CN111561358B - 测试密封装置及测试部件的安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测试密封装置及测试部件的安装方法,机匣的测试位置处设有用于穿设测试部件的测试孔,测试密封装置用于将测试部件与机匣密封连接,测试密封装置包括用于安装于机匣的密封座,密封座上设有与机匣的测试孔连通的孔道,密封座的出口端与测试孔密封连接,测试密封装置还包括塞于孔道中的弹性密封机构以及套于弹性密封机构上并沿孔道的轴向与密封座的入口端外壁面螺纹匹配连接的外套螺母,弹性密封机构上设有沿轴向贯穿至孔道的穿孔,以使测试部件的测试端依次穿过弹性密封机构和密封座并伸入机匣内;通过外套螺母在密封座上螺纹行进时的推力将弹性密封机构向孔道内挤压变形,从而使密封座、弹性密封机构以及测试部件三者密封连接。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机试验装置技术领域,特别地,涉及一种测试密封装置,此外,还涉及一种测试部件的安装方法。
背景技术
航空发动机试验时,需要检测机匣内压力、温度以及气流流速等各种参数,如采用测压金属管安装于机匣测试位置处测试孔处检测机匣内进气流道的压力,采用铠装引线安装于机匣测试位置处测试孔处检测机匣内进气流道的温度,目前在航空发动机中使用的测试部件的密封安装方式分为两种:第一种用于机匣中温度较低的冷端,测试孔处直接涂抹密封胶密封;第二种用于机匣中温度较高的热端,采用焊接方式将铠装引线或测压金属管固定于测试孔处。第一种存在以下缺点:适用范围窄:仅适用于内部压力较低的机构;密封性能差:容易出现泄漏;抗振能力差:不能在振动环境中长期工作,容易产生松动;污染内部介质:密封胶容易对机构内部的燃油/滑油等介质产生污染;拆卸困难:密封胶不容易清除。第二种存在以下缺点:需要在测试机构机匣自由状态下预先焊接引线,提高了装配难度;焊接过程容易导致测试部件和机匣发生变形,导致流场改变;提高了成本:机匣焊接引线无法重复使用,提高了成本;增加劳动强度:测试铠装引线/金属管拆卸困难;经过焊接高温,铠装引线和测压金属管材料性能可能发生变化,容易出现断裂等现象。
发明内容
本发明提供了一种测试密封装置及测试部件的安装方法,以解决现有的测试部件的密封安装方式存在适用范围窄、密封性能差以及结构不稳定的技术问题。
根据本发明的一个方面,提供一种测试密封装置,用于航空发动机机匣的测试位置处的密封,机匣的测试位置处设有用于穿设测试部件的测试孔,测试密封装置用于将测试部件与机匣密封连接,测试密封装置包括用于安装于机匣的密封座,密封座上设有与机匣的测试孔连通的孔道,密封座的出口端与测试孔密封连接,测试密封装置还包括塞于孔道中的弹性密封机构以及套于弹性密封机构上并沿孔道的轴向与密封座的入口端外壁面螺纹匹配连接的外套螺母,弹性密封机构上设有沿轴向贯穿至孔道的穿孔,以使测试部件的测试端依次穿过弹性密封机构和密封座并伸入机匣内;通过外套螺母在密封座上螺纹行进时的推力将弹性密封机构向孔道内挤压变形,从而使密封座、弹性密封机构以及测试部件三者密封连接。
进一步地,弹性密封机构包括出口端塞于孔道内的下半碗以及出口端盖合于下半碗的入口端上的上半碗,且下半碗与上半碗之间设有密封腔,弹性密封机构还包括装设于密封腔中的弹性密封单元,下半碗、弹性密封单元以及上半碗均沿孔道的轴向设有彼此相连通的通孔,从而形成穿孔。
进一步地,下半碗的入口端内腔设有径向尺寸由外向内逐渐变小的下内锥腔,上半碗的出口端内腔设有径向尺寸由外向内逐渐变小的上内锥腔,从而使上半碗与下半碗之间形成用于装设弹性密封单元的密封腔。
进一步地,孔道的入口端的端面为径向尺寸由外向内逐渐变小的内锥面,下半碗的出口端设有用于塞入孔道内以对下半碗径向限位的下限位部以及与内锥面相配合的外锥部。
进一步地,外套螺母的入口端向内延伸形成用于将上半碗向密封座压紧的压环,上半碗的入口端设有用于伸入压环的中心孔中以对上半碗进行径向限位的上限位部。
进一步地,上半碗的出口端沿周向设有环形凸条,下半碗的入口端上沿周向设有与环形凸条相匹配的凹槽;或者下半碗的入口端沿周向设有环形凸条,上半碗的出口端上沿周向设有与环形凸条相匹配的凹槽。
进一步地,弹性密封单元为橡胶制成的密封球,密封球的入口端和出口端分别抵靠于上半碗内腔壁面上和下半碗内腔壁面上。
进一步地,弹性密封单元为软金属制成的密封槽球,密封槽球沿轴向设有与上半碗面贴合密封的入口密封部、与下半碗面贴合密封的出口密封部以及连接入口密封部和出口密封部的变形部,变形部上沿轴向开设有通槽,多条通槽沿密封槽球的周向均匀排布,以提高密封槽球的轴向变形能力。
进一步地,变形部与入口密封部之间以及变形部与出口密封部之间均为圆弧连接过渡,且变形部向内凹设布置,使变形部呈波纹状,以提高密封槽球的轴向变形能力。
根据本发明的另一方面,还提供一种测试部件的安装方法,采用上述测试密封装置,包括以下步骤:将密封座固定于机匣的测试孔处;将测试部件的测试端依次穿过外套螺母、弹性密封机构以及密封座并伸入机匣内;将弹性密封机构的出口端塞于密封座的孔道内,并将外套螺母套于弹性密封机构上并与密封座的外壁面螺纹连接;将外套螺母向密封座旋转,通过外套螺母在密封座上螺纹行进时的挤压力将弹性密封机构向孔道内挤压变形,从而使密封座、弹性密封机构以及测试部件三者密封连接。
本发明具有以下有益效果:
本发明的测试密封装置,通过将密封座的出口端安装于机匣上并与测试孔密封连接,弹性密封机构的出口端塞于孔道中,通过在弹性密封结构上套设外套螺母并将外套螺纹与密封座的入口端螺纹匹配连接,安装测试部件时,先将测试部件的测试端依次穿过弹性密封机构和密封座伸入机匣内,然后通过外套螺母在密封座上螺纹行进时的推力将弹性密封机构向孔道内挤压变形,从而使密封座、弹性密封机构以及测试部件三者密封连接,机匣中温度较低的冷端和温度较高的热端均适用,整个装置结构稳定,安装简单,装配难度低,并且不会导致机匣和测试部件发生变形,保证机匣内流场稳定,确保试验结果准确。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明优选实施例的测试密封装置的结构示意图;
图2是本发明优选实施例的测试密封装置的结构示意图;
图3是本发明优选实施例的密封槽球的结构示意图;
图4是本发明优选实施例的测试密封装置的结构示意图。
图例说明:
1、密封座;2、下半碗;3、上半碗;4、外套螺母;5、密封球;6、密封槽球;61、出口密封部;62、入口密封部;63、变形部;7、堵头;100、机匣;200、测试部件。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明,但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是本发明优选实施例的测试密封装置的结构示意图;图2是本发明优选实施例的测试密封装置的结构示意图;图3是本发明优选实施例的密封槽球的结构示意图;图4是本发明优选实施例的测试密封装置的结构示意图。
如图1和图2所示,本实施例的测试密封装置,用于航空发动机机匣100的测试位置处的密封,机匣100的测试位置处设有用于穿设测试部件200的测试孔,测试密封装置用于将测试部件200与机匣100密封连接,测试密封装置包括用于安装于机匣100的密封座1,密封座1上设有与机匣100的测试孔连通的孔道,密封座1的出口端与测试孔密封连接,测试密封装置还包括塞于孔道中的弹性密封机构以及套于弹性密封机构上并沿孔道的轴向与密封座1的入口端外壁面螺纹匹配连接的外套螺母4,弹性密封机构上沿轴向设有贯穿至孔道的穿孔,以使测试部件200的测试端依次穿过弹性密封机构和密封座1并伸入机匣100内;通过外套螺母4在密封座1上螺纹行进时的推力将弹性密封机构向孔道内挤压变形,从而使密封座1、弹性密封机构以及测试部件200三者密封连接。测试部件200穿入的一端为入口端,测试部件200穿出的一端为出口端。本发明的测试密封装置,通过将密封座1的出口端安装于机匣100上并与测试孔密封连接,弹性密封机构的出口端塞于孔道中,通过在弹性密封结构上套设外套螺母4并将外套螺纹与密封座1的入口端螺纹匹配连接,安装测试部件200时,先将测试部件200的测试端依次穿过弹性密封机构和密封座1伸入机匣100内,然后通过外套螺母4在密封座1上螺纹行进时的推力将弹性密封机构向孔道内挤压变形,从而使密封座1、弹性密封机构以及测试部件200三者密封连接,机匣100中温度较低的冷端和温度较高的热端均适用,整个装置结构稳定,安装简单,装配难度低,并且不会导致机匣100和测试部件200发生变形,保证机匣100内流场稳定,确保试验结果准确。如图4所示,无需安装测试部件200时,将弹性密封机构替换为与孔道相匹配的密封堵头7,密封堵头7的一端塞入孔道内,通过外套螺母4在密封座1上螺纹行进时的推力将堵头7向孔道内压紧,从而将密封座1的孔道堵封。
如图1和图2所示,弹性密封机构包括出口端塞于孔道内的下半碗2以及出口端盖合于下半碗2的入口端上的上半碗3,且下半碗2与上半碗3之间设有密封腔,弹性密封机构还包括装设于密封腔中的弹性密封单元,下半碗2、弹性密封单元以及上半碗3均沿孔道的轴向设有彼此相连通的通孔,从而形成穿孔。下半碗2的入口端内腔设有径向尺寸由外向内逐渐变小的下内锥腔,上半碗3的出口端内腔设有径向尺寸由外向内逐渐变小的上内锥腔,从而使上半碗3与下半碗2之间形成用于装设弹性密封单元的密封腔。
如图1和图2所示,孔道的入口端的端面为径向尺寸由外向内逐渐变小的内锥面,下半碗2的出口端设有用于塞入孔道内以对下半碗2径向限位的下限位部以及与内锥面相配合的外锥部。通过下半碗2的外锥部与孔道的入口端的内锥面配合形成锥面密封结构,密封性能更稳定。通过下限位部对下半碗2径向限位,以防止外螺纹套将弹性密封机构向密封座1压紧时下半碗2沿径向偏移而影响测试密封装置的密封性。
如图1和图2所示,外套螺母4的入口端向内延伸形成用于将上半碗3向密封座1压紧的压环,上半碗3的入口端设有用于伸入压环的中心孔中以对上半碗3径向限位的上限位部。通过上限位部对上半碗3径向限位,以防止外螺纹套将弹性密封机构向密封座1压紧时上半碗3沿径向偏移而影响测试密封装置的密封性。
如图1和图2所示,上半碗3的出口端沿周向设有环形凸条,下半碗2的入口端上沿周向设有与环形凸条相匹配的环形凹槽;或者下半碗2的入口端沿周向设有环形凸条,上半碗3的出口端上沿周向设有与环形凸条相匹配的环形凹槽。
如图1和图2所示,在本实施例中,密封座1的入口端与测试孔相配合,密封座1上设有卡固于测试孔周围的挡板,通过焊接的方式将挡板固定于机匣100上。
如图1所示,优选地,当测试位置位于机匣100的冷端时,弹性密封单元为橡胶制成的密封球5,密封球5的入口端和出口端分别抵靠于上半碗3和下半碗2上。密封球5制作简单,且弹性变形能力好。可选地,当测试位置位于机匣100的冷端时,弹性密封单元为软金属制成的密封槽球6。弹性密封单元的轴向尺寸大于或等于密封腔的轴向尺寸,以使外套螺母4向密封座1螺纹行进时密封腔中的弹性密封单元具有挤压效果。弹性密封单元的径向尺寸大于穿孔的径向尺寸。
如图2和图3所示,优选地,当测试位置位于机匣100的热端时,弹性密封单元为软金属制成的密封槽球6,密封槽球6沿轴向设有与上半碗3面贴合密封的入口密封部62、与下半碗2面贴合密封的出口密封部61以及连接入口密封部62和出口密封部61的变形部63,变形部63上沿轴向开设有通槽,多条通槽沿密封槽球6的周向均匀排布,以提高密封槽球6的轴向变形能力。入口密封部62为与上半碗3的上内锥腔向配合的锥形结构。变形部63与入口密封部62以及变形部63与出口密封部61均为圆弧连接过渡,且变形部63向内凹,使变形部63呈波纹状,以提高密封槽球6的轴向变形能力。密封槽球6的轴向变形能力强则能通过挤压补偿密封座1、下半碗2、上半碗3以及测试部件200之间更大的轴向间隙。外套螺母4向密封座1螺纹行进时密封腔中的弹性密封单元沿轴向挤压变形,从而将测试部件200与上半碗3和下半碗2之间密封连接。在本实施例中,出口密封部61为与下半碗2的下内锥腔相配合的锥形结构。通过外套螺母4将上半碗3、密封槽球6、下半碗2以及密封座1相互压紧,从而利用密封槽球6的变形部63产生的弹性变形使入口密封部62与上内锥腔的内表面贴合密封以及出口密封部61与下内锥腔的内表面贴合密封。试验时,利用软金属自身的回弹以补偿密封座1、下半碗2、密封槽球6、上半碗3以及外套螺母4之间由于热效应变形而产生的轴向间隙,从而确保整个试验过程均能有效密封,避免泄漏而造成机匣100内的流场变化。可选地,软金属为铜、镍、铜镍合金和/或铝镁合金。可选地,当测试位置位于机匣100的热端时,弹性密封单元为橡胶制成的密封球5。
本实施例的测试部件200的安装方法,采用上述测试密封装置,包括以下步骤:将密封座1固定于机匣100的测试孔处;将测试部件200的测试端依次穿过外套螺母4、弹性密封机构以及密封座1伸入机匣100内;将弹性密封机构的出口端塞于密封座1孔道内,并将外套螺母4套于弹性密封机构上并与密封座1的外壁面螺纹连接;将外套螺母4向密封座1旋转,通过外套螺母4在密封座1上螺纹行进时的挤压力将弹性密封机构向孔道内挤压变形,从而使密封座1、弹性密封机构以及测试部件200三者密封连接。
在本实施例中,测试部件200为用于检测机匣100内温度的铠装引线或用于检测机匣100内压力的测压金属管。密封座1焊接固定于机匣100的测试孔处。如图4所示,无需进行测试时,则将堵头7塞入密封座1的孔道中,再通过外套螺纹套于堵头7上并向密封座1旋转,通过外套螺母4在密封座1上螺纹行进时的挤压力将堵头7压紧,从而将孔道堵封。如图1所示,需要安装测试部件200且当测试位置位于机匣100的冷端时,将测试部件200依次穿过外套螺母4、上半碗3、密封球5、下半碗2以及密封座1后伸入机匣100内,再将下半碗2的下限位部塞入孔道的入口端处,将上半碗3的出口端的环形凸条与下半碗2的入口端的环形凹槽配合安装,以及使上半碗3的上限位部伸入外套螺母4的压环中,从而将密封球5装设于密封腔内,最后将外套螺母4向密封座1旋转,通过外套螺母4在密封座1上螺纹行进时的挤压力将上半碗3、密封球5以及下半碗2向孔道内挤压变形,从而使密封座1、下半碗2、密封球5、上半碗3以及测试部件200五者密封连接。如图2所示,需要安装测试部件200且当测试位置位于机匣100的热端时,将测试部件200依次穿过外套螺母4、上半碗3、密封槽球6、下半碗2以及密封座1后伸入机匣100内,再将下半碗2的下限位部塞入孔道的入口端处,将上半碗3的出口端的环形凸条与下半碗2的入口端的环形凹槽配合安装,以及使上半碗3的上限位部伸入外套螺母4的压环中,从而将密封槽球6装设于密封腔内且密封槽球6的入口密封部62和出口密封部61分别与下半碗2的下内锥腔和上半碗3的上内锥腔相配合,最后将外套螺母4向密封座1旋转,通过外套螺母4在密封座1上螺纹行进时的挤压力将上半碗3、密封球5以及下半碗2向孔道内挤压变形,从而使密封座1、下半碗2、密封槽球6、上半碗3以及测试部件200五者密封连接。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种测试密封装置,用于航空发动机机匣的测试位置处的密封,机匣(100)的测试位置处设有用于穿设测试部件(200)的测试孔,测试密封装置用于将测试部件(200)与机匣(100)密封连接,其特征在于,
测试密封装置包括用于安装于机匣(100)的密封座(1),密封座(1)上设有与机匣(100)的测试孔连通的孔道,密封座(1)的出口端与测试孔密封连接,
测试密封装置还包括塞于孔道中的弹性密封机构以及套于弹性密封机构上并沿孔道的轴向与密封座(1)的入口端外壁面螺纹匹配连接的外套螺母(4),
弹性密封机构上设有沿轴向贯穿至孔道的穿孔,以使测试部件(200)的测试端依次穿过弹性密封机构和密封座(1)并伸入机匣(100)内;
通过外套螺母(4)在密封座(1)上螺纹行进时的推力将弹性密封机构向孔道内挤压变形,从而使密封座(1)、弹性密封机构以及测试部件(200)三者密封连接;
弹性密封机构包括出口端塞于孔道内的下半碗(2)以及出口端盖合于下半碗(2)的入口端上的上半碗(3),且下半碗(2)与上半碗(3)之间设有密封腔,
弹性密封机构还包括装设于密封腔中的弹性密封单元,下半碗(2)、弹性密封单元以及上半碗(3)均沿孔道的轴向设有彼此相连通的通孔,从而形成穿孔。
2.根据权利要求1所述的测试密封装置,其特征在于,
下半碗(2)的入口端内腔设有径向尺寸由外向内逐渐变小的下内锥腔,上半碗(3)的出口端内腔设有径向尺寸由外向内逐渐变小的上内锥腔,从而使上半碗(3)与下半碗(2)之间形成用于装设弹性密封单元的密封腔。
3.根据权利要求1所述的测试密封装置,其特征在于,
孔道的入口端的端面为径向尺寸由外向内逐渐变小的内锥面,下半碗(2)的出口端设有用于塞入孔道内以对下半碗(2)径向限位的下限位部以及与内锥面相配合的外锥部。
4.根据权利要求1所述的测试密封装置,其特征在于,
外套螺母(4)的入口端向内延伸形成用于将上半碗(3)向密封座(1)压紧的压环,上半碗(3)的入口端设有用于伸入压环的中心孔中以对上半碗(3)进行径向限位的上限位部。
5.根据权利要求1所述的测试密封装置,其特征在于,
上半碗(3)的出口端沿周向设有环形凸条,下半碗(2)的入口端上沿周向设有与环形凸条相匹配的凹槽;或者
下半碗(2)的入口端沿周向设有环形凸条,上半碗(3)的出口端上沿周向设有与环形凸条相匹配的凹槽。
6.根据权利要求1所述的测试密封装置,其特征在于,
弹性密封单元为橡胶制成的密封球(5),密封球(5)的入口端和出口端分别抵靠于上半碗(3)内腔壁面上和下半碗(2)内腔壁面上。
7.根据权利要求1所述的测试密封装置,其特征在于,
弹性密封单元为软金属制成的密封槽球(6),密封槽球(6)沿轴向设有与上半碗(3)面贴合密封的入口密封部(62)、与下半碗(2)面贴合密封的出口密封部(61)以及连接入口密封部(62)和出口密封部(61)的变形部(63),变形部(63)上沿轴向开设有通槽,多条通槽沿密封槽球(6)的周向均匀排布,以提高密封槽球(6)的轴向变形能力。
8.根据权利要求7所述的测试密封装置,其特征在于,
变形部(63)与入口密封部(62)之间以及变形部(63)与出口密封部(61)之间均为圆弧连接过渡,且变形部(63)向内凹设布置,使变形部(63)呈波纹状,以提高密封槽球(6)的轴向变形能力。
9.一种测试部件的安装方法,其特征在于,采用权利要求1-8任一所述的测试密封装置,包括以下步骤:
将密封座(1)固定于机匣(100)的测试孔处;
将测试部件(200)的测试端依次穿过外套螺母(4)、弹性密封机构以及密封座(1)并伸入机匣(100)内;
将弹性密封机构的出口端塞于密封座(1)的孔道内,并将外套螺母(4)套于弹性密封机构上并与密封座(1)的外壁面螺纹连接;
将外套螺母(4)向密封座(1)旋转,通过外套螺母(4)在密封座(1)上螺纹行进时的挤压力将弹性密封机构向孔道内挤压变形,从而使密封座(1)、弹性密封机构以及测试部件(200)三者密封连接。
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