CN216894642U - 冷却装置和航空发动机测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种冷却装置和航空发动机测试系统，可以对测试部件的冷却管路提供冷却和保护，避免冷却介质被附近环境加热导致失效。该航空发动机测试系统包括机匣、设置在所述机匣内的测试部件和该冷却装置，所述冷却装置包括用于冷却所述测试部件的部件冷却管路，所述部件冷却管路穿过所述机匣，所述冷却装置还包括外部保护结构、冷却气源和外部冷却管路，所述外部保护结构连接在所述机匣的外侧，并套设在所述部件冷却管路的外部；所述冷却气源设置在所述机匣的外部；所述外部冷却管路包括进气端和出气端，所述进气端与所述冷却气源相连接，所述出气端位于所述外部保护结构的内部。

Description

冷却装置和航空发动机测试系统

技术领域

本实用新型涉及航空发动机测试技术领域，具体涉及一种冷却装置和航空发动机测试系统。

背景技术

在航空发动机测试中，转子的动应力测量是航空发动机的安全性监测的重要参数，转子安全是发动机可靠性的重要保证。动应力测量技术可在试车中真实反映出转子振动变形情况，是保证发动机叶片足够的强度设计的重要依据。国内对于转子动应力测量的信号传输的主要方式是使用滑环装置，滑环装置具有造价便宜，结构简单，技术成熟等优势，广泛用于航空发动机的转子动应力测试的中间传输装置。

由于滑环装置的电气结构具有耐温低、对环境要求严格的特点，采用滑环作为中间传输装置的转子的动应力测量多开展于压气机端，如将滑环装置安装于涡轮端，则需要克服涡轮附近的高温情况，需要对于涡轮端的滑环装置提供相应的冷却方式，但由于冷源多设置在远离涡轮机匣的位置，例如设置在实验室外，冷却管路路径较长，例如超过20m，冷却介质在流动过程中受到附近环境以及涡轮机匣的加热，容易导致温度过高而失效。此外，在某些航空发动机的特种环境试验中，也经常存在由于试验环境温度较高、冷却管路的路径较长，导致冷却介质温升较高的情况，不利于滑环的使用。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本实用新型的背景的理解，因此可包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种冷却装置，可以对测试部件的冷却管路提供冷却和保护，避免冷却介质被附近环境加热导致失效。

为实现所述目的的冷却装置，用于航空发动机的测试系统，所述测试系统包括机匣、设置在所述机匣内的测试部件和所述冷却装置，所述冷却装置包括用于冷却所述测试部件的部件冷却管路，所述部件冷却管路穿过所述机匣，所述冷却装置还包括外部保护结构、冷却气源和外部冷却管路，所述外部保护结构连接在所述机匣的外侧，并套设在所述部件冷却管路的外部；所述冷却气源设置在所述机匣的外部；所述外部冷却管路包括进气端和出气端，所述进气端与所述冷却气源相连接，所述出气端位于所述外部保护结构的内部。

在所述的冷却装置的一个或多个实施方式中，所述外部保护结构的内部设置有挡流结构，所述挡流结构设置在所述外部保护结构的靠近所述机匣的一侧，用于阻挡所述外部保护结构内的冷气，所述挡流结构设置有通孔，所述通孔允许所述部件冷却管路通过。

在所述的冷却装置的一个或多个实施方式中，所述外部冷却管路的所述出气端位于所述外部保护结构的设置有所述挡流结构的部位。

在所述的冷却装置的一个或多个实施方式中，所述外部保护结构的内部还设置有多个支撑结构，多个所述支撑结构沿所述外部保护结构的长度方向间隔设置，每个所述支撑结构包括穿孔、支撑部和开口，所述穿孔设置在所述支撑结构的中部，用于穿设和支撑所述外部冷却管路和所述部件冷却管路，所述支撑部用于支撑在所述外部保护结构的内壁，所述开口设置在所述穿孔和所述外部保护结构的所述内壁之间，用于允许所述外部保护结构内的气体通过。

在所述的冷却装置的一个或多个实施方式中，所述外部冷却管路和所述部件冷却管路在部分长度上由热缩管包裹并固定在一起。

在所述的冷却装置的一个或多个实施方式中，所述部件冷却管路包括部件液冷管路，所述部件液冷管路设置有温度检测装置，所述外部保护结构包括套管和箱体，所述箱体连接在所述套管与所述机匣之间，所述温度检测装置设置在所述箱体内。

在所述的冷却装置的一个或多个实施方式中，所述冷却装置还包括部件冷却腔，所述部件冷却腔设置于所述测试部件的内部或外部，所述部件冷却管路还包括部件气冷管路，所述部件气冷管路与所述冷却气源相连接，所述部件气冷管路、所述箱体分别与所述部件冷却腔相连通，所述箱体设置有排气孔，以供从所述部件冷却腔排入所述箱体的气体通过所述排气孔排出所述箱体。

在所述的冷却装置的一个或多个实施方式中，所述测试部件为滑环，所述冷却装置还包括滑环保护套，所述滑环保护套设置在所述滑环的外侧，并与所述滑环之间形成所述部件冷却腔，所述部件液冷管路与所述滑环的内部相连通。

在所述的冷却装置的一个或多个实施方式中，所述部件液冷管路包括管接头，所述管接头预埋有热电偶。

在所述的冷却装置的一个或多个实施方式中，所述箱体包括围板、第一端盖和第二端盖，所述第一端盖和第二端盖分别可拆卸地连接在所述围板的相对的两端，所述第一端盖和所述第二端盖分别设置有管线孔，所述部件冷却管路通过所述管线孔贯穿所述箱体。

在所述的冷却装置的一个或多个实施方式中，所述围板为矩形框结构，由四块矩形侧板组成，各所述侧板之间可拆卸地连接。

在所述的冷却装置的一个或多个实施方式中，所述测试部件包括线缆，所述线缆穿过所述机匣并向所述机匣的外侧延伸，所述外部保护结构套设在所述线缆的外侧。

本实用新型的另一个目的是提供一种航空发动机测试系统，可以对测试部件的冷却管路提供冷却和保护，避免冷却介质被附近环境加热导致失效。

为实现所述目的的航空发动机测试系统，包括前述的冷却装置。

在所述的航空发动机测试系统的一个或多个实施方式中，所述测试部件为滑环，所述滑环设置在所述航空发动机的涡轮端。

该航空发动机测试系统和冷却装置通过在部件冷却管路的外部套设外部保护结构，并通过外部冷却管路向外部保护结构内充入冷气，可以为部件冷却管路提供有效的冷却和保护，避免部件冷却管路中的冷却介质被附近环境加热导致失效，保证对测试部件的冷却效果，保证测试部件能够正常工作，提高测试部件的寿命。该冷却装置的结构简单，易于制造和安装，成本较低。

附图说明

本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：

图1是航空发动机测试系统的局部示意图。

图2和图3是冷却装置的从不同截面剖开的局部剖视示意图。

图4是冷却装置的移除箱体的一个侧板后的局部示意图。

图5是套管内的气体流向示意图。

图6是部件气冷管路的气体流向示意图。

图7是箱体的移除第一端盖后的示意图。

图8和图9是根据两个不同实施方式的第一端盖的示意图。

图10是沿图3中A-A剖切线剖分的剖视示意图。

图11是沿图3中B-B剖切线剖分的剖视示意图。

图12是挡流结构的示意图。

图13是支撑结构的示意图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本实用新型的保护范围进行限制。需要注意的是，附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。此外，本申请的一个或多个实施方式中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

参照图1，根据本实用新型的一个或多个实施方式的航空发动机测试系统1包括机匣10、设置在机匣10内的测试部件(未图示)和冷却装置2。在一个实施方式中，该测试部件为滑环，设置在航空发动机的涡轮端，用于涡轮端的转子动应力测量，为保证较好的冷却效果，采用液冷和气冷两种冷却方式分别对滑环的不同部位进行冷却。

参照图2至图13，冷却装置2包括部件冷却管路3、外部保护结构4、外部冷却管路5、冷却气源(未图示)和冷却液源(未图示)。冷却气源和冷却液源设置在机匣10的外部。

部件冷却管路3用于冷却滑环，部件冷却管路3包括部件气冷管路31和部件液冷管路32，部件气冷管路31和部件液冷管路32分别与冷却气源和冷却液源相连接，并穿过机匣10。

外部保护结构4连接在机匣10的外侧，并套设在部件冷却管路3的外部，即部件气冷管路31的位于机匣10与冷却气源之间的区段、以及部件液冷管路32的位于机匣10与冷却液源之间的区段从外部保护结构4的内部穿过。外部保护结构4包括第一侧401和第二侧402，第一侧401为靠近冷却气源和冷却液源的一侧，第二侧402为靠近机匣10的一侧。

外部冷却管路5包括进气端(未图示)和出气端51，进气端与冷却气源相连接，出气端51位于外部保护结构4的内部，外部冷却管路5用于向外部保护结构4内充入冷气，以对部件冷却管路3进行冷却，完成换热后的气体从第一侧401排出外部保护结构4。

由此，通过在部件冷却管路3的外部套设外部保护结构4，并通过外部冷却管路5向外部保护结构4内充入冷气，可以为部件冷却管路3提供冷却和保护，避免部件冷却管路3中的冷却介质被附近环境加热导致失效，保证对滑环的冷却效果，保证滑环能够正常工作，提高滑环的寿命。

在本实用新型的描述中，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，也可以是流体连接；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，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

继续参照图2至图13，外部保护结构4包括依次连接的套管41、箱体42和连接座43，箱体42的第一端421与套管41可拆卸地连接，例如通过卡箍45、或螺纹连接、或其他连接方式，箱体42的第二端422通过连接座43可拆卸地连接在机匣10的接口11，例如通过螺栓连接或其他连接方式，以便于装配和拆卸冷却装置2。

箱体42的第一端421和第二端422分别设置有管线孔420，部件冷却管路3通过管线孔420贯穿箱体42。连接座43内设置有连接座孔430，接口11内设置有接口孔(未图示)，连接座孔430与管线孔420和接口孔相连通，部件冷却管路3依次穿过套管41内部、箱体42内部和连接座孔430，继而从接口孔伸入机匣10的内部。

可选地，套管41、外部冷却管路5、以及部件冷却管路3的位于机匣10外的区段采用柔性材料制成，以便于在实验室内进行走线和固定。

部件液冷管路32包括进液管路321和回液管路322，进液管路321用于向滑环内部通入绝缘冷却液，以对滑环的内部结构进行冷却，完成换热后的冷却液通过回液管路322返回冷却液源，从而形成液冷循环回路，冷却液源用于调节冷却液的温度，并提供使冷却液循环流动的动力。

冷却装置2还包括温度检测装置6，温度检测装置6设置在部件液冷管路32，用于检测部件液冷管路32的温度，以判断滑环的冷却情况。温度检测装置6设置在箱体42内，以便于安装，且温度检测装置6的检测位置靠近机匣10，可以准确地判断滑环的冷却情况。例如进液管路321和回液管路322的位于箱体42内的区段分别设置有管接头61，管接头61预埋有热电偶(未图示)，热电偶的引线62连接至试验台(未图示)，从而可以在试验过程中实时监测进液管路321和回液管路322的温度，以对滑环的冷却情况进行实时监测和报警，且结构简单，便于安装。

冷却装置2还包括滑环保护套(未图示)，滑环保护套设置在滑环的外侧，并与滑环之间形成部件冷却腔(未图示)，部件气冷管路31与部件冷却腔相连通，以向部件冷却腔内充入冷气，从滑环的外部对其进行冷却，部件气冷管路31的数量和规格根据冷却需要设计。

箱体42还设置有排气孔423，从部件冷却腔排出的气体通过接口孔、连接座孔430和管线孔420进入箱体42，继而通过排气孔423排出箱体42，从而可以简化冷却管路的结构。可选地，热电偶的引线62利用排气孔423穿出箱体42。

箱体42包括第一端盖424、第二端盖425和围板426，第一端盖424和第二端盖425分别可拆卸地连接在围板426的相对的两端，即第一端盖424和第二端盖425分别设置在箱体42的第一端421和第二端422，第一端盖424和第二端盖425分别设置有前述的管线孔420，第一端盖42与套管41可拆卸地连接，第二端盖425通过连接座43可拆卸地连接在机匣10，从而可以简化箱体42的结构，以便于安装，并可以根据不同的冷却需求，例如冷却管路和排气孔423的数量及尺寸，以及根据线缆的走线需求，更换不同规格的第一端盖424和第二端盖425，从而可以提高冷却装置2的通用性。

可选地，围板426为矩形框结构，由四块矩形侧板427组成，各侧板427之间通过螺栓可拆卸地连接，对应地，第一端盖424的主体部分(即不包括与套管41连接的部分)为矩形板状，第二端盖425的主体部分(即不包括与连接座43连接的部分)为矩形板状，第一端盖424和第二端盖425分别与各侧板427通过螺栓可拆卸地连接，从而可以简化箱体2的结构，以便于制造和装配，并便于安装温度检测装置6。

可选地，套管41的内部设置有挡流结构44，挡流结构44设置在外部保护结构4的第二侧402，即位于套管41的靠近箱体42的一端。挡流结构44用于阻挡外部保护结构4内的冷气，以避免外部保护结构4内的冷气进入箱体42和机匣10。挡流结构44设置有多个通孔441，通孔441用于允许部件冷却管路3通过，各通孔441分别与对应的管路之间密封连接或紧密贴合。例如挡流结构44为盘状结构，采用耐高温橡胶制成，由设置在套管41外部的卡箍45卡紧固定，并与套管41的内壁紧密贴合，各通孔441分别贴紧对应的管路的外壁。

可选地，外部冷却管路5的出气端51靠近挡流结构44，从出气端51流出的冷气被挡流结构44阻挡后，从外部冷却管路5的外侧反向流回外部保护结构4的第一侧401，从而可以在外部冷却管路5的内部、以及外部冷却管路5与套管41之间形成双层冷却流道，进一步提高对部件冷却管路3的冷却效果。

可选地，套管41的内部设置有多个支撑结构46，多个支撑结构46沿套管41的长度方向间隔设置，每个支撑结构46包括穿孔461、支撑部462和开口463，穿孔461设置在支撑结构46的中部，用于穿设和支撑部件冷却管路3和外部冷却管路5，支撑部462用于支撑在套管41的内壁，开口463设置在穿孔461和套管41的内壁之间，用于允许套管41内的气体通过。

例如支撑结构46采用硬质工程塑料制成，中部具有环状结构460，环状结构460的内孔提供穿孔461，环状结构460的外壁沿周向设置有多个支撑部462，每个支撑部462沿环状结构460的径向方向延伸，相邻的支撑部462之间形成开口463。

由此，多个支撑结构46可以使部件冷却管路3和外部冷却管路5与套管41之间保持一定的间隙，以避免由于套管41外部的气压变化导致套管41缩紧，进而影响对部件冷却管路3的保护和冷却效果。

可选地，部件冷却管路3和外部冷却管路5在部分长度上由热缩管47包裹，通过热缩管47缩紧将部件冷却管路3和外部冷却管路5固定在一起，可以便于将部件冷却管路3和外部冷却管路5插入支撑结构46的穿孔461。在另一个实施方式中，部件冷却管路3和外部冷却管路5通过胶带缠绕固定在一起。

可选地，滑环的线缆(未图示)穿过机匣10并从外部保护结构4的内部穿过，从而可以通过外部保护结构4及其内部的冷气对滑环的线缆提供冷却和保护，避免由于引线路径过长或环境温度过高导致线缆损坏，保证信号传输的稳定性和准确性。滑环的线缆在外部保护结构4内的走线方式与部件冷却管路3在外部保护结构4内的走线方式相近，并对应设计挡流结构44的通孔441、箱体42的管线孔420、连接座43的连接座孔430等的数量或/和尺寸。

在另一些实施方式中，该测试部件为机匣10内部的其他部件，根据冷却需求，对该测试部件的冷却可以同时采用液冷和气冷两种方式、或仅采用气冷方式、或仅采用液冷方式，并对应调整冷却装置2的结构，例如当采用气冷方式时，对应的部件冷却腔可以设置在该测试部件的内部或外部，当不采用液冷方式时，可以不设置箱体42，等等。

该航空发动机测试系统1和冷却装置2通过在部件冷却管路3的外部套设外部保护结构4，并通过外部冷却管路5向外部保护结构4内充入冷气，可以为部件冷却管路3提供有效的冷却和保护，避免部件冷却管路3中的冷却介质被附近环境加热导致失效，保证对测试部件的冷却效果，保证测试部件能够正常工作，提高测试部件的寿命，不但适用于涡轮端的转子动应力测量，也适用于其他环境温度较高和/或引线路径较长的试验中。该冷却装置2的结构简单，易于制造和安装，成本较低。

本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (14)

1.冷却装置，用于航空发动机的测试系统，所述测试系统包括机匣和设置在所述机匣内的测试部件，所述冷却装置包括用于冷却所述测试部件的部件冷却管路，所述部件冷却管路穿过所述机匣，其特征在于，所述冷却装置还包括：

外部保护结构，连接在所述机匣的外侧，并套设在所述部件冷却管路的外部；

冷却气源，设置在所述机匣的外部；和

外部冷却管路，包括进气端和出气端，所述进气端与所述冷却气源相连接，所述出气端位于所述外部保护结构的内部。

2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述外部保护结构的内部设置有挡流结构，所述挡流结构设置在所述外部保护结构的靠近所述机匣的一侧，用于阻挡所述外部保护结构内的冷气，所述挡流结构设置有通孔，所述通孔允许所述部件冷却管路通过。

3.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，所述外部冷却管路的所述出气端位于所述外部保护结构的设置有所述挡流结构的部位。

4.如权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述外部保护结构的内部还设置有多个支撑结构，多个所述支撑结构沿所述外部保护结构的长度方向间隔设置，每个所述支撑结构包括穿孔、支撑部和开口，所述穿孔设置在所述支撑结构的中部，用于穿设和支撑所述外部冷却管路和所述部件冷却管路，所述支撑部用于支撑在所述外部保护结构的内壁，所述开口设置在所述穿孔和所述外部保护结构的所述内壁之间，用于允许所述外部保护结构内的气体通过。

5.如权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，所述外部冷却管路和所述部件冷却管路在部分长度上由热缩管包裹并固定在一起。

6.如权利要求1至5中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述部件冷却管路包括部件液冷管路，所述部件液冷管路设置有温度检测装置，所述外部保护结构包括套管和箱体，所述箱体连接在所述套管与所述机匣之间，所述温度检测装置设置在所述箱体内。

7.如权利要求6所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置还包括部件冷却腔，所述部件冷却腔设置于所述测试部件的内部或外部，所述部件冷却管路还包括部件气冷管路，所述部件气冷管路与所述冷却气源相连接，所述部件气冷管路、所述箱体分别与所述部件冷却腔相连通，所述箱体设置有排气孔，以供从所述部件冷却腔排入所述箱体的气体通过所述排气孔排出所述箱体。

8.如权利要求7所述的冷却装置，其特征在于，所述测试部件为滑环，所述冷却装置还包括滑环保护套，所述滑环保护套设置在所述滑环的外侧，并与所述滑环之间形成所述部件冷却腔，所述部件液冷管路与所述滑环的内部相连通。

9.如权利要求6所述的冷却装置，其特征在于，所述部件液冷管路包括管接头，所述管接头预埋有热电偶。

10.如权利要求6所述的冷却装置，其特征在于，所述箱体包括围板、第一端盖和第二端盖，所述第一端盖和第二端盖分别可拆卸地连接在所述围板的相对的两端，所述第一端盖和所述第二端盖分别设置有管线孔，所述部件冷却管路通过所述管线孔贯穿所述箱体。

11.如权利要求10所述的冷却装置，其特征在于，所述围板为矩形框结构，由四块矩形侧板组成，各所述侧板之间可拆卸地连接。

12.如权利要求1至5中任一项所述的冷却装置，其特征在于，所述测试部件包括线缆，所述线缆穿过所述机匣并向所述机匣的外侧延伸，所述外部保护结构套设在所述线缆的外侧。

13.航空发动机测试系统，其特征在于，包括如权利要求1至12中任一项所述的冷却装置。

14.如权利要求13所述的航空发动机测试系统，其特征在于，所述测试部件为滑环，所述滑环设置在所述航空发动机的涡轮端。

Images