CN205426497U - 一种航空发动机高空活门试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于试验装置设计技术，具体涉及一种用于航空发动机高空活门试验的装置。一种用于航空发动机高空活门试验装置包括大气环境模拟腔1、轴承腔模拟腔3、抽真空装置4、测量设备2。其中，大气环境模拟腔和轴承腔模拟腔的压力由抽真空装置对模拟腔进行抽真空获得，本实用新型能够高效完成高空活门的试验，可准确获知高空活门的膜盒是否关闭，以及准确测量膜盒的位移量。这种新型实用结构简单，对零件的材料无特殊要求，安装维护方便。

Description

一种航空发动机高空活门试验装置

技术领域

本实用新型属于试验装置构建技术，具体涉及到一种航空发动机高空活门试验装置

背景技术

航空发动机为保证其在整个飞行包线内滑油系统依然能够满足滑油泵进口压力的最低需求，确保滑油供给的顺畅，轴承腔压力需保持不小于某一限定值，同时也不大于某一限定值，为此通常在自由通风系统中设置一关键部件—高空活门。随着发动机飞行高度的变化，高空活门能够感受当地、当时的大气压力，通过活门开度的变化来改变活门的流通面积，从而改变活门的流通阻力，以调节滑油系统内腔压力。目前国内现有发动机高空活门大多测仿国外航空发动机的相关附件而成。准确掌握高空活门完整的空中工作特性对该类高空活门的设计具有指导意义。因此利用相应的试验装置对发动机的高空活门进行试验研究，总结高空活门结构参数与其工作特性的关联性就很有必要。在本实用新型用于航空发动机高空活门试验装置出现之前，国内外尚无相关专门装置进行高空活门的相关试验。

高空活门试验装置结构简单，试验装置的构建主要包含环境压力模拟、位移量测量、压力测量、数据获取四个方面。

实用新型内容

本实用新型的目的是：

提供了一种用于航空发动机高空活门试验装置，有效解决高空活门试验验证的问题。

本实用新型的技术方案是：

一种航空发动机高空活门试验装置，其特征在于，包括大气环境模拟腔(a)、测量设备(b)、轴承模拟腔(c)和抽真空装置(d)；

其中，大气环境模拟腔(a)为密闭腔体，大气环境模拟腔(a)一处与大气相连，安装有真空球阀，用来调节腔内压力；另一处与真空泵相连，管路上安装有真空球阀，用来调节抽气速率；大气环境模拟腔(a)包含抽气管道接口、排气管道接口、腔体盖板、耐油橡胶密封垫、紧固螺栓；管道各连接处采用球头与压紧螺母的密封结构形式；测量设备(b)采用激光位移传感器直接测量膜盒活门的位移量，激光位移传感器安装座为“L”型，传感器固定孔为“一”字型，安装座与轴承腔模拟腔底部靠磁吸座固定在一起，便于调整最佳测量距离；

轴承模拟腔(c)置于大气环境模拟腔(a)内，通过管子引出至大气环境模拟腔外，再利用管子与真空泵相连；轴承模拟腔(c)包含盖板、耐油橡胶密封垫、高空活门转接段、激光位移传感器安装座、引压管、紧固螺栓；高空活门转接段包括焊接在轴承腔模拟腔上的接头、固定高空活门的接头，以及这两者之间的密封垫。

本实用新型的有益效果是：

1)由于本实用新型直接采用激光位移传感器测量位移变化量，避免了电涡流位移传感器在被测物移动中误差大的问题。

2)采用铝合金材料加工膜盒活门引伸段，将引伸段与膜盒活门固定在一起。有效避免了膜盒活门距激光位移传感器较远，因反射角的存在，而产生较大的误差。

3)本实用新型采用内外模拟腔结构方式，既解决了航空发动机典型高空活门的安装，有能够模拟高空活门的工作环境，能够较全面的进行高空活门的各种试验。

4)本实用新型结构简单，零件加工要求不高，且安装维护方便，成本低。

5)本实用新型尺寸较小，在未来还可以和加温或者降温设施相结合，达到模拟高空活门有可能涉及到的温度环境。

附图说明

图1和图2为本发明具体结构示意图；

图3为数据获取阶段原理结构示意图。

图4为典型高空活门的结构形式；

其中，1-支架、2-大气环境模拟腔、3-激光位移传感器安装座、4-高空活门、5-膜盒活门延伸段、6-高空活门转接座、7-大气模拟腔测压组件、8-密封圈、9-高空活门安装座、10-膜盒活门引伸段、11-激光位移传感器、12-轴承腔模拟腔、13-轴承腔模拟腔端盖、14-大气环境模拟腔端盖、15-轴承腔模拟腔转接头、16-轴承腔模拟腔测压组件、17-大气环境模拟腔转接头、18-两腔转接管、19-内外转接头、20-轴承腔模拟腔调压管道、21-轴承腔模拟腔调压真空球阀、22-大气环境模拟腔调压真空球阀、23-真空泵转接头、24-轴承腔模拟腔真空泵、25-大气环境模拟腔调压管道、26-大气环境模拟腔真空泵、27-轴承腔模拟腔排空真空球阀、28-轴承腔模拟腔测压接头Ⅰ、29-大气环境模拟腔排空真空球阀、30-大气环境模拟腔排空管道、31-轴承腔模拟腔测压接头Ⅱ、32-激光位移传感器穿线管内接头、33-激光位移传感器穿线管、34-激光位移传感器穿线管外接头、35-激光位移传感器穿线管堵头、36-测试传感器、37-数据采集模块、38-通讯模块、39-计算机。

具体实施方式

具体实施方式分为结构搭建与动态工作过程两部分进行说明，下面结合附图对本实用新型进行详细说明：

1.结构搭建

参考图2，用于航空发动机高空活门试验的装置结构示意图，其包括轴承腔模拟腔、大气环境模拟腔，两腔采用内外放置方式，采用分散模拟的方法，轴承腔模拟腔与大气环境模拟腔分别采用一台真空泵单独模拟，分别配置压力管道和真空球阀对模拟情况进行控制。

参考图2，所述大气环境模拟装置包括大气环境模拟腔腔体2、大气环境模拟腔测压组件7、大气环境模拟腔转接头15、大气环境模拟腔调压真空球阀20、大气环境模拟腔调压管道23、大气环境模拟腔真空泵26、大气环境模拟腔排空真空球阀29、大气环境模拟腔排空管道30。所述大气环境模拟腔排空真空球阀29和大气环境模拟腔排空管道30通过大气环境模拟腔上的孔与大气环境模拟腔2相通。所述大气环境模拟腔真空泵26通过大气环境模拟腔转接头17、大气环境模拟腔调压真空球阀22、大气环境模拟腔调压管道25与大气环境模拟腔2相通。利用真空泵26对大气环境模拟腔2抽真空，不同的真空度则代表了航空发动机不同的飞行高度。所述轴承腔模拟腔排空真空球阀25位于内外转接头19和轴承腔模拟腔调压真空球阀21之间，在此位置通过三通连接，得到放气旁路。排空管道(调压管道)与真空球阀通过焊接法兰配对，利用螺栓周向连接。所述大气模拟腔测压组件通过大气模拟腔接口与腔内相同。所述大气环境模拟腔2与大气环境模拟腔端盖之间加耐油橡胶作为密封垫，并利用螺栓轴向拧紧，进行密封，保证不泄露。所述轴承腔模拟腔11置于大气环境模拟腔2内，轴承腔模拟腔四周开孔，用于焊接高空活门安装座9、轴承腔模拟腔转接头15、轴承腔模拟腔测压接头Ⅱ31、激光位移传感器穿线管内接头；所述激光位移传感器穿线管堵头中心开圆孔，用于测试线缆穿过。所述轴承腔模拟腔12与轴承腔模拟腔端盖之间加耐油橡胶作为密封垫，周向用螺栓拧紧。所述激光位移传感器安装座3置于轴承腔模拟腔内，并放置于底部，利用磁吸座将两者固定在一起。所述高空活门转接座6与高空活门安装座9通过螺纹连接，高空活门安装座内放置O型密封圈，进行端面密封。所述轴承腔模拟腔测压组件16通过轴承腔模拟腔测压接头Ⅰ28和轴承腔模拟腔测压接头Ⅱ31与轴承腔模拟腔相通。

参考图3，数据获取阶段包含测试传感器36、数据采集模块37、通讯模块38、工作计算机39。所述测试传感器36包含压力传感器和激光位移传感器，所述测试传感器36、数据采集模块37、通讯模块38这三者之间采用普通测试线缆进行连接。所述通讯模块38与计算机39之间采用RS232进行通讯。

2.动态工作过程

典型高空活门的结构形式如图4所示。A腔为密闭容腔，其中充入一定压力的空气或氮气，膜盒的波纹管41预先压缩以保证端头紧度。随着飞行高度的增加，B腔的绝对压力下降，作用于波纹管41的压差增大，则A腔的气体膨胀，使波纹管盖40右移，逐渐关小盘形活门座45上导管的空气出口E，达到一定高度后，盘形活门座45上导管的空气出口E被波纹管盖40堵住。这时盘形活门44开始工作(该活门由压缩弹簧压紧以保证发动机内腔压力恒定)，从发动机流入轴承腔的空气在克服弹簧力经盘形活门座45上的小孔D，进入通大气口43，引出机舱外。

下面结合图2、图3对高空活门的膜盒活门开启关闭试验和高空活门的弹簧活门的开启试验进行说明：

1)关闭大气环境模拟腔排空真空球阀29和轴承腔模拟腔排空真空球阀27，使大气环境模拟腔真空泵26对大气环境模拟腔2抽真空，会引起两模拟腔内的压力P1、P2逐渐降低，当低于某一压力值时，膜盒活门开始动作；随着压力逐渐下降，膜盒活门继续移动，直至达到设计最大位移值，记录整个过程中P1、P2的压力值，以及对应膜盒活门的位移量；

2)当膜盒活门位移达到最大值，即膜盒活门完全关闭，缓慢打开轴承腔模拟腔排空真空球阀27，逐渐增大轴承腔模拟腔内压力(模拟发动机内部空气流入轴承腔)，直至盘形活门44动作(打开)，随后，P2和P1随同下降，当P2降至某一压力值时，盘形活门44再次动作(关闭)。记录整个过程中P1、P2的压力值。

3)关闭真空泵26，缓慢打开大气环境模拟腔排空真空球阀29，逐渐增大P1直至地面大气环境，膜盒活门打开并移动至原始状态。记录下大气模拟腔和轴承腔模拟腔的压力值P1、P2。

通过1)、2)、3)过程，即可获取膜盒活门关闭压力、膜盒活门移动位移和盘形活门44的开启压差。

Claims (1)

1.一种航空发动机高空活门试验装置，其特征在于，包括大气环境模拟腔(a)、测量设备(b)、轴承模拟腔(c)和抽真空装置(d)；

其中，大气环境模拟腔(a)为密闭腔体，大气环境模拟腔(a)一处与大气相连，安装有真空球阀，用来调节腔内压力；另一处与真空泵相连，管路上安装有真空球阀，用来调节抽气速率；大气环境模拟腔(a)包含抽气管道接口、排气管道接口、腔体盖板、耐油橡胶密封垫、紧固螺栓；管道各连接处采用球头与压紧螺母的密封结构形式；测量设备(b)采用激光位移传感器直接测量膜盒活门的位移量，激光位移传感器安装座为“L”型，传感器固定孔为“一”字型，安装座与轴承腔模拟腔底部靠磁吸座固定在一起，便于调整最佳测量距离；

轴承模拟腔(c)置于大气环境模拟腔(a)内，通过管子引出至大气环境模拟腔外，再利用管子与真空泵相连；轴承模拟腔(c)包含盖板、耐油橡胶密封垫、高空活门转接段、激光位移传感器安装座、引压管、紧固螺栓；高空活门转接段包括焊接在轴承腔模拟腔上的接头、固定高空活门的接头，以及这两者之间的密封垫。