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动态传感器与机匣处理一体化结构、压气机机匣及压气机

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1.本实用新型涉及燃气轮机/航空发动机技术领域,具体涉及一种动态传感器与机匣处理一体化结构、压气机机匣及压气机。


背景技术:

2.航空压气机的稳定性对于整个发动机而言十分重要,一旦进入失速状态,压气机的性能就会受到极大影响,因而具有较宽的失速裕度是航空压气机的要求之一。为了拓宽失速裕度,工程上往往采用机匣处理这一简单有效的方法。然而机匣处理形式众多,各型式扩稳作用机制的解释尚不统一,因而针对机匣处理的扩稳机制仍需进行更多详细的实验测量。
3.由于槽缝式机匣处理的结构特点,现有实验测量方案仍以测量压气机总体特性参数为主,辅以转子前缘上游或转子尾缘下游的壁面动态测孔。这种实验方式虽然可以获取机匣处理对压气机总体特性参数的影响,但却缺乏槽缝间流场参数的测量,这使得研究人员无法将槽缝间流场可视化,不利于深入探究机匣处理方法的作用机制。
4.因此,如何设计出安全可靠的实验装置以获取槽缝间的流场数据,具有重要意义。


技术实现要素:

5.因此,为了克服上述现有技术的缺点,本实用新型提供一种动态传感器与机匣处理一体化结构,包括:
6.槽缝式机匣处理结构;
7.形成于所述槽缝机匣的前缝机匣和后槽机匣之间的梅花桩槽;
8.能够可拆地安装于所述梅花桩槽内的传感器安装结构;
9.所述传感器安装结构包括能够与所述梅花桩槽适配的梅花桩固定盖,以及与所述梅花桩固定盖连接的梅花桩传感器固定盖,
10.所述梅花桩固定盖上设置有机匣连接孔,用于将所述梅花桩固定盖可拆地固定在所述梅花桩槽内。
11.进一步地,所述的槽缝式机匣处理结构,由前缝结构和后槽结构两部分组成。
12.进一步地,所述梅花桩槽包括多个,沿所述槽缝机匣的前缝机匣和后槽机匣结合处周向分布。
13.进一步地,所述梅花桩槽由第一部分和第二部分组成,所述第一部分至少部分地形成于所述前缝机匣的靠近前缝机匣后唇槽凸台的后缘,所述第二部分至少部分地形成于所述后槽机匣的后槽机匣前唇槽凹槽的前缘,所述第一部分和第二部分共同构成梅花桩槽。
14.进一步地,所述传感器安装结构包括梅花桩传感器固定盖,所述梅花桩传感器固定盖包括第一安装结构和第二安装结构,所述第一安装结构包括半球凸台,所述第二安装结构包括圆柱盲孔,所述半球凸台和所述圆柱盲孔能够相互连接配合,以使得所述第一安
装结构和第二安装结构形成梅花桩传感器固定盖。
15.进一步地,所述第一安装结构包括第一梅花桩槽安装部以及第一传感器固定部,所述第一梅花桩槽安装部与所述第一传感器固定部固定连接,且所述第一梅花桩槽安装部的纵向轴线与所述第一传感器固定部的纵向轴线相互垂直。
16.进一步地,所述第二安装结构包括第二梅花桩槽安装部以及第二传感器固定部,所述第二梅花桩槽安装部与所述第二传感器固定部固定连接,且所述第二梅花桩槽安装部的纵向轴线与所述第二传感器固定部的纵向轴线相互垂直。
17.进一步地,所述第一部分包括第一传感器内承托沉孔,所述第一传感器内承托沉孔位于所述第一部分的槽底部,用于承托和固定所述传感器;和/或
18.所述第二部分包括第二传感器内承托沉孔,所述第二传感器内承托沉孔位于所述第二部分的槽底部,用于承托和固定所述传感器。
19.进一步地,所述第一传感器固定部包括第一半长圆薄凸台,所述第一半长圆薄凸台上设置有第一传感器外固定通孔;和/或所述第二传感器固定部包括第二半长圆薄凸台,所述第二半长圆薄凸台上设置有第二传感器外固定通孔。
20.进一步地,所述第一传感器外固定通孔与所述第一传感器内承托沉孔至少一一对应,所述第二传感器外固定通孔与所述第二传感器内承托沉孔至少一一对应。
21.本实用新型还涉及一种压气机机匣,压气机机匣为具有槽缝式处理结构的航空压气机机匣,包括上述的一体化结构。
22.本实用新型还涉及一种压气机,压气机为航空压气机,包括上述的压气机机匣。
23.与现有技术相比,本实用新型能够确保具有搭载小尺寸传感器的精密接口、处理缝上游/转静叶之间/静叶出口的探针预留孔,以获得相应位置的实验数据来深度揭示机匣处理扩稳机制。
附图说明
24.图1为本实用新型燃气轮机槽缝机匣传感器的固定结构整体装配示意图。
25.图2为前缝机匣结构示意图。
26.图3为前缝机匣梅花桩槽局部放大图。
27.图4为后槽机匣结构示意图。
28.图5为梅花桩传感器固定盖的第一安装结构示意图。
29.图6为梅花桩传感器固定盖的第二安装结构示意图。
30.图7为传感器堵头结构示意图。
具体实施方式
31.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图1-7,对本实用新型进一步详细说明。
32.本实用新型的一个实施例提供一种动态传感器与机匣处理一体化结构,包括:
33.形成于所述槽缝机匣的前缝机匣1和后槽机匣2之间的梅花桩槽3;
34.能够可拆地安装于所述梅花桩槽2内的传感器安装结构;
35.所述传感器安装结构包括能够与所述梅花桩槽3适配的梅花桩固定盖,以及与所
述梅花桩固定盖连接的梅花桩传感器固定盖,
36.所述梅花桩固定盖上设置有机匣连接孔18,直径8mm,用于将所述梅花桩固定盖可拆地固定在所述梅花桩槽3内。
37.本实用新型提供了一种动态传感器与机匣处理一体化结构,在槽缝结构中间轴向设置了可搭载小尺寸传感器的承载孔结构。所述承载孔结构沿压气机圆周方向布置了四排,每排沿轴向有8个承载孔,可完全覆盖槽缝结构所占轴向长度范围。通过此装置可以获得转子叶顶动态壁面静压流场,观测槽缝结构对压气机转子叶顶泄漏流的作用机制进而深入揭示槽缝式处理机匣的扩稳机制。
38.在一个实施例中,所述梅花桩槽3包括多个,沿所述槽缝机匣的前缝机匣 1和后槽机匣2结合处周向分布。
39.在一个实施例中,所述梅花桩槽3由第一部分31和第二部分32组成,所述第一部分31至少部分地形成于所述前缝机匣1的靠近前缝机匣后唇槽凸台8 的后缘,所述第二部分32至少部分地形成于所述后槽机匣2的后槽机匣前唇槽凹槽9的前缘,所述第一部分31和第二部分32共同构成梅花桩槽3。
40.在一个实施例中,所述传感器安装结构包括梅花桩传感器固定盖,所述梅花桩传感器固定盖包括第一安装结构21和第二安装结构22,所述第一安装结构21包括半球凸台16,直径为1mm,高度为1.5mm;所述第二安装结构22 包括圆柱盲孔17,直径为1mm,深度2mm;所述半球凸台16和所述圆柱盲孔17能够相互连接配合,以使得所述第一安装结构21和第二安装结构22形成梅花桩传感器固定盖。
41.在一个实施例中,所述第一安装结构21包括第一梅花桩槽安装部211以及第一传感器固定部12,所述第一梅花桩槽安装部211与所述第一传感器固定部12固定连接,且所述第一梅花桩槽安装部211的纵向轴线与所述第一传感器固定部12的纵向轴线相互垂直。
42.在一个实施例中,所述第二安装结构22包括第二梅花桩槽安装部221以及第二传感器固定部13,所述第二梅花槽桩安装部221与所述第二传感器固定部13固定连接,且所述第二梅花桩槽安装部211的纵向轴线与所述第二传感器固定部13的纵向轴线相互垂直。
43.在一个实施例中,所述第一部分31包括第一传感器内承托沉孔10,所述第一传感器内承托沉孔10位于所述第一部分31的槽底部,用于承托和固定所述传感器;和/或
44.所述第二部分32包括第二传感器内承托沉孔10,所述第二传感器内承托沉孔10位于所述第二部分32的槽底部,用于承托和固定所述传感器。
45.在一个实施例中,所述第一传感器固定部12包括第一半长圆薄凸台141,所述第一半长圆薄凸台141上设置有第一传感器外固定通孔151;和/或所述第二传感器固定部包括第二半长圆薄凸台161,所述第二半长圆薄凸台161上设置有第二传感器外固定通孔152。第一传感器外固定通孔151和第二传感器外固定通孔152的直径一致,均为1.7mm。
46.在一个实施例中,所述第一传感器外固定通孔151与所述第一传感器内承托沉孔10至少一一对应,所述第二传感器外固定通孔152与所述第二传感器内承托沉孔10至少一一对应。
47.在一个实施例中,所述前缝机匣1最大外径为540mm,内径500mm,所述前缝机匣1具有120个优化后的不规则型线处理缝结构5;用于挂载探针的长圆形直槽4总长为20mm,半圆半径为5mm,每一个长圆形直槽4的两侧开有m6的螺纹孔,距离长圆形直槽4轴线的中心距离
为17.5mm,此结构对应于探针的装配结构,五个探针孔位于同一轴向位置,可以测量此轴向位置的总压剖面;所述前缝机匣1设置了圆周方向均布的8个一半的梅花桩槽3,圆角半径为5mm,槽深10mm,配合后槽机匣2和梅花桩固定盖可完成传感器的向外止推固定;在所述沉头槽中沿轴向设置四个直径为1.7mm、距离机匣内壁面仍有0.2mm的传感器内承托沉孔,所述传感器内承托沉孔在孔底中心设置了直径为0.8mm的通孔,利用所述直径1.7mm的沉头结构及直径0.8mm的通孔可以形成一个小凸台,可用于承托传感器19的凸台20,完成传感器19的向内止推固定;前缝机匣1前端面和后端面分别设置有外径520mm高度12mm的唇槽凸台8和外径510mm高度3mm的唇槽凸台以便于与压气机前后段机匣相连接。在本公开实施例的一种具体实现方式,所述后槽机匣具有2个周向方形处理槽结构6,它的结构是经过优化算法得出的,槽深2.22mm,槽宽2.32mm;所述后槽机匣2设置了5个与转子出口气流角等角度的长圆形直槽4,结构尺寸与所述前缝机匣相同,可供搭载探针测量转子与静子之间的径向气动参数;所述后槽机匣2设置了圆周方向均布的8个一半的梅花桩槽3,圆角半径为 5mm,槽深10mm,配合前缝机匣1和梅花桩固定盖可完成传感器的向外止推固定;在所述沉头槽中沿轴向设置四个直径为1.7mm、距离机匣内壁面仍有 0.2mm的传感器内承托沉孔,所述传感器内承托沉孔在孔底中心设置了直径为 0.8mm的通孔,利用所述直径1.7mm的沉头结构及直径0.8mm的通孔可以形成一个小凸台,可用于承托传感器19的凸台20,完成传感器19的向内止推固定;所述后槽机匣具有60个静叶沉头安装孔7,大圆沉头直径19mm深度 12mm,小圆通孔直径8毫米,用于安装静叶叶片;前端面和后端面分别设置有外径510mm深度3mm的唇槽凹槽和外径520mm高度10mm的唇槽凹槽以便于与压气机前后段机匣相连接。
48.各个零件加工完成后,需先将8个传感器分别放入梅花桩传感器固定盖对应外固定孔中,再将母头与其合并对接;另一边将前缝机匣与后槽机匣对齐梅花桩槽位置进行对接安装;而后将已经组装好的带有8个小传感器的梅花桩固定盖插入前缝机匣与后槽机匣对应的梅花桩槽口中,紧密配合安装使传感器与内承托沉孔贴合、梅花桩固定盖下表面与机匣外表面完全贴合,使用螺栓将其固定在机匣外表面。按照所述方法完成剩余7个梅花桩固定盖的安装,至此完成整体结构的安装。
49.使用时需先将低速压气机拉杆松开,取下转子区域机匣端,换装本实用新型后,拉紧拉杆,将传感器接入采集系统,然后进行实验。在无需传感器测量时,可将传感器换为等尺寸的传感器堵头。
50.在一个实施例中,本实用新型还涉及一种具有槽缝式处理结构的的航空压气机机匣,包括上述的固定机构。
51.本实用新型提供了一种动态传感器与机匣处理一体化结构,其优化后的前缝后槽机匣处理结构可带来轴流压气机稳定性的提升。为了探究其作用机制,在转子上游、转子和静子之间均设置了探针孔可以测量两剖面的总压参数;在所述前缝机匣和所述后槽机匣上沿着处理缝和处理槽的槽底之间十分狭窄的位置开设了小传感器搭载孔,并通过梅花桩固定盖进行固定,通过此结构可以实现复杂机匣处理结构条件下叶顶壁面动态静压信号的采集。由于沿周向设置了8排精密测孔,因而它既可以适用于均匀来流条件下的测量,也可以适用于非均匀来流条件测量。综上,本实用新型可以为各种来流条件下深入分析机匣处理的作用机制提供叶顶流场的精密测量支持。
52.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已,并不用以限制本实用新型,凡在本
实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型技术原理的前提下,还可以做出若干改进和变型,这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

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