CN110926921A - 一种燃烧室外机匣的压力试验*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃烧室外机匣的压力试验***，包括试验件(4)，该试验件是燃烧室外机匣；试验件内垂直***有固定基座(1)；固定基座的上下两端，与试验件的上下两端密封连接；固定基座的底部安装有横向分布的进油口转接头(2)；进油口转接头的一端，通过出油管路(18)与一个油泵(5)的出油口相连通；进油口转接头另一端，通过固定基座底部的通油孔(17)，与试验件内部腔室下部相连通；试验件内部腔室上部，通过回油口转接头(8)和回油管路(19)，与油泵(5)的进油口相连通；试验件的内壁表面安装有应变片(16)。本发明能够对燃烧室外机匣进行压力载荷的加载，及时测量应变数据，能够用于考核燃烧室外机匣的结构强度。

Description

一种燃烧室外机匣的压力试验***

技术领域

本发明涉及航空发动机燃烧室外机匣的试验技术领域，特别是涉及一种燃烧室外机匣的压力试验***。

背景技术

目前，航空发动机的燃烧室外机匣，是航空发动机的重要组成部分，其主要承受的是内外压差所形成的周向力，占外机匣应力的绝大部分。因此，燃烧室外机匣结构的承载能力，是其设计考核的重要指标。

为了考核燃烧室外机匣的结构强度设计的合理性，需要设计合理的试验***和试验方法，实现对外机匣轴向力的加载，同时测量外机匣关键部位的应力，与有限元分析结构进行比对，验证有限元模型的准确性。另外，根据所测应力的分布数据，对试验件结构进行改进和优化。

为了实现对外机匣压力载荷的考核，需要设计一套燃烧室外机匣的压力试验***，来满足试验的需求。

但是，目前还没有一种技术，其能够对燃烧室外机匣进行压力载荷的加载，及时测量燃烧室外机匣的应变数据，从而考核燃烧室外机匣的结构强度。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种燃烧室外机匣的压力试验***。

为此，本发明提供了一种燃烧室外机匣的压力试验***，包括中空的、上下两端开口的试验件，该试验件是燃烧室外机匣；

试验件内垂直***有固定基座；

固定基座的上下两端，与试验件的上下两端密封连接；

固定基座的底部安装有横向分布的进油口转接头；

进油口转接头的一端，通过出油管路与一个油泵的出油口相连通；

进油口转接头的另一端，通过固定基座底部具有的垂直分布的通油孔，与试验件内部腔室下部相连通；

试验件内部腔室的上部，通过回油口转接头和回油管路，与油泵的进油口相连通；

试验件的内壁表面安装有应变片，应变片用于采集燃烧室外机匣的应变值。

其中，试验件的下端具有下法兰；

固定基座的下端四周具有向外突出的凸台；

试验件下端具有的下法兰，与固定基座下端的凸台顶面，通过螺栓固定连接。

其中，位于试验件的下法兰底面与固定基座下端的凸台顶面之间的螺栓外部，套有第一密封垫圈。

其中，试验件的上端具有上法兰；

固定基座的上部外侧具有一个转接圆环；

试验件上端具有的上法兰，与转接圆环下端四侧突出的边缘部，通过螺栓固定连接。

其中，位于试验件的上法兰顶面与接圆环下端四侧突出的边缘部底面之间的螺栓外部，套有第二密封垫圈。

其中，转接圆环上部罩有一个环形分布的端盖；

回油口转接头安装在端盖上预留的垂直通孔中；

回油口转接头的下端，与试验件内部腔室的上部相连通；

回油口转接头的上端，与回油管路的一端密封连接；

回油管路的另一端，与油泵的进油口相连通。

其中，端盖具有的中心圆孔与固定基座的上部外壁相套接；

端盖具有的中心圆孔与固定基座的上部外壁之间，还设置有间隔分布的两个O型密封圈。

其中，端盖底面具有的四周边缘部，罩在转接圆环的上部且与转接圆环的上部四周外表面相接触；

端盖底面具有的四周边缘部，与转接圆环的上部四周外表面之间，还设置有一个O型密封圈。

其中，端盖上预留的垂直通孔上，还安装有密封信号转接头；

密封信号转接头的一端与应变片，通过信号线相连通；

密封信号转接头的另一端，通过信号线与数据采集仪相连接。

其中，固定基座上部，具有外螺纹；

固定基座的最上部外螺纹，与一个螺母螺纹连接；

螺母的底面，与端盖的顶面相压紧接触；

螺母的左右两端，分别螺纹连接有一根加力杆；

两根加力杆位于同一轴线上；

固定基座的顶面中心位置，固定连接一个吊环。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提出了一种燃烧室外机匣的压力试验***，其能够对燃烧室外机匣进行压力载荷的加载，及时测量燃烧室外机匣的应变数据，具体可以实现对燃烧室外机匣的内部液压加载以及燃烧室外机匣内壁的应变测量，从而能够用于考核燃烧室外机匣的结构强度，为结构优化提供数据支撑。

附图说明

图1为本发明提供的一种燃烧室外机匣的压力试验***在对燃烧室外机匣进行试验时的整体装配图；

图2为本发明提供的一种燃烧室外机匣的压力试验***，在具体实施例中的半剖视图；

图中，1为固定基座、2为进油口转接头、31为第一密封垫圈、32为第二密封垫圈，4为试验件(即燃烧室外机匣)、5为油泵；

6为压力控制***、7为转接圆环、8为回油口转接头、9为端盖、10为加力杆；

11为螺母、12为吊环、13为数据采集仪、14为密封信号转接头、15为O型密封圈；16为应变片。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参见图1、图2，本发明提供的一种燃烧室外机匣的压力试验***，包括中空的、上下两端开口的试验件4，该试验件4是燃烧室外机匣；

试验件4内垂直***有固定基座1；

固定基座1的上下两端，与试验件4的上下两端密封连接；

固定基座1的底部安装有横向分布的进油口转接头2；

进油口转接头2的一端，通过出油管路18与一个油泵5的出油口相连通；

进油口转接头2的另一端，通过固定基座1底部具有的垂直分布的通油孔17，与试验件4内部腔室下部相连通；

试验件4内部腔室的上部，通过回油口转接头8和回油管路19，与油泵5的进油口相连通；

试验件4的内壁表面安装有应变片16，应变片16用于采集燃烧室外机匣的应变值。

在本发明中，具体实现上，试验件4的下端具有下法兰；

固定基座1的下端四周具有向外突出的凸台；

试验件4下端具有的下法兰，与固定基座1下端的凸台顶面，通过螺栓固定连接。

具体实现上，位于试验件4的下法兰底面与固定基座1下端的凸台顶面之间的螺栓外部，套有第一密封垫圈31。因此，对试验件4的下法兰表面进行密封。

需要说明的是，在本发明中，进油口转接头2，一端通过螺纹固定在固定基座1上，另一端与油泵5的出油管路18连接，液压油通过进油口转接头2和固定基座1底部的通油孔17进入试验件4内部，从而实现液压油的注入功能。

需要说明的是，对于本发明，油泵5，一端的出油口通过出油管路与进油口转接头2连接，另一端的进油口通过回油管路与回油口转接头8连接，从而组成液压加载的闭环回路。

需要说明的是，对于本发明，回油口转接头8，一端通过螺纹固定在端盖9上，另一端与油泵5的回油管路连接，当试验件4内部液压油加注满后，多余的液压油通过回油口转接头8和回油管路回流到油泵中；

在本发明中，具体实现上，试验件4的上端具有上法兰；

固定基座1的上部外侧具有一个转接圆环7；

试验件4上端具有的上法兰，与转接圆环7下端四侧突出的边缘部，通过螺栓固定连接。

具体实现上，位于试验件4的上法兰顶面与接圆环7下端四侧突出的边缘部底面之间的螺栓外部，套有第二密封垫圈32。因此，对试验件4的上法兰表面进行密封，起到密封的作用。

具体实现上，转接圆环7上部罩有一个环形分布的端盖9；

回油口转接头8安装在端盖9上预留的垂直通孔中；

回油口转接头8的下端，与试验件4内部腔室的上部相连通；

回油口转接头8的上端，与回油管路19的一端密封连接；

回油管路19的另一端，与油泵5的进油口相连通。

具体实现上，端盖9具有的中心圆孔与固定基座1的上部外壁相套接；

端盖9具有的中心圆孔与固定基座1的上部外壁之间，还设置有间隔分布的两个O型密封圈15。因此，端盖9的上部形成良好的密封结构。

具体实现上，端盖9底面具有的四周边缘部，罩在转接圆环7的上部且与转接圆环7的上部四周外表面相接触；

端盖9底面具有的四周边缘部，与转接圆环7的上部四周外表面之间，还设置有一个O型密封圈15，因此，端盖9的下部形成良好的密封结构。

需要说明的是，对于本发明，O型密封圈15，数量一共为3个，通过与固定基座1和端盖9的装配，起到密封的作用，防止液压油泄露。

具体实现上，端盖9上预留的垂直通孔上，还安装有密封信号转接头14；

密封信号转接头14的一端与应变片16，通过信号线相连通；

密封信号转接头14的另一端，通过信号线与数据采集仪13相连接。

需要说明的是，端盖9的上部固定有回油口转接头8和密封信号转接头14，并进行密封处理。

需要说明的是，数据采集仪13，与密封信号转接头14相连，用于采集试验件4在压力载荷下的应变数据，即通过密封信号转接头14，采集应变片16测量获得的燃烧室外机匣的应变值。

在本发明中，需要说明的是，应变片16，为单向应变片，与密封信号转接头14通过线缆连接。用502胶粘贴在试验件4内壁表面，同时，应变片16在粘贴到试验件4内壁表面后，应变片的外表面还涂抹有双层不同的胶水，具体为：采用703胶和5699胶组合的双层防护措施，从而防止液压油的浸泡对应变片造成的损坏。

具体实现上，密封信号转接头14，通过螺栓固定在端盖9上，并通过橡胶密封垫进行密封处理，防止液压油泄露。密封信号转接头14与应变片16连接，用于将应变片16测量的应变信号(即燃烧室外机匣的应变数据)传输到数据采集仪13上。

具体实现上，固定基座1上部，具有外螺纹；

固定基座1的最上部外螺纹(即立柱螺纹)，与一个螺母11螺纹连接；

螺母11的底面，与端盖9的顶面(即凸肩结构)相压紧接触。

需要说明的是，螺母11，拧在固定基座1上部的立柱螺纹上，用于将端盖9压紧在固定基座1的凸肩结构上，用于试验中承载轴向的液压载荷，同时将O型密封圈15压变形，起到密封作用。

具体实现上，螺母11的左右两端，分别螺纹连接有一根加力杆10；

两根加力杆10位于同一轴线上。

需要说明但是，加力杆10，用于将螺母11拧紧。

具体实现上，固定基座1的顶面中心位置，固定连接(例如螺纹连接)一个吊环12，用于试验***的起吊。

在本发明中，具体实现上，油泵5，还与一个压力控制***6相连接。

压力控制***6，用于精准控制油泵5的输出压力，达到试验规定的试验压力载荷。

需要说明的是，压力控制***6包括可编程直流电源和配套的PLC编程控制软件。PLC编程控制软件与可编程直流电源之间通过数据传输线连接，可编程直流电源与油泵5之间通过信号传输线连接。具体实现上，通过在PLC编程软件中编写控制程序，控制可编程直流电源输出控制信号，控制信号输出给油泵5的伺服阀，控制伺服阀的流量和输出压力，油泵5的压力传感器将测得的压力及流量大小反馈给PLC，根据目标压力值与实际压力值的差值，PLC对输出信号进行不断修正，直到达到规定的试验流量和压力值，形成闭环控制。

具体实现上，压力控制***6具体包括可编程控制仪，例如可以采用南京中鹰锐仪电子有限公司生产的型号为ZY6952的可编程控制仪，其参数为30V/20A/600W。

需要说明的是，本发明的燃烧室外机匣压力试验***，设计的目的，是为了满足试验件压力载荷加载和应变数据测量的需求，该***结构简单，操作方便，控制压力精准，应变测量准确、可靠。

需要说明的是，在本发明中，固定基座1和转接圆环7一起组成连接工装，用于试验件4的固定。转接圆环7，与试验件4具有的上法兰通过螺栓连接；固定基座1下部，和试验件4具有的下法兰通过螺栓连接。

需要说明的是，在本发明中，具有的密封***，包括密封件和密封工装，用于试验件内部的压力的密封。

其中，密封件包括第一密封垫圈31、第二密封垫圈32和三个O型密封圈15。第一密封垫圈31、第二密封垫圈32的材料，选用的是具有高耐腐蚀、物理性能稳定、耐高低温的聚四氟乙烯，用于试验件法兰与连接工装(包括固定基座1和转接圆环7)之间的密封，密封垫尺寸根据试验件法兰尺寸加工；O型密封圈15的材料，选用的是丁腈橡胶，具有耐油性好，耐磨性高，耐热性好的优点。

其中，密封工装包括转接圆环7，端盖9、加力杆10和螺母11，密封工装与O型密封圈15装配后起到密封作用。

需要说明的是，在本发明中，具有液压加载***，用于试验件内部的压力加载。具体实现上，液压加载***包括进油口转接头2、油泵5、压力控制***6、回油口转接头8，一起组成压力加载的控制回路，可以实现压力值的精准闭环控制加载。

需要说明的是，在本发明中，具有应变测量***，用于试验件承压状态下的应变测量。具体实现上，应变测量***包括数据采集仪13、密封信号转接头14和应变片16。在试验中，可以利用数据采集仪13采集测量点的应变数据，然后利用测得的应变数据，计算获得试验件测量点处的应力。

应力的计算公式如下：

σ＝E×ε；

其中，σ为应力，单位为MPa；E为试验件材料的弹性模量，数值为205GPa；ε为应变片16测得的应变值。

具体实现上，对于本发明，由于应变片16位于试验件内部，周围充满液压油，需要对应变片16进行特殊防护处理，防止应变片损坏或数据的不准确。此处采用703胶和5699胶组合的双层防护措施，在对应变片16的外表面涂抹后，需静置24小时，然后才能向试验件内部注入液压油。

为了更加清楚理解本发明，下面就本发明提供的燃烧室外机匣的压力试验***的具体安装调试步骤进行说明：

首先，利用砂纸。打磨试验件4内表面需要粘贴应变片16的位置，利用502胶，将应变片16粘贴在试验件4的内表面，并用信号线将应变片16与密封信号转接头14连接，在应变片16外表面分别涂5699胶和703胶，并干燥24小时；

然后，将试验件4的下法兰、第一密封垫圈31与固定基座1下部的凸台用螺钉连接，将试验件4的上法兰、第二密封垫圈32与转接圆环7用螺栓连接。

然后，将密封信号转接头14、回油口转接头8与端盖9连接；

然后，将端盖9、O型密封圈15与固定基座1和转接圆环7进行装配；

然后，将加力杆10拧到螺母11上，然后将螺母11拧在固定基座1上，用加力杆10将螺母11拧紧，以便将端盖9压紧；

然后，将吊环12固定在固定基座1上；

然后，将数据采集仪13与密封信号转接头14通过信号线缆连接，启动数据采集仪13，采集并观察应变片16的信号，保证信号正常；

然后，将进油口转接头2拧在固定基座1上，然后将油泵5的进油管路与进油口转接头2连接，回油管路与回油口连接头8连接，将压力控制***6与油泵5连接；

然后，将油泵5的出油管路和回油管路都打开，利用压力控制***6控制油泵5向试验件4内部注入液压油，当试验件4内部注满液压油后，关闭回油管路，通过调节压力控制***6，增大试验件4内部的压力；

然后，启动数据采集仪13，设置试验采集参数，对各通道进行平衡、清零，然后开始数据采集；

然后，以规定试验压力的50％作为起始压力，以10％的步长，增大试验压力，每个载荷步下压力稳定1min，达到100％试验压力时，保压1min，然后调节压力控制***6，将压力卸载。

最后，停止数据采集仪13的数据采集，整理并保存数据，试验结束。

综上所述，本发明提供的一种燃烧室外机匣的压力试验***，该***结构简单，操作方便，控制压力精准，应变测量准确、可靠，密封性能优良。

与现有技术相比较，本发明提供的燃烧室外机匣的压力试验***，具有如下优点：

1、本发明采用了具有优良耐油性、耐腐蚀性、物理性能稳定的聚四氟乙烯和丁腈橡胶作为密封材料，使试验***的密封性能更稳定。

2、本发明采用了转接圆环7和端盖9的非刚性连接的密封装配形式，释放了试验件轴向的约束自由度，使试验件仅受到周向压力载荷的作用，符合试验件的实际受载工况。

3、本发明采用液压闭环加载***，实现了液压载荷力的精准控制，使各压力载荷下的应变的测量结果更稳定有效。

4、在本发明中，采用的密封信号转接头14是玻璃烧结的密封航空连接器，具有耐高压密封性和信号传输可靠的优点，使应变信号的传输更稳定。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种燃烧室外机匣的压力试验***，其能够对燃烧室外机匣进行压力载荷的加载，及时测量燃烧室外机匣的应变数据，具体可以实现对燃烧室外机匣的内部液压加载以及燃烧室外机匣内壁的应变测量，从而能够用于考核燃烧室外机匣的结构强度，为结构优化提供数据支撑。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种燃烧室外机匣的压力试验***，其特征在于，包括中空的、上下两端开口的试验件(4)，该试验件(4)是燃烧室外机匣；

试验件(4)内垂直***有固定基座(1)；

固定基座(1)的上下两端，与试验件(4)的上下两端密封连接；

固定基座(1)的底部安装有横向分布的进油口转接头(2)；

进油口转接头(2)的一端，通过出油管路(18)与一个油泵(5)的出油口相连通；

进油口转接头(2)的另一端，通过固定基座(1)底部具有的垂直分布的通油孔(17)，与试验件(4)内部腔室下部相连通；

试验件(4)内部腔室的上部，通过回油口转接头(8)和回油管路(19)，与油泵(5)的进油口相连通；

试验件(4)的内壁表面安装有应变片(16)，应变片(16)用于采集燃烧室外机匣的应变值。

2.如权利要求1所述的压力试验***，其特征在于，试验件(4)的下端具有下法兰；

固定基座(1)的下端四周具有向外突出的凸台；

试验件(4)下端具有的下法兰，与固定基座(1)下端的凸台顶面，通过螺栓固定连接。

3.如权利要求2所述的压力试验***，其特征在于，位于试验件(4)的下法兰底面与固定基座(1)下端的凸台顶面之间的螺栓外部，套有第一密封垫圈(31)。

4.如权利要求1所述的压力试验***，其特征在于，试验件(4)的上端具有上法兰；

固定基座(1)的上部外侧具有一个转接圆环(7)；

试验件(4)上端具有的上法兰，与转接圆环(7)下端四侧突出的边缘部，通过螺栓固定连接。

5.如权利要求4所述的压力试验***，其特征在于，位于试验件(4)的上法兰顶面与接圆环(7)下端四侧突出的边缘部底面之间的螺栓外部，套有第二密封垫圈(32)。

6.如权利要求4所述的压力试验***，其特征在于，转接圆环(7)上部罩有一个环形分布的端盖(9)；

回油口转接头(8)安装在端盖(9)上预留的垂直通孔中；

回油口转接头(8)的下端，与试验件(4)内部腔室的上部相连通；

回油口转接头(8)的上端，与回油管路(19)的一端密封连接；

回油管路(19)的另一端，与油泵(5)的进油口相连通。

7.如权利要求6所述的压力试验***，其特征在于，端盖(9)具有的中心圆孔与固定基座(1)的上部外壁相套接；

端盖(9)具有的中心圆孔与固定基座(1)的上部外壁之间，还设置有间隔分布的两个O型密封圈(15)。

8.如权利要求6所述的压力试验***，其特征在于，端盖(9)底面具有的四周边缘部，罩在转接圆环(7)的上部且与转接圆环(7)的上部四周外表面相接触；

端盖(9)底面具有的四周边缘部，与转接圆环(7)的上部四周外表面之间，还设置有一个O型密封圈(15)。

9.如权利要求6所述的压力试验***，其特征在于，端盖(9)上预留的垂直通孔上，还安装有密封信号转接头(14)；

密封信号转接头(14)的一端与应变片(16)，通过信号线相连通；

密封信号转接头(14)的另一端，通过信号线与数据采集仪(13)相连接。

10.如权利要求6所述的压力试验***，其特征在于，固定基座(1)上部，具有外螺纹；

固定基座(1)的最上部外螺纹，与一个螺母(11)螺纹连接；

螺母(11)的底面，与端盖(9)的顶面相压紧接触；

螺母(11)的左右两端，分别螺纹连接有一根加力杆(10)；

两根加力杆(10)位于同一轴线上；

固定基座(1)的顶面中心位置，固定连接一个吊环(12)。

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