本发明专利技术为一种石墨密封结构在温气耦合下磨损量测量装置，包括：密封腔部、气体供给装置、转速控制装置；气体供给装置用于向密封腔部内供应气体；其中，密封腔部包括前室盖、后盖、中腔；中腔设有石墨密封结构；密封腔部设有空心轴；空心轴穿出至密封腔部之外，并与转速控制装置相连接；石墨密封结构配合在空心轴侧部；中腔内设有夹紧装置，夹紧装置与石墨密封结构配合来调节与空心轴侧部的接触力。结构配合来调节与空心轴侧部的接触力。结构配合来调节与空心轴侧部的接触力。
【技术实现步骤摘要】
一种石墨密封结构在温气耦合下磨损量测量装置及方法
[0001]本专利技术涉及航空发动机
，具体涉及一种石墨密封结构在温气耦合下磨损量测量装置及方法。
技术介绍
[0002]“航空发动机是飞机的“心脏”，是一种极其复杂和精密的热力机械，能够为飞机提供飞行的动力，代表了国家的综合实力和科技水平。航空发动机需要承受高负荷和热量的冲击，非常容易发生故障，因此对于航空发动机性能的要求就非常高。近些年，对于航空发动机的要求变得越来越高，对于一些部件的性能要求非常苛刻。而减小航空发动机的二次流的流动，即减少高温高压气体的泄露，是提高航空发动机性能的手段之一。据研究资料表明，良好的密封措施可以提高航空发动机性能的1％
‑
2％。
[0003]航空发动机性能的提高与密封技术的发展及应用是密不可分的，密封机构也由非接触式如迷宫密封、篦齿密封发展到接触式密封，如刷式密封、石墨密封等。石墨具有导热好耐磨损等优点，被广泛应用。目前航空发动机良好的密封技术石墨密封，具有低漏气量、导热好、耐磨耐腐蚀等优点。由于石墨密封属于接触式密封，而且具有一定的接触力，因此石墨密封必然存在磨损。石墨密封有效的降低了泄漏量，但也存在着磨损量，随着磨损量的增加，当达到一定限度后，石墨密封就会失效。因此如何精确的对石墨密封的磨损量测量是评估石墨密封结构失效的有效方法。目前石墨密封结构的磨损测量一般在高温材料磨损实验机上测量或者在常温下石墨磨损实验器测量。与真实的石墨密封结构工作环境还是具有很大的差距的，因此测量的误差还很大。而如何模拟航空发动机高温高压下的石墨密封结构的工作环境，与航空发动机真实环境具有相似性，是目前对于石墨密封实验需要解决的问题。
技术实现思路
[0004]针对航空发动机石墨密封结构在高温高压下的磨损特性测量方法问题，主要是如何模拟石墨密封结构的高温高压工作环境，与航空发动机的内部环境一致。航空发动机石墨密封结构一般对于航空发动机的低压端和高压端进行密封，压气机转子在高速旋转下对气流做功，气流的压力和温度大大的提高。而压气机为多级，在转子和机匣、轴之间必然存在间隙，而石墨密封结构被布置于此，因此石墨密封结构受高温高压气体的作用。而如何把该工作环境细致的模拟出来是本专利技术要解决的关键问题。
[0005]本专利技术的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0006]在本公开的一方面，公开了一种石墨密封结构在温气耦合下磨损量测量装置，包括：
[0007]密封腔部、气体供给装置、转速控制装置；
[0008]所述气体供给装置用于向所述密封腔部内供应气体；
[0009]其中，所述密封腔部包括前室盖、后盖、中腔；
[0010]所述中腔设有石墨密封结构；
[0011]所述密封腔部设有空心轴；所述空心轴穿出至所述密封腔部之外，并与所述转速控制装置相连接；
[0012]所述石墨密封结构配合在所述空心轴侧部；
[0013]所述中腔内设有夹紧装置，所述夹紧装置与所述石墨密封结构配合来调节与所述空心轴侧部的接触力。
[0014]进一步地，所述夹紧装置包括压紧环、传力柱、调节螺栓、推力传感器；
[0015]所述压紧环配合在石墨密封结构外侧，调节所述调节螺栓，所述传力柱对所述压紧环的压紧程度发生改变，所述推力传感器用于检测压紧力。
[0016]进一步地，所述空心轴中部设有隔断介质。
[0017]进一步地，所述气体供给装置包括空压机、储气罐、截止阀、加热器、管路、调压阀；
[0018]所述空压机、所述储气罐、所述截止阀、所述加热器调压阀均连接于所述管路上。
[0019]进一步地，所述转速控制装置包括变频器、电动机、隔热连轴节、第一轴承座、第二轴承座、转速传感器；
[0020]所述隔热连轴节、所述电动机、所述变频器依次连接于所述空心轴端部；
[0021]所述第一轴承座、所述第二轴承座设于所述空心轴中部；
[0022]所述转速传感器用于检测所述空心轴的转速。
[0023]进一步地，所述中腔内设有温度传感器；
[0024]所述前室盖设有温压传感器。
[0025]在本公开的另一方面，公开了一种石墨密封结构在温气耦合下磨损量测量方法，使用如权利要求1
‑
6任一项所述的测量装置，其特征在于，包括以下步骤：
[0026]步骤一：按实验要求组装实验装置，调试并运转正常，测量石墨密封结构的初始重量G1；
[0027]步骤二：对储气罐充气打压，压力控制在不低于实验所需压力的1.5倍，根据储气罐具体额定压力设定；
[0028]步骤三：设定转轴转速为零，此时转轴处于静止状态，调节石墨密封结构的夹紧装置到零接触力；打开截止阀，打开加热器设定实验气体温度T1，调节调压阀到最低实验压力P1，对密封腔内进行其空气加热；
[0029]步骤四：由石墨密封结构的温度传感器观测其温度值，待石墨密封结构的温度达到与进气温度相同后，待温度变化范围符合实验精度要求后；开启变频器对轴转速进行控制，达到第一实验转速；
[0030]步骤五：旋转石墨夹紧螺母，对石墨密封结构的接触力进行调节，调节到预定压力N1，进行第一个实验周期实验，实验时间按实验要求设定；
[0031]步骤六：调整石墨密封结构接触力到零，关停变频器，关闭加热器；但气流不关闭，对加热器和密封腔内部件进行冷却；记录气体的压力、温度、石墨密封结构压力、转速等参数，拆解石墨密封结构，测量其重量为G2；
[0032]步骤7：安装石墨密封结构等，进行下一个工况实验；按步骤三至步骤六，按实验大纲要求设置不同的实验参数，完成所有工况下石墨密封结构的磨损性能实验；
[0033]步骤八：根据实验测量数据，进行数据处理，可以得到同一温度、同一石墨密封接
触力下，不同空气压力石墨密封结构随转速变化磨损量；同一石墨密封接触力下、同一气体压力下，不同温度石墨密封结构随转速变化磨损量；同一温度、气体压力下，不同石墨密封结构接触力下随转速变化磨损量；得到多参数耦合下石墨密封结构的磨损特性。
[0034]进一步地，步骤三中：热空气的流动路径为：一、热气流沿石墨密封结构的间隙泄露到密封腔后腔内，从轴间隙流出，热气流对石墨密封结构进行了加热；二、热气流从空心轴内流入，空心轴内设置了多孔介质，对气流流动进行了限制，只有少量气流从多孔介质中流出，起到了保持密封腔压力的作用，漏出的气流沿轴孔隙排到大气，对旋转轴进行预热。
[0035]本专利技术的有益效果包括：
[0036]由于航空发动机内环境的特殊性，航空发动机部件的实验也应该与真实航空发动机的工作条件具有相似性。本专利技术就是模拟了航空发动机石墨密封机构在真实环境下的工作条件。
[0037]本专利技术对实验腔的加热是利用高温高压的气流加热，与航空发动机对石墨密封结构的传热有相似之处，提高了实验测量结果的准确性。
[0038]本专利技术可以实现多参数耦合下的石墨密封结构本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种石墨密封结构在温气耦合下磨损量测量装置，其特征在于，包括：密封腔部、气体供给装置、转速控制装置；所述气体供给装置用于向所述密封腔部内供应气体；其中，所述密封腔部包括前室盖(7)、后盖(17)、中腔(10)；所述中腔(10)设有石墨密封结构(14)；所述密封腔部设有空心轴(13)；所述空心轴(13)穿出至所述密封腔部之外，并与所述转速控制装置相连接；所述石墨密封结构(14)配合在所述空心轴(13)侧部；所述中腔(10)内设有夹紧装置，所述夹紧装置与所述石墨密封结构(14)配合来调节与所述空心轴(13)侧部的接触力。2.根据权利要求1所述的一种石墨密封结构在温气耦合下磨损量测量装置，其特征在于：所述夹紧装置包括压紧环(15)、传力柱(11)、调节螺栓(9)、推力传感器(12)；所述压紧环(15)配合在石墨密封结构(14)外侧，调节所述调节螺栓(9)，所述传力柱(11)对所述压紧环(15)的压紧程度发生改变，所述推力传感器(12)用于检测压紧力。3.根据权利要求1所述的一种石墨密封结构在温气耦合下磨损量测量装置，其特征在于：所述空心轴(13)中部设有隔断介质(18)。4.根据权利要求1所述的一种石墨密封结构在温气耦合下磨损量测量装置，其特征在于：所述气体供给装置包括空压机(1)、储气罐(2)、截止阀(3)、加热器(4)、管路(5)、调压阀(6)；所述空压机(1)、所述储气罐(2)、所述截止阀(3)、所述加热器(4)调压阀(6)均连接于所述管路(5)上。5.根据权利要求1所述的一种石墨密封结构在温气耦合下磨损量测量装置，其特征在于：所述转速控制装置包括变频器(24)、电动机(23)、隔热连轴节(21)、第一轴承座(19)、第二轴承座(20)、转速传感器(22)；所述隔热连轴节(21)、所述电动机(23)、所述变频器(24)依次连接于所述空心轴(13)端部；所述第一轴承座(19)、所述第二轴承座(20)设于所述空心轴(13)中部；所述转速传感器(22)用于检测所述空心轴(13)的转速。6.根据权利要求1所述的一种石墨密封结构在温气耦合下磨损量测量装置，其特征在于：所述中腔(10)内设有温度传感器(16)；所述前室盖(7)设有温压传...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵宇，冀疆峰，樊夕夕，张泽振，代笑林，童永祥，
申请(专利权)人：江西中发天信航空发动机科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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