CN116677496B - 通过压力调节的自动化放引气机构及压气机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通过压力调节的自动化放引气机构及压气机，包括：引气外环，内壁具有锥形段，且沿竖直方向朝下锥形段的直径逐渐减小；引气内环，设置在引气外环的顶部并与引气外环连接；可移动盖板，能够与锥形段密封配合，且可移动盖板能够相对于锥形段滑动；放气管组件，设置在引气外环和引气内环的中心处，且放气管组件沿竖直方向贯穿引气内环、可移动盖板和引气外环；多个定位连接螺栓，沿放气管组件呈中心对称设置，多个定位连接螺栓沿竖直方向贯穿引气内环、可移动盖板和引气外环。通过流道压力变化进行引气流量的自动化调节，取消额外控制动力实现机构的轻质化设计，改变锥面角度与截面形状实现不同流量的控制。

Description

通过压力调节的自动化放引气机构及压气机

技术领域

本说明书涉及航空发动机技术领域，具体涉及一种通过压力调节的自动化放引气机构及压气机。

背景技术

压气机级间引气，主要用于轴承封严、涡轮冷却以及发动机进口防冰等，是发动机安全工作的基本保障。常规的总体引气要求，一般是引或不引两个需求，利用引气级静子叶片与转子叶片间的间隙，开设环形槽，通过集气管引向需求标的即可。然而随着发动机技术的不断发展，引气需求已经从引气/不引气过程，发展到需要随着发动机的工作状态引气量大小要随之改变的过程。为了满足对引气量进行精准控制，需要对引气管进行阀门控制，目前在引气量较大的时候，阀门控制结构尺寸过大，不满足发动机重量及外廓尺寸的限制要求,同时现有结构均依靠外部动力进行机构购置,但压气机部件拥有气压动力的优势,具备压力平衡控制的天然优势,能够在不增加额外控制系统的前提下开展放引气设计,这种机构在日益提高的推重比要求的前提下显得格外重要。

面对变循环涡轮发动机及空天高速涡轮发动机等需要进行大流量引气需求的发动机，如何能够在最小空间、不影响外廓结构尺寸的情况下，能够在工作状态进行引气量准确调节的结构形式成为发展必需。

发明内容

有鉴于此，本说明书实施例提供一种通过压力调节的自动化放引气机构及压气机，以实现不增加额外控制系统的前提下开展放引气的目的。

本发明的技术方案为：一种通过压力调节的自动化放引气机构，包括：引气外环，内壁具有锥形段，且沿竖直方向朝下锥形段的直径逐渐减小；引气内环，设置在引气外环的顶部并与引气外环连接；可移动盖板，能够与锥形段密封配合，且可移动盖板能够相对于锥形段滑动；放气管组件，设置在引气外环和引气内环的中心处，且放气管组件沿竖直方向贯穿引气内环、可移动盖板和引气外环；多个定位连接螺栓，沿放气管组件呈中心对称设置，多个定位连接螺栓沿竖直方向贯穿引气内环、可移动盖板和引气外环。

进一步地，每个定位连接螺栓外均套设有密封圈和弹性控制组件，弹性控制组件的两端分别与引气内环和可移动盖板抵接，密封圈设置在弹性控制组件的内侧。

进一步地，引气外环沿竖直方向设置有多个自适应转轴，自适应转轴的一端置于引气外环的上端外部，引气内环的外周设置有多个沿竖直方向设置的柱形开口槽，多个自适应转轴与多个柱形开口槽一一对应卡接配合。

进一步地，柱形开口槽的内径大于自适应转轴的外径。

进一步地，每个自适应转轴的一端设置有滚珠，滚珠能够与引气外环的上端卡接。

进一步地，每个自适应转轴的另一端与引气外环的下端面之间设置有可封严止动卡圈。

进一步地，放气管组件包括套管、上放气管和下放气管，上放气管与套管的上端螺纹连接，下放气管与套管的下端螺纹连接。

进一步地，上放气管和下放气管之间形成锥形容纳空间，锥形容纳空间沿竖直方向直径逐渐减小，放气管组件还包括锥形的单向止逆塞，单向止逆塞设置在容纳空间中并能够沿竖直方向相对于容纳空间滑动。

进一步地，单向止逆塞为热感材料或者压感材料制成。

本发明还提供了一种压气机，包括上述通过压力调节的自动化放引气机构。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：通过流道压力变化进行引气流量的自动化调节，取消额外控制动力实现机构的轻质化设计，改变锥面角度与截面形状实现不同流量的控制。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明实施例的剖视结构示意图；

图2是本发明实施例中三维结构示意图；

图3是本发明实施例中的具体放大图；

图4是本发明实施例单向止逆塞线膨胀系数与温度关系示意图。

图中附图标记：1、引气外环；101、上放气管；102、下放气管；103、套管；2、引气内环；3、可移动盖板；4、定位连接螺栓；5、密封圈；6、定心支架；7、弹性控制组件；8、自适应转轴；9、可封严止动卡圈；10、放气管组件；11、单向止逆塞；12、定位块；13、滚珠。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

如图1至图3所示，一种通过压力调节的自动化放引气机构，包括引气外环1、引气内环2、可移动盖板3、放气管组件10和多个定位连接螺栓4。引气外环1的内壁具有锥形段，且沿竖直方向朝下锥形段的直径逐渐减小；引气内环2的设置在引气外环1的顶部并与引气外环1连接；可移动盖板3能够与锥形段密封配合，且可移动盖板3能够相对于锥形段滑动；放气管组件10设置在引气外环1和引气内环2的中心处，且放气管组件10沿竖直方向贯穿引气内环2、可移动盖板3和引气外环1；多个定位连接螺栓4沿放气管组件10呈中心对称设置，多个定位连接螺栓4沿竖直方向贯穿引气内环2、可移动盖板3和引气外环1。

通过流道压力变化进行引气流量的自动化调节，取消额外控制动力实现机构的轻质化设计，改变锥面角度与截面形状实现不同流量的控制。

具体地，每个定位连接螺栓4外均套设有密封圈5和弹性控制组件7，弹性控制组件7的两端分别与引气内环2和可移动盖板3抵接，密封圈5设置在弹性控制组件7的内侧。

本发明实施例中弹性控制组件7包含与压力线性匹配的弹簧元件、弹性环框架和压力梯度止动面。用于对可移动盖板3进行支撑。

引气外环1沿竖直方向设置有多个自适应转轴8，自适应转轴8的一端置于引气外环1的上端外部，引气内环2的外周设置有多个沿竖直方向设置的柱形开口槽，多个自适应转轴8与多个柱形开口槽一一对应卡接配合。自适应转轴8连接引气外环1和引气内环2，实现引气外环1与引气内环2的相对周向运动避免机构发生卡滞。

柱形开口槽的内径大于自适应转轴8的外径，采用如上结构目的是为了自适应转轴8能够在柱形开口槽内实现机构的自适应。

如图3所示，每个自适应转轴8的一端设置有滚珠13，滚珠13能够与引气外环1的上端卡接。滚珠13用于引气外环1与引气内环2的定位，防止引气内环2脱落。

其中，引气外环1的外表面设计螺纹实现与压气机机匣的连接，实现通过压力调节的自动化放引气机构的装配。内表面均布设计圆柱形凹槽实现与自适应转轴8的连接，内表面设计球窝用于装配滚珠13，外径、内径、高度尺寸根据引气量及布局数量确定。

引气内环2的外表面设计圆柱形凹槽实现与自适应转轴8的连接，外表面设计球窝及滑槽，实现滚珠13的装配，内表面设计锥面，上端面设计一体式盖板与可移动盖板3形成集气腔，并在出气口处设计止口与法兰边实现与外部引气管路连接，引气内环2与可移动盖板3配合形成压力控制腔。可移动盖板3实现压力控制腔和集气腔的隔离，以达到流量调节的目的。

每个自适应转轴8的另一端与引气外环1的下端面之间设置有可封严止动卡圈9。可封严止动卡圈9防止自适应转轴8脱出，同时实现引气外环1和引气内环2装配间隙的密封。

如图1所示，放气管组件10包括套管103、上放气管101和下放气管102，上放气管101与套管103的上端螺纹连接，下放气管102与套管103的下端螺纹连接。

上放气管101和下放气管102之间形成锥形容纳空间，锥形容纳空间沿竖直方向直径逐渐减小，放气管组件10还包括锥形的单向止逆塞11，单向止逆塞11设置在容纳空间中并能够沿竖直方向相对于容纳空间滑动。

上放气管101上端带环形定位槽实现定位下端为带止口结构方便装配的基础上保证密封。下放气管102上端为螺纹结构用于与可移动盖板3的装配连接，下端内表面设计止口防止单向止逆塞11脱落。上放气管101和下放气管102内径尺寸需进行设计，主要考虑单向止逆塞11的运动顺滑。

单向止逆塞11为热感材料或者压感材料制成。热感材料或者压感材料选用线膨胀系数在需要温度范围内差异较大的金属或非金属元件，实现快速引气或持续密封的补偿设计，保证引气需求及试验安全。单向止逆塞11选用的材料线膨胀系数与温度关系参照图4所示。

需要说明的是，定心支架6用于实现放气管组件10与引气内环2的同心装配，定心支架6设计不少于三处的调整杆，一处与定位块12连接实现定位，一处装配于引气内环2上表面的垂直槽内实现定心支架6的圆周运动限位，其余为自由连接。

定位块12用于引气内环2与定心支架6的定位，保证放气管组件10与引气内环2同心设计。

本发明实施例还提供了一种压气机，包括上述通过压力调节的自动化放引气机构。

本发明减少外部控制装置减少由于液压、电子元件的响应因素导致的机构的不同步，有利于压气机气流稳定。

同时本发明提出了多种截面形状，实现不同引气量调节的需求，环面间隙的调整减小了阀门机构的外廓尺寸，降低机构设计对原有机匣尺寸的影响，降低测试改装成本。

在引气腔压力变换的前提下，相应的弹性控制组件7产生响应，在设计的压力、弹力下，弹簧产生弹性形变，可移动盖板3产生竖直方向的位移，向上移动形成环面间隙气动放气，向下运动实现封严，控制单向止逆塞11的材料膨胀系数调整在压力未达设计点状态特殊温度下需引气的功能实现。

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权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种通过压力调节的自动化放引气机构，其特征在于，包括：

引气外环（1），内壁具有锥形段，且沿竖直方向朝下所述锥形段的直径逐渐减小；

引气内环（2），设置在引气外环（1）的顶部并与引气外环（1）连接；

可移动盖板（3），能够与所述锥形段密封配合，且可移动盖板（3）能够相对于所述锥形段滑动；

放气管组件（10），设置在引气外环（1）和引气内环（2）的中心处，且放气管组件（10）沿竖直方向贯穿引气内环（2）、可移动盖板（3）和引气外环（1）；

多个定位连接螺栓（4），沿放气管组件（10）呈中心对称设置，多个定位连接螺栓（4）沿竖直方向贯穿引气内环（2）、可移动盖板（3）和引气外环（1）。

2.根据权利要求1所述的通过压力调节的自动化放引气机构，其特征在于，每个定位连接螺栓（4）外均套设有密封圈（5）和弹性控制组件（7），弹性控制组件（7）的两端分别与引气内环（2）和可移动盖板（3）抵接，密封圈（5）设置在弹性控制组件（7）的内侧。

3.根据权利要求1所述的通过压力调节的自动化放引气机构，其特征在于，引气外环（1）沿竖直方向设置有多个自适应转轴（8），自适应转轴（8）的一端置于引气外环（1）的上端外部，引气内环（2）的外周设置有多个沿竖直方向设置的柱形开口槽，多个自适应转轴（8）与多个所述柱形开口槽一一对应卡接配合。

4.根据权利要求3所述的通过压力调节的自动化放引气机构，其特征在于，柱形开口槽的内径大于自适应转轴（8）的外径。

5.根据权利要求3所述的通过压力调节的自动化放引气机构，其特征在于，每个自适应转轴（8）的一端设置有滚珠（13），滚珠（13）能够与引气外环（1）的上端卡接。

6.根据权利要求3所述的通过压力调节的自动化放引气机构，其特征在于，每个自适应转轴（8）的另一端与引气外环（1）的下端面之间设置有可封严止动卡圈（9）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的通过压力调节的自动化放引气机构，其特征在于，放气管组件（10）包括套管（103）、上放气管（101）和下放气管（102），上放气管（101）与套管（103）的上端螺纹连接，下放气管（102）与套管（103）的下端螺纹连接。

8.根据权利要求7所述的通过压力调节的自动化放引气机构，其特征在于，上放气管（101）和下放气管（102）之间形成锥形容纳空间，所述锥形容纳空间沿竖直向下方向直径逐渐减小，放气管组件（10）还包括锥形的单向止逆塞（11），单向止逆塞（11）设置在所述容纳空间中并能够沿竖直方向相对于所述容纳空间滑动。

9.根据权利要求8所述的通过压力调节的自动化放引气机构，其特征在于，单向止逆塞（11）为热感材料或者压感材料制成。

10.一种压气机，包括通过压力调节的自动化放引气机构，其特征在于，所述通过压力调节的自动化放引气机构为权利要求1至9中任一项所述的通过压力调节的自动化放引气机构。