CN217466228U - 一种压力平衡式非接触式连接机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种压力平衡式非接触式连接机构，包括内筒和外筒，内筒包括一体连接的第一连接段和第一套接段，外筒包括一体连接的第二连接段和第二套接段，内筒的第一套接段间隙配合的套设在外筒的第二套接段内并与第二套接段迷宫密封；第一套接段的外侧壁上和/或第二套接段的内侧壁上设有平衡腔，平衡腔与第一套接段和第二套接段之间的间隙连通。本实用新型通过在第一套接段和/或第二套接段上开设平衡腔，可在平衡腔中引入平衡气，在平衡腔内达到压力平衡，试验时控制平衡腔内的平衡压力与内筒内的介质来流压力之差达到最小，从而使漏气量最少。理论上，如果平衡气的压力和内筒内的介质来流压力保持一致，则能够使得内筒内介质泄漏量为零。

Description

一种压力平衡式非接触式连接机构

技术领域

本实用新型涉及连接结构相关技术领域，具体涉及一种压力平衡式非接触式连接机构。

背景技术

由于被试产品(例如发动机)需要测量其工作时产生的推力，因此，进气管道与被试产品之间的连接方式一般采用柔性连接。柔性连接的形式主要有下述几种：波纹管连接、填料方式连接和非接触式连接。波纹管连接存在以下缺点：引入附加力大，且不同试验状态点引入的附加力值不同。填料方式连接存在以下缺点：使用寿命差，多次使用后填料需要更换，并且也存在附加力。非接触式密封连接存在以下缺点：存在介质泄漏，安装要求高。

非接触式密封连接，即迷宫密封的形式，是利用流体流经一系列节流间隙与膨胀空腔组成的通道，使工作介质产生节流效应，以限制泄漏的非接触式动密封。密封高压侧的压力P1通过迷宫的分隔室而降压，最后达到外部环境压力P2，总压力能的损耗表现为全部压力的损失。当压力为P1的气体到达第一个节流片时，对于迷宫间隙，气体必须经过三个区域，在第一个区域中气体产生加速度并达到其最高速度，在第二个区域中气体膨胀、减速，并扩散为湍流，产生很大摩擦。气体最后在降低的压力下，以较低的速度充满第三个区域。依次类推，气体在多个分隔室中，逐个降压，直到压力降低到外部环境压力。

非接触式密封连接在发动机直连式试车台中，有过具体的应用。现有的密封机构的结构件加工精度要求高，装配比较困难。特别是在试车台领域，管道存在高压、高速的气体流动，导致管道会有振动或者位移。如果迷宫间隙过小，试验时会发生迷宫结构件之间的剐蹭，产生接触附加力，严重影响被试件的测力精度，甚至导致测力失败。如果迷宫间隙过大，则会导致泄漏量增大，影响被试件的压力、流量模拟精度，也会导致试验时参数误差较大。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术存在技术问题的一种或几种，提供了一种压力平衡式非接触式连接机构。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种压力平衡式非接触式连接机构，包括内筒和外筒，所述内筒包括一体连接的第一连接段和第一套接段，所述外筒包括一体连接的第二连接段和第二套接段，所述内筒的第一套接段间隙配合的套设在所述外筒的第二套接段内并与第二套接段迷宫密封；所述第一套接段的外侧壁上和/或所述第二套接段的内侧壁上设有平衡腔，所述平衡腔与所述第一套接段和第二套接段之间的间隙连通。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的非接触式连接机构，通过在第一套接段和/或第二套接段上开设平衡腔，可以在平衡腔中引入平衡气，在平衡腔内达到压力平衡，试验时控制平衡腔内的平衡压力与内筒内的介质来流压力之差达到最小，从而使漏气量最少。理论上，如果平衡气的压力和内筒内的介质来流压力保持一致，则能够使得内筒内介质的泄漏量为零。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述平衡腔呈与所述内筒和外筒同轴布置的环形腔体结构。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用环形腔体结构，容易控制内筒和外筒之间的压力平衡。

进一步，所述平衡腔位于所述第一套接段或/和第二套接段轴向的中间位置。

采用上述进一步方案的有益效果是：将平衡腔设置在中间位置，方便外筒和内筒之间压力的平衡稳定。

进一步，所述第二套接段的外侧壁上开设有与所述平衡腔连通的平衡器接口，所述平衡器接口上连接有接头组件。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置平衡器接口以及连接在平衡器接口上的接头组件，便于向平衡腔内通入平衡气。

进一步，所述外筒的第二连接段内侧壁上设有环形凸台，所述环形凸台的内侧壁与所述内筒的内侧壁平齐。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过将环形凸台的内侧壁与内筒的内侧壁平齐，有利于介质来流的稳定流动，避免产生湍流等。

进一步，所述环形凸台与所述第一套接段的自由端端面之间预留有进气间隔；所述外筒上邻近所述进气间隔的位置开设有泄压孔。

采用上述进一步方案的有益效果是：有利于向内筒和外筒之间间隔中渗入介质气体，有利于与平衡气形成稳定的平衡状态。

进一步，所述第一连接段的自由端设有第一连接法兰盘，所述第二连接段的自由端设有第二连接法兰盘。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置第一连接法兰盘和第二连接法兰盘，便于与发动机和试验台架等进行连接固定。

进一步，所述内筒的外侧壁上设有定位装置，所述第二套接段的自由端被限位在所述定位装置内。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置定位装置，便于内筒和外筒进行组装，有利于使内筒和外筒之间的间隔保持均匀一致。

进一步，所述定位装置上开设有一圈环形限位槽，所述第二套接段的自由端被活动限位在所述环形限位槽内。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置环形限位槽，便于将第二套接段限位在环形限位槽内。

进一步，所述定位装置包括两个半圆形的定位块，两个半圆形的定位块对接后形成一个环形的定位环。

采用上述进一步方案的有益效果是：便于定位装置在内筒上安装固定。

附图说明

图1为本实用新型压力平衡式非接触式连接机构的内部结构示意图；

图2为本实用新型内筒的结构示意图；

图3为本实用新型外筒的结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、内筒；11、第一连接段；12、第一套接段；13、第一连接法兰盘；14、第一平衡腔；

2、外筒；21、第二连接段；22、第二套接段；23、第二连接法兰盘；24、环形凸台；25、进气间隔；26、第二平衡腔；27、泄压孔；

3、定位装置；31、环形限位槽；

4、环形密封齿；

5、接头组件。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1～图3所示，本实施例的一种压力平衡式非接触式连接机构，包括内筒1和外筒2，所述内筒1包括一体连接的第一连接段11和第一套接段12，所述外筒2包括一体连接的第二连接段21和第二套接段22，所述内筒1的第一套接段12间隙配合的套设在所述外筒2的第二套接段22内并与第二套接段22迷宫密封；所述第一套接段12的外侧壁上和/或所述第二套接段22的内侧壁上设有平衡腔，所述平衡腔与所述第一套接段12和第二套接段22之间的间隙连通。

如图1所示，本实施例的“迷宫密封”采用现有技术实现，具体为，所述第一套接段12的外侧壁上或/和所述第二套接段22的内侧壁上设有多个间隔排布的环形密封齿4。

如图1～图3所示，本实施例的一个优选方案为，所述内筒1的第一套接段12的外侧壁上设有第一平衡腔14，所述外筒2的第二套接段22的内侧壁上设有第二平衡腔26，所述第一平衡腔14和第二平衡腔26对应布置。

如图2所示，本实施例的一个可选方案为，所述内筒1的第一套接段12的外侧壁上设有第一平衡腔14，所述外筒2的第二套接段22的内侧壁上不设平衡腔。

如图3所示，本实施例的另一个可选方案为，所述内筒1的第一套接段12的外侧壁上不设有平衡腔，所述外筒2的第二套接段22的内侧壁上设有第二平衡腔26。

如图1～图3所示，本实施例的所述平衡腔呈与所述内筒1和外筒2同轴布置的环形腔体结构。采用环形腔体结构，容易控制内筒和外筒之间的压力平衡。

如图1～图3所示，本实施例的所述平衡腔位于所述第一套接段12或/和第二套接段22轴向的中间位置。将平衡腔设置在中间位置，方便外筒和内筒之间压力的平衡稳定。

如图1所示，本实施例的所述第二套接段22的外侧壁上开设有与所述平衡腔连通的平衡器接口，所述平衡器接口上连接有接头组件5。通过设置平衡器接口以及连接在平衡器接口上的接头组件，便于向平衡腔内通入平衡气。

如图1和图3所示，本实施例的所述外筒2的第二连接段21内侧壁上设有环形凸台24，所述环形凸台24的内侧壁与所述内筒1的内侧壁平齐。通过将环形凸台的内侧壁与内筒的内侧壁平齐，有利于介质来流的稳定流动，避免产生湍流等。

如图1所示，本实施例的所述环形凸台24与所述第一套接段12的自由端端面之间预留有进气间隔25；所述外筒2上邻近所述进气间隔25的位置开设有泄压孔27。有利于向内筒和外筒之间间隔中渗入介质气体，有利于与平衡气形成稳定的平衡状态。

如图1～图3所示，本实施例的所述第一连接段11的自由端设有第一连接法兰盘13，所述第二连接段21的自由端设有第二连接法兰盘23。通过设置第一连接法兰盘和第二连接法兰盘，便于与发动机和试验台架等进行连接固定。

如图1所示，本实施例的所述内筒1的外侧壁上设有定位装置3，所述第二套接段22的自由端被限位在所述定位装置3内。通过设置定位装置，便于内筒和外筒进行组装，有利于使内筒和外筒之间的间隔保持均匀一致。

如图1所示，本实施例的所述定位装置3上开设有一圈环形限位槽31，所述第二套接段22的自由端被活动限位在所述环形限位槽31内。通过设置环形限位槽，便于将第二套接段限位在环形限位槽内。

如图1所示，本实施例的所述定位装置3包括两个半圆形的定位块，两个半圆形的定位块对接后形成一个环形的定位环。便于定位装置在内筒上安装固定。

本实施例的内筒和外筒都为整体加工件，材料可以选用不锈钢材料。

本实施例的非接触式连接机构的工作原理为，由于外筒上开设有与平衡腔连通的平衡器接口，并在外筒或/和内筒上开设平衡腔，通过平衡气的引入，在平衡腔内达到压力平衡。试验时，内筒通过第一连接法兰盘与试验台上游设备连接，外筒通过第二连接法兰盘与发动机连接，在内筒上安装定位装置，用于内筒和外筒套接间隙的定位，保证间隙均匀，安装后可将定位装置拆除。内筒和外筒之间通过迷宫密封使上游设备与发动机的结构连接形成非接触密封连接，使试验台架处于无外力约束的理想自由状态。另外迷宫密封还起到补偿管路冷热变形的作用。通过控制平衡压力、来流压力之差Δp＝p₂-p₁，使Δp最小，从而使漏气量最少。理论上，如果平衡气的压力和管道内介质压力保持一致，则能使得管道内介质的泄漏量为零。

本实施例的非接触式连接机构，通过在第一套接段和/或第二套接段上开设平衡腔，可以在平衡腔中引入平衡气，在平衡腔内达到压力平衡，试验时控制平衡腔内的平衡压力与内筒内的介质来流压力之差达到最小，从而使漏气量最少。理论上，如果平衡气的压力和内筒内的介质来流压力保持一致，则能够使得内筒内介质的泄漏量为零。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种压力平衡式非接触式连接机构，其特征在于，包括内筒和外筒，所述内筒包括一体连接的第一连接段和第一套接段，所述外筒包括一体连接的第二连接段和第二套接段，所述内筒的第一套接段间隙配合的套设在所述外筒的第二套接段内并与第二套接段迷宫密封；所述第一套接段的外侧壁上和/或所述第二套接段的内侧壁上设有平衡腔，所述平衡腔与所述第一套接段和第二套接段之间的间隙连通。

2.根据权利要求1所述一种压力平衡式非接触式连接机构，其特征在于，所述平衡腔呈与所述内筒和外筒同轴布置的环形腔体结构。

3.根据权利要求1所述一种压力平衡式非接触式连接机构，其特征在于，所述平衡腔位于所述第一套接段或/和第二套接段轴向的中间位置。

4.根据权利要求1所述一种压力平衡式非接触式连接机构，其特征在于，所述第二套接段的外侧壁上开设有与所述平衡腔连通的平衡器接口，所述平衡器接口上连接有接头组件。

5.根据权利要求1所述一种压力平衡式非接触式连接机构，其特征在于，所述外筒的第二连接段内侧壁上设有环形凸台，所述环形凸台的内侧壁与所述内筒的内侧壁平齐。

6.根据权利要求5所述一种压力平衡式非接触式连接机构，其特征在于，所述环形凸台与所述第一套接段的自由端端面之间预留有进气间隔；所述外筒上邻近所述进气间隔的位置开设有泄压孔。

7.根据权利要求1所述一种压力平衡式非接触式连接机构，其特征在于，所述第一连接段的自由端设有第一连接法兰盘，所述第二连接段的自由端设有第二连接法兰盘。

8.根据权利要求1所述一种压力平衡式非接触式连接机构，其特征在于，所述内筒的外侧壁上设有定位装置，所述第二套接段的自由端被限位在所述定位装置内。

9.根据权利要求8所述一种压力平衡式非接触式连接机构，其特征在于，所述定位装置上开设有一圈环形限位槽，所述第二套接段的自由端被活动限位在所述环形限位槽内。

10.根据权利要求8所述一种压力平衡式非接触式连接机构，其特征在于，所述定位装置包括两个半圆形的定位块，两个半圆形的定位块对接后形成一个环形的定位环。

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