封严衬套4与限位槽内侧壁间隙配合。

打开压盖结构，将限位槽内的封严衬套4取出。具体的步骤为：松开螺栓，将其中一个螺栓拧入封严衬套4的螺纹盲孔，用手轻轻往上提，即可拔出封严衬套4，可方便快速将封严衬套4从机匣中拆卸下来。

在封严衬套4从机匣上拆卸下来后，将孔探仪探头穿过机匣进行观察。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种热端机匣窥视孔堵头结构，其特征在于，包括：

限位槽，所述限位槽开设在机匣侧壁上，所述限位槽与窥视孔(7)同轴心设置且限位槽的内径大于窥视孔(7)的内径；

封严衬套(4)，所述封严衬套(4)位于所述限位槽内部；所述封严衬套(4)的线膨胀系数大于机匣的线膨胀系数，所述封严衬套(4)适于在冷态下与所述限位槽内侧壁间隙配合，所述封严衬套(4)适于在热态下与所述限位槽内侧壁过盈配合；

压盖结构，所述压盖结构可拆卸设置在机匣上；所述压盖结构适于将所述封严衬套(4)限位于所述限位槽内，并对所述封严衬套(4)沿机匣径向向外移动进行约束。

2.根据权利要求1所述的一种热端机匣窥视孔堵头结构，其特征在于，所述封严衬套(4)与限位槽内侧壁相接触的面为圆柱面或球状面。

3.根据权利要求1所述的一种热端机匣窥视孔堵头结构，其特征在于，所述封严衬套(4)的材料为GH4169，机匣的材料为K4163。

4.根据权利要求1所述的一种热端机匣窥视孔堵头结构，其特征在于，所述封严衬套(4)的端部开设有与机匣内腔互不连通的盲孔，以便于通过与所述盲孔配合的插接件将封严衬套(4)拔出。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种热端机匣窥视孔堵头结构，其特征在于，所述机匣设置有至少一层。

6.根据权利要求5所述的一种热端机匣窥视孔堵头结构，其特征在于，所述机匣设置有两层，分别为内机匣(5)和外机匣(6)；所述窥视孔(7)开设在所述内机匣(5)侧壁上，所述内机匣(5)和外机匣(6)上分别开设有限位槽。

7.根据权利要求1所述的一种热端机匣窥视孔堵头结构，其特征在于，所述压盖结构包括：

盖板(2)，所述盖板(2)盖设在所述限位槽的外部并对所述封严衬套(4)进行约束；

连接组件，所述连接组件将所述盖板(2)与机匣进行固定。

8.一种热端机匣窥视孔堵头结构的使用方法，其特征在于，所述方法将权利要求1至7任意一项所述的热端机匣窥视孔堵头结构应用于航空发动机的孔探检查过程中，包括所述热端机匣窥视孔堵头结构对窥视孔(7)的封堵方法以及所述热端机匣窥视孔堵头结构的拆卸方法。

9.根据权利要求8所述的一种热端机匣窥视孔堵头结构的使用方法，其特征在于，所述热端机匣窥视孔堵头结构对窥视孔(7)的封堵方法包括以下步骤：

在热态下，封严衬套(4)的膨胀变形量大于机匣，封严衬套(4)与限位槽内侧壁过盈配合，对窥视孔(7)进行封堵。

10.根据权利要求8所述的一种热端机匣窥视孔堵头结构的使用方法，其特征在于，所述热端机匣窥视孔堵头结构的拆卸方法包括以下步骤：

在冷态下，封严衬套(4)的收缩变形量大于机匣，封严衬套(4)与限位槽内侧壁间隙配合；打开压盖结构，将限位槽内的封严衬套(4)取出。