一种高温高压扇形燃烧室出口参数测量机构制造技术

本发明专利技术公开了一种高温高压扇形燃烧室出口参数测量机构，包括扇形燃烧室出口连接法兰、后转接段连接法兰、出口测量参数测量耙1、传动装置；扇形燃烧室出口连接法兰和后转接段连接法兰均为板状结构，二者固定连接且内部具有扇形空腔，外端面开设有与扇形燃烧室出口形状相同的扇形；主体与传动轴4之间设置有高压密封气体通道，且传动轴4靠近后转接段连接法兰的一端周向开设有环槽，环槽底部设置有气孔，高压密封气体通过通道和气孔，引入传动轴4环槽与后转接段连接法兰接触面形成的环腔，传动轴4在气孔旁开设有密封槽，密封槽内设置有一个密封圈，与环腔内的高压密封气体配合实现高温燃气的密封。

【技术实现步骤摘要】
一种高温高压扇形燃烧室出口参数测量机构
：本专利技术属于航空发动机燃烧室性能试验
,特别是涉及一种高温高压扇形燃烧室出口参数测量机构。
技术介绍
目前航空发动机燃烧室试验主要包含全环燃烧室，扇形燃烧室、矩形燃烧室试验，其中全环燃烧室和矩形燃烧室试验，出口参数测量机构都拥有自身的位移机构，用于燃烧室出口参数全范围的测量，获取试验数据。而扇形主燃烧室多数采用固定耙的方式进行燃烧室试验，也有用全环燃烧室(加装挡板的方式)进行测量。目前国外普遍认为扇形燃烧室由于多了侧壁的影响，与实际全环燃烧室有一定差异，基本不开展扇形燃烧室的性能试验，只进行矩形和全环试验。而国内普片认为扇形主燃烧室试验的开展，对全环燃烧室的设计能够起到一定作用，尤其是燃烧室全温全压的性能试验模拟，试验结果对全环燃烧室的实际改进有了更重多的数据支撑。因此扇形燃烧室试验在国内普片开展，主要试验单位中国航发动力所，中国航发涡轮院利用全环位移机构加装堵板的方式进行过扇形燃烧室试验，其他相关领域用位移机构去测量扇形出口全尺寸试验参数基本没有。目前扇形主燃烧室为了获取全尺寸范围的出口试验参数，大多采用安装固定耙的方式进行，这种测量方式，需要加工大量的受感部，并且安装多支受感部对燃烧室出口的流场形成堵塞干扰，对试验结果的分析带来很大难度。而用全环位移机构去测量扇形环槽，一个是全环位移机构结构尺寸偏大，造成生产的成本偏高，另一个是不同的扇形试验件需要用不同的位移机构，全环位移机构在扇形试验件上很难实现结构通用性，造成产品的浪费。相关领域的工作者也考虑过运用矩形位移机构的方式进行扇形位移机构的设计，主要认为扇形燃烧室出口参数测量机构的位移机构在这样设计过程中，存在泄漏和卡滞问题，因为扇形位移机构密封像圈不像矩形位移机构只受到单一方向的作用力，容易造成密封橡胶圈受损，导致高温燃气泄露；且加工制造圆弧形的受感部具有一定难度，不能保证每一环面的半径相同，出现机构卡滞。在考虑这些问题的时候，借助前人的思想和全环位移机构的设计理念，将受感部与传动轴进行整体设计，去除受感部转轴卡滞的现象。另外从密封橡胶圈的受力情况来看，密封橡胶圈更易用于静摩擦和滚动摩擦的场合，滑动摩擦对密封橡胶圈会降低密封橡胶圈的使用寿命，采用静摩擦和滚动摩擦的方式来替代滑动摩擦。综合考虑下，重新对扇形位移机构的结构进行设计，解决密封和卡滞问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术用于完成扇形主燃烧室高温高压下的性能试验任务，实现扇形主燃烧室出口参数全范围的的测量。技术方案：一种高温高压扇形燃烧室出口参数测量机构，其特征在于，包括扇形燃烧室出口连接法兰、后转接段连接法兰、出口测量参数测量耙1、传动装置；扇形燃烧室出口连接法兰和后转接段连接法兰均为板状结构，二者固定连接且内部具有扇形空腔，外端面开设有与扇形燃烧室出口形状相同的扇形；其中，传动装置包括电机主轴15、传动轴4和传动齿轮，电机主轴15将电机的动力通过传动齿轮传递至传动轴4控制其转动；出口测量参数测量耙1包括主体、支撑体和受感部，其中，主体为柱状结构，固定设置于传动轴4内并同心，随传动轴4转动，支撑体一端设置于主体外壁，伸入后转接段连接法兰与扇形燃烧室出口连接法兰之间的扇形空腔，受感部设置于支撑体另一端并深入扇形燃烧室出口测量截面，可随主体转动而转动，覆盖测量截面；主体与传动轴4之间设置有高压密封气体通道，且传动轴4靠近后转接段连接法兰的一端周向开设有环槽，环槽底部设置有气孔，高压密封气体通过通道和气孔，引入传动轴4环槽与后转接段连接法兰接触面形成的环腔，传动轴4在气孔旁开设有密封槽，密封槽内设置有一个密封圈，与环腔内的高压密封气体配合实现高温燃气的密封。所述测量参数测量耙1主体靠近转接段连接法兰的一端，设置有转接圆盘，通过转接圆盘将主体固定在传动轴4内，支撑体也设置于转接圆盘上。所述扇形燃烧室出口连接法兰、后转接段连接法兰与高温燃气接触面采用水冷冷却方式。所述测量参数测量耙1包括主体与传动轴4的同心度≦0.1mm；所述高压密封气体温度为0℃-30℃。所述主体与传动轴4之间设置有高压密封气体通道为二者之间的间隙，其间距控制在2mm～3mm。所述出口测量参数测量耙1采用水冷冷却方式。有益效果经过设计加工制造，该位移机构已经成功用于黄山扇形主燃烧室性能试验任务，完成相关试验。通过试验验证该位移机构构具有以下优点：1.该位移机构是一种用于测量扇形主燃烧室出口参数新结构，解决了以往非全环位移机构在密封、卡滞等环节的问题，能够用于高温高压的试验环境；2.相比全环燃烧室位移机构，该扇形位移机构结构紧凑，减少了加工用料，降低了设计加工成本；3.该位移机构通过传动轴摆动，只需安装一支受感部，就能够实现扇形主燃烧室出口参数全范围的测量，比以往固定耙测量扇形燃烧室出口参数方式，既避免了出口流道堵塞情况的发生，又节约了受感部设计加工费用；4.结构通用性强，便于进行结构改进，通过更换受感部耙体，可用于其他扇形燃烧室试验。附图说明图1为扇形环槽内出口测量参数测量耙的运动模型。图2为本专利技术测量机构的二维视图。图3为本专利技术测量机构的立体视图。图4是本专利技术主体结构剖视图。图5是高温燃气隔离密封部分结构剖视图。其中，1出口测量参数测量耙、2密封圈、3轴套、4传动轴、5从动齿轮、6挡圈、7定位拉杆、8密封盖板、9轴承安装座、10推力球轴承、11深沟球轴承、12冷气O型密封橡胶圈、13主动齿轮、14电机安装板、15电机主轴。具体实施方式：本专利技术设计扇形环槽内位移机构运动模型见图1。根据运动模型、燃烧室出口尺寸、其他链接尺寸，设计扇形位移机构整体结构见图2，图3，通过结构定型，选取相应的转轴的尺寸，基准定位。根据选定的转轴尺寸，根据试验技术要求，选用密封圈和轴承，计算摩擦力，得出传动轴扭矩，选用电机，以满足机械结构设计要求。最后根据定型的机械结构，进行强度校核，冷却结构设计，包括气冷水冷结构设计，换热计算，流场计算等。如图4所示，本专利技术的具体结构为：参数测量机构包括扇形燃烧室出口连接法兰、后转接段连接法兰、出口测量参数测量耙1、传动装置；扇形燃烧室出口连接法兰和后转接段连接法兰均为板状结构，二者固定连接且内部具有扇形空腔，外端面开设有与扇形燃烧室出口形状相同的扇形；其中，传动装置包括电机主轴15、传动轴4和传动齿轮，电机主轴15将电机的动力通过传动齿轮传递至传动轴4控制其转动；出口测量参数测量耙1包括主体、支撑体和受感部，其中，主体为柱状结构，固定设置于传动轴4内并同心，随传动轴4转动，支撑体一端设置于主体外壁，伸入后转接段连接法兰与扇形燃烧室出口连接法兰之间的扇形空腔，受感部设置于支撑体另一端并深入扇形燃烧室出口测量截面，可随主体转动而转动，覆盖测量截面；主体与传动轴4之间设置有高压密封气体通道，且传动轴4靠近后转接段连接法兰的一端周向开设有环槽，环槽底部设置有气孔，高压密封气体通过通道和气孔，引入传动轴4环槽与后转接段连接法兰接触面形成的环腔，传动轴4在气孔旁开设有密封槽，密封槽内设置有一个密封圈，与环腔内的高压密封气体配合实现高温高压燃气的密封。具体设计思路如下：a)机构支撑壳体按《钢制压力容器》(GB150-1999)设计标准执行；b)高温燃气接触型面使用水冷方式冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高温高压扇形燃烧室出口参数测量机构，其特征在于，包括扇形燃烧室出口连接法兰、后转接段连接法兰、出口测量参数测量耙(1)、传动装置；扇形燃烧室出口连接法兰和后转接段连接法兰均为板状结构，二者固定连接且内部具有扇形空腔，外端面开设有与扇形燃烧室出口形状相同的扇形；其中，传动装置包括电机主轴(15)、传动轴(4)和传动齿轮，电机主轴(15)将电机的动力通过传动齿轮传递至传动轴(4)控制其转动；出口测量参数测量耙(1)包括主体、支撑体和受感部，其中，主体为柱状结构，固定设置于传动轴(4)内并同心，随传动轴(4)转动，支撑体一端设置于主体外壁，伸入后转接段连接法兰与扇形燃烧室出口连接法兰之间的扇形空腔，受感部设置于支撑体另一端并深入扇形燃烧室出口测量截面，可随主体转动而转动，覆盖测量截面；主体与传动轴(4)之间设置有高压密封气体通道，且传动轴(4)靠近后转接段连接法兰的一端周向开设有环槽，环槽底部设置有气孔，高压密封气体通过通道和气孔，引入传动轴(4)环槽与后转接段连接法兰接触面形成的环腔，传动轴(4)在气孔旁开设有密封槽，密封槽内设置有一个密封圈，与环腔内的高压密封气体配合实现高温燃气的密封。...

【技术特征摘要】
1.一种高温高压扇形燃烧室出口参数测量机构，其特征在于，包括扇形燃烧室出口连接法兰、后转接段连接法兰、出口测量参数测量耙(1)、传动装置；扇形燃烧室出口连接法兰和后转接段连接法兰均为板状结构，二者固定连接且内部具有扇形空腔，外端面开设有与扇形燃烧室出口形状相同的扇形；其中，传动装置包括电机主轴(15)、传动轴(4)和传动齿轮，电机主轴(15)将电机的动力通过传动齿轮传递至传动轴(4)控制其转动；出口测量参数测量耙(1)包括主体、支撑体和受感部，其中，主体为柱状结构，固定设置于传动轴(4)内并同心，随传动轴(4)转动，支撑体一端设置于主体外壁，伸入后转接段连接法兰与扇形燃烧室出口连接法兰之间的扇形空腔，受感部设置于支撑体另一端并深入扇形燃烧室出口测量截面，可随主体转动而转动，覆盖测量截面；主体与传动轴(4)之间设置有高压密封气体通道，且传动轴(4)靠近后转接段连接法兰的一端周向开设有环槽，环槽底部设置有气孔，高压密封气体通过通道和气孔，引入传动轴(4)环槽与后转接段连接法兰接触面形成的环腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋轶伦，罗斌，朱涛，胡兴旺，李华东，姜东，孟坤，
申请(专利权)人：中国航发四川燃气涡轮研究院，
类型：发明
国别省市：四川,51