RU155511U1 - Устройство с пневматическим приводом затворов для герметизации входного трубопровода термобарокамеры высотного стенда для испытания турбореактивных двигателей - Google Patents

Abstract

1. Устройство с пневматическим приводом затворов для герметизации входного трубопровода термобарокамеры высотного стенда для испытания турбореактивных двигателей, содержащее стендовую перегородку, установленную между внешним и внутренним ресиверами подвода воздуха в термобарокамеру, стационарный фланцевый конус, имеющий наружный и внутренний фланцы и жестко соединенный наружным фланцем со стендовой перегородкой, съемный фланцевый конус с наружным и внутренним фланцами, с двумя уплотнительными плоскостями, расположенными на наружном и внутреннем фланцах, и с опорной поверхностью, выполненной на поверхности наружного фланца с противоположной стороны от уплотнительной плоскости, дисковую перегородку с боковой стыковочной поверхностью и центральным отверстием, внутренняя поверхность которого сопряжена с наружной поверхностью входного трубопровода термобарокамеры, и затворы с пневматическим приводом, расположенные равномерно по окружности на стационарном фланцевом конусе с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью наружного фланца съемного фланцевого конуса, причем пневматический привод каждого затвора выполнен в виде двухполостного цилиндра с поршнем и штоком, установленного на стационарном фланцевом конусе и связанного поршневой и штоковой полостями через распределительное устройство с источником давления и атмосферой, при этом шток каждого поршня механически связан с одним из затворов, а съемный фланцевый конус уплотнительной плоскостью наружного фланца сопряжен с боковой поверхностью внутреннего фланца стационарного фланцевого конуса с помощью уплотнительного элемента

Description

Полезная модель относится к испытательной технике и может быть использована для проведения высотных испытаний авиационной и ракетной техники.

Известно устройство с пневматическим приводом затворов для герметизации сосуда высокого давления, содержащее заглушку с уплотнительной поверхностью, сопряженной с фланцевой поверхностью корпуса сосуда высокого давления, и с опорной поверхностью, выполненной на торцевой поверхности заглушки с противоположной стороны от уплотнительной плоскости, и затворы с пневматическим приводом, расположенные равномерно по окружности на корпусе сосуда высокого давления с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью заглушки, причем пневматический привод затворов выполнен в виде цилиндра с поршнем и штоком, установленного на корпусе сосуда высокого давления и механически связанного с затворами (патент США 5228825).

В известном устройстве затворы выполнены в виде откидного стержня с головкой, входящего в прорезь заглушки и фиксирующую ее в закрытом положении при подаче давления в полость цилиндра. Наличие пневматического привода и фиксации затворов повышает надежность герметизации корпуса сосуда высокого давления. Однако использование такого устройства для герметизации входного трубопровода термобарокамеры высотного стенда для испытания турбореактивных двигателей не представляется возможным в связи с высокой трудоемкостью его изготовления и большими габаритами механизма привода затвора.

Известно устройство с гидравлическим приводом затворов для герметизации входного трубопровода камеры высокого давления, содержащее фланец корпуса камеры высокого давления с уплотнительной и опорной поверхностями, расположенными на противоположных сторонах фланца, фланцевую крышку с уплотнительной поверхностью, сопряженной уплотнительной поверхностью фланца корпуса камеры высокого давления, и затворы с гидравлическим приводом, расположенные равномерно по окружности на фланце корпуса с возможностью взаимодействия с его опорной поверхностью, причем привод каждого затвора выполнен в виде двуполостного цилиндра с поршнем и штоком, связанного поршневой и штоковой полостями через распределительное устройство с источником давления и сливом, а каждый затвор выполнен в виде концевой части штока (патент США 6223925).

Известное устройство позволяет повысить надежность уплотнения камеры высокого давления, однако оно не может быть применено для герметизации входного трубопровода термобарокамеры высотного стенда для испытания турбореактивных двигателей, т.к. в нем не предусмотрены средства для регулирования положения входного трубопровода камеры высокого давления.

Наиболее близким аналогом предложенного является устройство с пневматическим приводом затворов для герметизации входного трубопровода термобарокамеры высотного стенда для испытания турбореактивных двигателей, содержащее стендовую перегородку, установленную между внешним и внутренним ресиверами подвода воздуха в термобарокамеру, стационарный фланцевый конус, имеющий наружный и внутренний фланцы и жестко соединенный наружным фланцем со стендовой перегородкой, съемный фланцевый конус с наружным и внутренним фланцами, с двумя уплотнительными плоскостями, расположенными на наружном и внутреннем фланцах, и с опорной поверхностью, выполненной на поверхности наружного фланца с противоположной стороны от уплотнительной плоскости, дисковую перегородку с боковой стыковочной поверхностью и центральным отверстием, внутренняя поверхность которого сопряжена с наружной поверхностью входного трубопровода термобарокамеры, и затворы с пневматическим приводом, расположенные равномерно по окружности на стационарном фланцевом конусе с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью наружного фланца съемного фланцевого конуса, причем пневматический привод каждого затвора выполнен в виде двуполостного цилиндра с поршнем и штоком, установленного на стационарном фланцевом конусе и связанного поршневой и штоковой полостями через распределительное устройство с источником давления и атмосферой, при этом шток каждого поршня механически связан с одним из затворов, а съемный фланцевый конус уплотнительной плоскостью наружного фланца сопряжен с боковой поверхностью внутреннего стационарного фланцевого конуса с помощью уплотнительного элемента и уплотнительной плоскостью внутреннего фланца сопряжен с боковой стыковочной поверхностью дисковой перегородки (В.А. Сыров «Практика испытаний авиационных двигателей на высотных стендах», Труды ЦИАМ №1353, книга 1, М., ЦИАМ, 2012, стр. 73-75, рис. 42).

В известном устройстве затворы выполнены в виде подпружиненных стержней, взаимодействующих с опорной поверхностью наружного фланца съемного фланцевого конуса и кинематически связанных со штоками двуполостных цилиндров, установленных на конусной обечайке стационарного фланцевого конуса. При этом в процессе обжима деталей уплотнения отдельные узлы устройства, в частности обечайки фланцевых конусов, и уплотнительные элементы испытывают значительные изгибные моменты, что приводит к неравномерным деформациям уплотнительных элементов и снижает надежность работы этих элементов и всего устройства при проведении испытаний.

Задачей полезной модели является повышение надежности работы устройства для герметизации входного трубопровода термобарокамеры.

Техническим результатом полезной модели является обеспечение равномерного обжима уплотнительных элементов при монтаже устройства.

Технический результат достигается тем, что в устройстве с пневматическим приводом затворов для герметизации входного трубопровода термобарокамеры высотного стенда для испытания турбореактивных двигателей, содержащее стендовую перегородку, установленную между внешним и внутренним ресиверами подвода воздуха в термобарокамеру, стационарный фланцевый конус, имеющий наружный и внутренний фланцы и жестко соединенный наружным фланцем со стендовой перегородкой, съемный фланцевый конус с наружным и внутренним фланцами, с двумя уплотнительными плоскостями, расположенными на наружном и внутреннем фланцах, и с опорной поверхностью, выполненной на поверхности наружного фланца с противоположной стороны от уплотнительной плоскости, дисковую перегородку с боковой стыковочной поверхностью и центральным отверстием, внутренняя поверхность которого сопряжена с наружной поверхностью входного трубопровода термобарокамеры, и затворы с пневматическим приводом, расположенные равномерно по окружности на стационарном фланцевом конусе с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью наружного фланца съемного фланцевого конуса, причем пневматический привод каждого затвора выполнен в виде двуполостного цилиндра с поршнем и штоком, установленного на стационарном фланцевом конусе и связанного поршневой и штоковой полостями через распределительное устройство с источником давления и атмосферой, при этом шток каждого поршня механически связан с одним из затворов, а съемный фланцевый конус уплотнительной плоскостью наружного фланца сопряжен с боковой поверхностью внутреннего фланца стационарного фланцевого конуса с помощью уплотнительного элемента и уплотнительной плоскостью внутреннего фланца сопряжен с боковой стыковочной поверхностью дисковой перегородки. Согласно полезной модели, цилиндры пневматического привода затворов установлены на внутреннем фланце стационарного фланцевого конуса и снабжены пневмоприводными подпружиненными фиксаторами, расположенными в цилиндре с возможностью взаимодействия со штоком поршня в крайних его положениях, поршень каждого цилиндра выполнен подпружиненным и снабжен обратным клапаном для сообщения поршневой полости цилиндра с его штоковой полостью, каждый затвор выполнен в виде концевой части штока, снабженной лыской, ориентированной с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью наружного фланца съемного фланцевого конуса, причем пневмоприводные полости фиксаторов постоянно сообщены со штоковой полостью цилиндра пневматического привода затворов каналами, выполненными в штоке.

Лыски на концевой части штока, по меньшей мере, двух диаметрально расположенных затворов могут быть выполнены косыми.

Технический результат полезной модели достигается за счет всей совокупности отличительных признаков устройства, относящихся к конструктивному выполнению затворов и их привода, месту их расположения и взаимодействия с другими элементами устройства.

Сущность полезной модели поясняется чертежами, где

на фиг. 1 показан общий вид термобарокамеры высотного стенда для испытания турбореактивных двигателей с устройством для герметизации входного трубопровода;

на фиг. 2 - общий вид устройства с пневматическим приводом затворов для герметизации входного трубопровода;

на фиг. 3 - общий вид затвора с пневматическим приводом в рабочем положении;

на фиг. 4 - общий вид затвора с косой лыской;

на фиг. 5 - общий вид затвора с механизмом фиксации ползуна в нерабочем положении.

на фиг. 6 - общий вид затвора с механизмом фиксации ползуна в рабочем положении.

Для проведения высотных испытаний газотурбинных двигателей в термобарокамере 1 стенда необходимо создать требуемые параметры воздуха на входе в испытуемый двигатель 2, а также имитацию параметров окружающей среды по высоте полета. При испытаниях современных ГТД параметры воздуха на входе в испытуемое изделие изменяются по температуре, давлению и расходу воздуха. Необходимые параметры воздуха поддерживают с помощью стендового оборудования, в частности, компрессором высокого давления, подогревателем воздуха, эксгаустером.

Для формирования воздушного потока с необходимыми параметрами перед термобарокамерой 1 имеются наружный ресивер 3 и внутренний ресивер 4, где происходит смешение воздуха для поддержания рабочих значений температуры и давления. Для разделения полостей наружного и внутреннего ресиверов 3 и 4 с разными параметрами воздуха и отделения их от термобарокамеры 1 служит стендовая перегородка 5.

Из внутреннего ресивера 4 воздух через хонейкомб с сеткой (на чертеже не · показан), в котором происходит выравнивание потока до параметров близких к ламинарному, подается через лемнискату 6 во входной трубопровод 7 термобарокамеры 1. Для герметизации входного трубопровода 7 и его монтажа в термобарокамере 1 служат стационарный фланцевый конус 8, съемный фланцевый конус 9 и дисковая перегородка 10 с боковой стыковочной поверхностью 11 и центральным отверстием 12, поверхность которого сопряжена с наружной поверхностью входного трубопровода 7.

Стационарный фланцевый конус 8 имеет внутренний фланец 13 с боковой поверхностью 14 и наружный фланец 15, жестко соединенный со стендовой перегородкой 5.

Съемный фланцевый конус 9 является основным силовым элементом, на котором монтируется с помощью дисковой перегородки 10 входной трубопровод 7 с лемнискатой 6, подбираемый по диаметру в зависимости от размеров испытуемого двигателя 2. Съемный фланцевый конус 9 имеет наружный фланец 16, сопрягаемый уплотнительной плоскостью 17 в процессе монтажа с боковой поверхностью 14 внутреннего фланца 13 стационарного фланцевого конуса 8 через уплотнительный узел 18, и внутренний фланец 19, сопряженный своей уплотнительной плоскостью 20 с боковой стыковочной поверхностью 11 дисковой перегородки 10. На наружном фланце 16 съемного фланцевого конуса 9 выполнена опорная поверхность 21, расположенная с противоположной стороны фланца 16 относительно уплотнительной плоскости 17.

Затворы 22 с пневматическим приводом установлены равномерно по окружности на внутреннем фланце 13 стационарного фланцевого конуса 8, их количество определяется в зависимости от величины максимального давления воздуха на входе в стендовый трубопровод при испытании.

Каждый затвор 22 с пневматическим приводом выполнен в виде двуполостного цилиндра 23 с подпружиненным поршнем 24 и штоком 25, установленного на внутреннем фланце 13 стационарного фланцевого конуса 8 и связанного поршневой полостью 26 и штоковой полостью 27 через распределительное устройство 28 с источником давления 29 и атмосферой. Затвор 22 выполнен в виде концевой части штока 25, снабженной лыской 30, ориентированной с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью 21 наружного фланца 16 съемного фланцевого конуса 9.

Цилиндры 23 снабжены пневмоприводными подпружиненными фиксаторами 31 с пневмоприводными полостями 32, расположенными в стенке штоковой полости 27 цилиндра 23 с возможностью взаимодействия со штоком 25 в крайних положениях поршня 24. Для этого на поверхности штока 25 выполнены пазы 33 и 34. Пневмоприводные полости 32 фиксаторов 31 постоянно сообщены со штоковой полостью 27 каналами 35, выполненными в штоке 25. Поршень 24 каждого цилиндра 23 снабжен обратным клапаном 36 для сообщения поршневой полости 26 цилиндра 23 с его штоковой полостью 27.

На боковой поверхности 14 внутреннего фланца 13 стационарного фланцевого конуса 8, сопряженной с уплотнительной плоскостью 17 наружного фланца 15 съемного фланцевого конуса 9, расположен уплотнительный узел 18, выполненный в виде установленной в корпусе 37 втулки 38, уплотнительного шнура 39 из распушенного графита и крепежных элементов 40.

Для предварительного поджатия уплотнительной плоскости 17 наружного фланца 15 съемного фланцевого конуса 9 к боковой поверхности 14 внутреннего фланца 13 стационарного фланцевого конуса 8 лыски 41 на концевой части штока 25, по меньшей мере, двух диаметрально расположенных затворов 22 выполнены косыми.

Установка входного трубопровода 7 и его стыковка с испытуемым двигателем 2 осуществляется непосредственно в термобарокамере 1 перед проведением испытаний. Крепление трубопровода 7 производится на стойке 42 в средней его части. Узлы крепления (на чертеже не показаны) стойки 42 оснащены элементами регулирования по высоте, в поперечном и продольном направлениях для компенсирования перемещений входного трубопровода, связанных с изменением температурных режимов проведения испытаний.

Дисковая перегородка 10 монтируется на внутреннем фланце 19 съемного фланцевого конуса 9 так, что ее боковая стыковочная поверхность 11 сопрягается с уплотнительной плоскостью 20 внутреннего фланца 19 съемного фланцевого конуса 9, затем дисковая перегородка 10 центральным отверстием 12 устанавливается и крепится на входном трубопроводе 7 и с помощью тележки монтируется на стационарном стендовом переходнике (на чертеже не показан).

После монтажа съемного фланцевого конуса 9 с входным трубопроводом 7 осуществляется стыковка уплотнительной плоскости 17 наружного фланца 15 съемного фланцевого конуса 9 с боковой поверхностью 14 внутреннего фланца 13 стационарного фланцевого конуса 8 с помощью затворов 22 с пневматическим приводом. Для этого поршневую полость 26 двуполостного цилиндра 23 через распределительное устройство 28 подключают к источнику давления 29, а штоковую полость 27 отключают от атмосферы. Под давлением воздуха в поршневой полости 26 открывается обратный клапан 36, сжатый воздух по каналам 35 подается в штоковую полость 27 и пневмоприводные полости 32, отжимая фиксаторы 31 из паза 33 в штоке 25.

После отключения фиксаторов 31 поршни 24 начнут перемещение в выдвинутое положение, концевые части штоков 25 с косыми лысками 41, взаимодействуя с опорной поверхностью 21 наружного фланца 16 съемного фланцевого конуса 9 поджимает его уплотнительную плоскость 17 к боковой поверхности 14 внутреннего фланца 13 стационарного фланцевого конуса 8. После перемещения поршней 24 всех затворов 22 в крайнее выдвинутое положение обе полости 26 и 27 двуполостных цилиндров 23 сообщаются с атмосферой, фиксаторы 31 под действием пружин выдвигаются в пазы 34 в штоке 25, фиксируя затворы 22 в выдвинутом рабочем положении.

После приведения всех затворов 22 в рабочее положение с помощью крепежных элементов 40 перемещением втулки 38 создается осевое усилие на уплотнительный шнур 39. Осевое усилие деформирует уплотнительный шнур 39, тем самым создает плотное и равномерное прилегание шнура к уплотнительной плоскости 17 наружного фланца 16 съемного фланцевого конуса 9. Процесс монтажа устройства для герметизации входного трубопровода 7 термобарокамеры заканчивается контровкой крепежных элементов 40.

При демонтаже входного трубопровода 7 с помощью крепежных элементов 40 снимается осевое усилие на уплотнительный шнур 39, штоковая полость 27 двуполостного цилиндра 23 и пневмоприводные полости 32 фиксаторов 31 сообщается с источником давления 29, а поршневая полость 26 сообщается с атмосферой. При этом фиксаторы 31 выходят из пазов 34, поршни 24 перемещаются в нерабочее положение и фиксируются в этом положении фиксаторами 31 после сообщения штоковой полости 27 с атмосферой.

Применение затвора описанной конструкции позволяет компенсировать геометрические отклонения стыковочных поверхностей фланцевых конусов и посадочных отверстий под гильзы после изготовления, сборки и монтажа на стенде. Это дает возможность максимально использовать контактные поверхности, что уменьшает при работе контактные и изгибные напряжения, действующие на отдельные элементы устройства и обеспечивает равномерный обжим уплотнительных элементов при монтаже. При использовании таких затворов с пневматическим приводом конусная обечайка стационарного фланцевого конуса свободна от размещения на ней силовых элементов, что дает возможность изменять угол конусности в сторону увеличения устойчивости и существенно уменьшить ее толщину. Достаточная прочность и жесткость силового фланца позволяет применять уплотнение фланцев с дополнительной осевой нагрузкой.

Claims (2)

1. Устройство с пневматическим приводом затворов для герметизации входного трубопровода термобарокамеры высотного стенда для испытания турбореактивных двигателей, содержащее стендовую перегородку, установленную между внешним и внутренним ресиверами подвода воздуха в термобарокамеру, стационарный фланцевый конус, имеющий наружный и внутренний фланцы и жестко соединенный наружным фланцем со стендовой перегородкой, съемный фланцевый конус с наружным и внутренним фланцами, с двумя уплотнительными плоскостями, расположенными на наружном и внутреннем фланцах, и с опорной поверхностью, выполненной на поверхности наружного фланца с противоположной стороны от уплотнительной плоскости, дисковую перегородку с боковой стыковочной поверхностью и центральным отверстием, внутренняя поверхность которого сопряжена с наружной поверхностью входного трубопровода термобарокамеры, и затворы с пневматическим приводом, расположенные равномерно по окружности на стационарном фланцевом конусе с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью наружного фланца съемного фланцевого конуса, причем пневматический привод каждого затвора выполнен в виде двухполостного цилиндра с поршнем и штоком, установленного на стационарном фланцевом конусе и связанного поршневой и штоковой полостями через распределительное устройство с источником давления и атмосферой, при этом шток каждого поршня механически связан с одним из затворов, а съемный фланцевый конус уплотнительной плоскостью наружного фланца сопряжен с боковой поверхностью внутреннего фланца стационарного фланцевого конуса с помощью уплотнительного элемента и уплотнительной плоскостью внутреннего фланца сопряжен с боковой стыковочной поверхностью дисковой перегородки, отличающееся тем, что цилиндры пневматического привода затворов установлены на внутреннем фланце стационарного фланцевого конуса и снабжены пневмоприводными подпружиненными фиксаторами, расположенными в цилиндре с возможностью взаимодействия со штоком поршня в крайних его положениях, поршень каждого цилиндра выполнен подпружиненным и снабжен обратным клапаном для сообщения поршневой полости цилиндра с его штоковой полостью, каждый затвор выполнен в виде концевой части штока, снабженной лыской, ориентированной с возможностью взаимодействия с опорной поверхностью наружного фланца съемного фланцевого конуса, причем пневмоприводные полости фиксаторов постоянно сообщены со штоковой полостью цилиндра пневматического привода затворов каналами, выполненными в штоке.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что лыски на концевой части штока, по меньшей мере, двух диаметрально расположенных затворов выполнены косыми.

Images