一种双轴压气机试验件腔压主动调节装置的制作方法

1.本技术属于叶轮机试验技术领域，特别涉及一种双轴压气机试验件腔压主动调节装置。


背景技术：

2.双轴轴流式压气机试验件一般包含卸荷腔、轴承封严腔、轴承前腔、轴承腔、轴承后封严腔等腔体，对于航空发动机整机试验，压气机各腔体内压力可实现自平衡，但是对于压气机部件试验，由于结构差异，无法实现各腔压力的自平衡。压气机各腔内压力的平衡关系到试验件的安全运行，如果各腔压力不匹配，一方面可能引起由轴向力不平衡导致的试验件振动异常，直接影响试验安全；另一方面可能引发轴承温度高、叶片结焦、油气泄漏等试验件问题，因此腔压主动调节装置是保证压气机试验顺利开展的重要装置。
3.目前，对于压气机部件试验，各封严腔的封严引气压力一般设置为一定值，仅起到封严作用，该方法可能导致轴承封严腔压力过高，高温封严气体及滑油进入流道，附着在叶片表面结焦；轴承腔压力一般采用直接排气方式，该方式在轴承腔为负压时不适用，会造成封严压力高，同时也会影响轴承润滑油喷射，直接影响轴承冷却润滑；卸荷腔一般采用固定数量的管路排大气，该方式无法实现轴向力主动调节。


技术实现要素：

4.本技术的目的是提供了一种双轴压气机试验件腔压主动调节装置，以解决或减轻背景技术中的至少一个问题。
5.本技术的技术方案是：一种双轴压气机试验件腔压主动调节装置，所述压气机试压件沿着轴向顺气流方向依次设有卸荷腔、轴承封严腔、轴承前腔、轴承腔和轴承后封严腔，各腔之间通过封严篦齿进行密封；
6.所述腔压主动调节装置包括：
7.封严引气压力主动调节系统，所述封严引气压力主动调节系统连通至轴承前腔和轴承后封严腔，用于将工艺气引入腔体内，实现对轴承前腔和轴承后封严腔的封严气供应压力动态调节；
8.通大气孔集气排空系统，所述通大气孔集气排空系统连通至卸荷腔和轴承封严腔，通过所述通大气孔集气排空系统实现对卸荷腔和轴承封严腔排气压力的动态调控，进而保证轴向力的同时满足封严压差要求；
9.轴承腔主动抽吸系统，所述轴承腔主动抽吸系统连通至轴承腔，用于实现对轴承腔抽吸压力的主动调控。
10.在本技术一些实施方式中，所述通大气孔集气排空系统包括由一路或多路排气金属软管和电动调节阀构成的第一排空系统和第二排空系统，其中：
11.第一排空系统中一路或多路的排气金属软管一端连接至卸荷腔，另一端连接至电动调节阀，电动调节阀另一端连接至通大气管路；
12.第二排空系统中一路或多路的排气金属软管一端连接至轴承封严腔，另一端连接至电动调节阀，电动调节阀另一端连接至通大气管路。
13.在本技术一些实施方式中，所述第一排空系统中的电动调节阀包括并联设置的主阀和辅阀，主阀和辅阀分别实现阀门的粗调和精调。
14.在本技术一些实施方式中，所述封严引气压力主动调节系统包括轴承前腔调节系统和轴承后封严腔调节系统，轴承前腔调节系统和轴承后封严腔调节系统均包括一路或多路的封严供气管路，单路的封严供气管路由手动调节阀、封严电动调节阀、胶管、压力变送器构成，轴承前腔调节系统和轴承后封严腔调节系统中的封严供气管路一端均连接进气主管路形成共同的输入端，轴承前腔调节系统的封严供气管路另一端连接轴承前腔，轴承后封严腔调节系统的封严供气管路另一端连接轴承后封严腔。
15.在本技术一些实施方式中，通过所述轴承前腔调节系统调节的轴承前腔的压力高于轴承封严腔的压力(5～10)kpa；
16.通过所述轴承后封严腔调节系统调节的轴承后封严腔的压力高于轴承腔的压力(5～10)kpa。
17.在本技术一些实施方式中，所述轴承腔主动抽吸系统包括漩涡风机、温度变送器、负压压力变送器、缓冲装置、抽吸电动调节阀、进口过滤装置、一路或多路的抽吸金属软管，一路或多路的抽吸金属软管一端连接轴承腔，另一端连接缓冲装置，在抽吸金属软管和之间缓冲装置连接有抽吸电动调节阀，抽吸电动调节阀的另一端连接进口过滤装置，缓冲装置另一端连接旋涡风机，旋涡风机和缓冲装置之间设置温度变送器、负压压力变送器，旋涡风机另一端连接至通大气管路。
18.在本技术一些实施方式中，所述漩涡风机为变频风机或具有阀门的定频风机。
19.本技术提出的压气机试验件腔压主动调节装置通过多自由度主动控制手段，满足轴向力平衡需求；轴承封严腔排气与轴承前腔压力的匹配调节，解决了试验件叶片结焦问题。封严引气压力随试验件状态动态调节，与轴承腔抽吸系统配合，解决了封严压力高及轴承腔压力过高引起的轴承冷却润滑效果差的问题，保障试验件完好及试验安全顺利开展，进而节约试验时间成本和资源成本。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术提供的技术方案，下面将对附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本技术的一些实施例。
21.图1为本技术的压气机试验件腔压主动调节装置总体示意图。
22.图2为本技术的通大气孔集气排空系统示意图。
23.图3为本技术的封严引气压力主动调节系统示意图。
24.图4为本技术的轴承腔主动抽吸系统示意图。
具体实施方式
25.为使本技术实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
26.为了实现压气机试验件各腔压力的动态调节，满足轴向力平衡需求，解决试验件
轴承温度高等问题，保障试验安全顺利开展，同时节约试验成本，本技术中提出一种双轴压气机试验件腔压主动控制装置及其控制方法。
27.如图1所示，本技术提供的压气机试验件腔压主动调节装置100包括封严引气压力主动调节系统10、通大气孔集气排空系统20和轴承腔主动抽吸系统30，其中，通大气孔集气排空系统20连通至卸荷腔101和轴承封严腔102，通过通大气孔集气排空系统20实现对卸荷腔101和轴承封严腔102排气压力的动态调控，进而保证轴向力的同时满足封严压差要求，封严引气压力主动调节系统10连通至轴承前腔103和轴承后封严腔105，用于将工艺气引入腔体实现对轴承前腔103和轴承后封严腔105的封严气供应压力动态调节，轴承腔主动抽吸系统30连通至轴承腔104，用于实现对轴承腔104抽吸压力的主动调控。
28.如图2所示，通大气孔集气排空系统20包括由排气金属软管21和电动调节阀22构成的第一排空系统23和第二排空系统24。
29.第一排空系统23包括一路或多路并联的排气金属软管21，排气金属软管21一端连接至卸荷腔101，另一端连接至电动调节阀22，电动调节阀22包括并联设置的主阀221和辅阀222，主阀221和辅阀222分别实现阀门的粗调和精调。卸荷腔101的压力直接影响压气机试验件的轴向力，并且该腔内的气体温度较高。试验时，卸荷腔101内设置温度和压力测点107，通过控制主阀221和辅阀222使卸荷腔101通过排气金属软管21连通大气管路(通过排气消音塔排出)，并根据试验状态及轴向力大小实时调节电动调节阀22，保证轴向力平衡，以避免高温气体流入轴承腔104。
30.第二排空系统24也包括一路或多路并联的排气金属软管21，排气金属软管21一端连接轴承封严腔102，另一端连接至电动调节阀22，该第二排空系统24中的电动调节阀22仅为一个即可。轴承封严腔102用于将高温气体排出，降低该腔压力，一方面可防止滑油进入流道而附着在叶片表面使其结焦，影响压气机性能，另一方面可降低轴承前腔的封严压力，节约试验成本。一般的，轴承封严腔102的压力要低于与之相通的压气机位置流道静压。试验时，轴承封严腔102内设置温度和压力测点107，通过电动调节阀22使轴承封严腔102的热气通过排气金属软管21连通大气管路而排出。
31.如图3所示，封严引气压力主动调节系统10包括轴承前腔调节系统15和轴承后封严腔调节系统16，其中，轴承前腔调节系统15和轴承后封严腔调节系统16均包括一路或多路封严供气管路，单路封严供气管路由手动调节阀11、封严电动调节阀12、胶管13、压力变送器14构成，在本技术图示实施例中，轴承前腔调节系统15包括三路封严供气路，轴承后封严腔调节系统16包括两路封严供气路。轴承前腔调节系统15和轴承后封严腔调节系统16一端均连接进气主管路17形成共同的输入端，轴承前腔调节系统15另一端连接轴承前腔103，轴承后封严腔调节系统16另一端连接轴承后封严腔105。
32.轴承前腔103位于轴承封严腔102和轴承腔104之间且连通两腔，其中，轴承封严腔102内的气体温度较高，轴承腔104内的气体温度较低，轴承前腔103一方面阻止轴承封严腔102内的高温气体进入轴承腔104，避免轴承温度升高，另一方面用于封严轴承腔104内的滑油，避免滑油进入高温的轴承封严腔102甚至卸荷腔101从而发生燃烧，轴承后封严腔105用于封严轴承腔104内的滑油，避免滑油泄漏引发轴承损坏。各腔之间采用封严篦齿106进行密封。
33.试验过程中，本技术的轴承前腔调节系统15和轴承后封严腔调节系统16通过一路
或多路的封严供气管路连通至轴承前腔103和轴承后封严腔105，从进气主管路17沿着轴承前腔调节系统15进入轴承前腔103的封严气流向轴承前腔103两侧的封严篦齿106，从进气主管路17沿着轴承后封严腔调节系统16进入轴承后封严腔105的封严气流向轴承后封严腔105两侧的封严篦齿106，实现轴承前腔103和轴承后封严腔105的密封。根据试验状态及封严压差实时主动控制轴承前腔调节系统15和轴承后封严腔调节系统16中阀门的开度，保证各腔间的压力平衡。一般，轴承前腔103的压力高高于轴承封严腔102的压力(5～10)kpa，轴承后封严腔105的压力要高于轴承腔104的压力(5～10)kpa。
34.如图4所示，轴承腔主动抽吸系统30包括漩涡风机31、温度变送器32、负压压力变送器33、缓冲装置34、抽吸电动调节阀35、进口过滤装置36、一路或多路的抽吸金属软管37，一路或多路的抽吸金属软管37一端连接轴承腔104，另一端连接缓冲装置34，在两者之间连接有抽吸电动调节阀35，抽吸电动调节阀35的另一端连接进口过滤装置36，缓冲装置34另一端连接旋涡风机31，两者之间设置温度变送器32、负压压力变送器33，旋涡风机31另一端连接大气管路(通过排气消音塔排出)。轴承腔104的压力直接影响轴承的运行，为避免轴承腔压力过高可能导致的滑油泄露或滑油喷嘴喷油异常，本技术中，通过漩涡风机31抽吸轴承腔104内的气体，从而降低轴承腔104压力，利用缓冲装置34收集抽吸空气内的滑油，降低试验风险，且可降低轴承前腔103和轴承后封严腔105的封严压力需求，节约试验成本。在本技术中，漩涡风机31可选择变频风机或采用定频风机加阀门的方式。
35.本技术提出的压气机试验件腔压主动调节装置通过多自由度主动控制手段，满足轴向力平衡需求；轴承封严腔排气与轴承前腔压力的匹配调节，解决了试验件叶片结焦问题。封严引气压力随试验件状态动态调节，与轴承腔抽吸系统配合，解决了封严压力高及轴承腔压力过高引起的轴承冷却润滑效果差的问题，保障试验件完好及试验安全顺利开展，进而节约试验时间成本和资源成本。
36.以上所述，仅为本技术的具体实施方式，但本技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本技术揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本技术的保护范围之内。因此，本技术的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种双轴压气机试验件腔压主动调节装置，其特征在于，所述压气机试压件沿着轴向顺气流方向依次设有卸荷腔(101)、轴承封严腔(102)、轴承前腔(103)、轴承腔(104)和轴承后封严腔(105)，各腔之间通过封严篦齿(106)进行密封；所述腔压主动调节装置包括：封严引气压力主动调节系统(10)，所述封严引气压力主动调节系统(10)连通至轴承前腔(103)和轴承后封严腔(105)，用于将工艺气引入腔体内，实现对轴承前腔(103)和轴承后封严腔(105)的封严气供应压力动态调节；通大气孔集气排空系统(20)，所述通大气孔集气排空系统(20)连通至卸荷腔(101)和轴承封严腔(102)，通过所述通大气孔集气排空系统(20)实现对卸荷腔(101)和轴承封严腔(102)排气压力的动态调控，进而保证轴向力的同时满足封严压差要求；轴承腔主动抽吸系统(30)，所述轴承腔主动抽吸系统(30)连通至轴承腔(104)，用于实现对轴承腔(104)抽吸压力的主动调控。2.如权利要求1所述的双轴压气机试验件腔压主动调节装置，其特征在于，所述通大气孔集气排空系统(20)包括由一路或多路排气金属软管(21)和电动调节阀(22)构成的第一排空系统(23)和第二排空系统(24)，其中：第一排空系统(23)中一路或多路的排气金属软管(21)一端连接至卸荷腔(101)，另一端连接至电动调节阀(22)，电动调节阀(22)另一端连接至通大气管路；第二排空系统(24)中一路或多路的排气金属软管(21)一端连接至轴承封严腔(102)，另一端连接至电动调节阀(22)，电动调节阀(22)另一端连接至通大气管路。3.如权利要求2所述的双轴压气机试验件腔压主动调节装置，其特征在于，所述第一排空系统(23)中的电动调节阀(22)包括并联设置的主阀(221)和辅阀(222)，主阀(221)和辅阀(222)分别实现阀门的粗调和精调。4.如权利要求1所述的双轴压气机试验件腔压主动调节装置，其特征在于，所述封严引气压力主动调节系统(10)包括轴承前腔调节系统(15)和轴承后封严腔调节系统(16)，轴承前腔调节系统(15)和轴承后封严腔调节系统(16)均包括一路或多路的封严供气管路，单路的封严供气管路由手动调节阀(11)、封严电动调节阀(12)、胶管(13)、压力变送器(14)构成，轴承前腔调节系统(15)和轴承后封严腔调节系统(16)中的封严供气管路一端均连接进气主管路(17)形成共同的输入端，轴承前腔调节系统(15)的封严供气管路另一端连接轴承前腔(103)，轴承后封严腔调节系统(16)的封严供气管路另一端连接轴承后封严腔(105)。5.如权利要求4所述的双轴压气机试验件腔压主动调节装置，其特征在于，通过所述轴承前腔调节系统(15)调节的轴承前腔(103)的压力高于轴承封严腔(102)的压力(5～10)kpa；通过所述轴承后封严腔调节系统(16)调节的轴承后封严腔(105)的压力高于轴承腔(104)的压力(5～10)kpa。6.如权利要求1所述的双轴压气机试验件腔压主动调节装置，其特征在于，所述轴承腔主动抽吸系统(30)包括漩涡风机(31)、温度变送器(32)、负压压力变送器(33)、缓冲装置(34)、抽吸电动调节阀(35)、进口过滤装置(36)、一路或多路的抽吸金属软管(37)，一路或多路的抽吸金属软管(37)一端连接轴承腔(104)，另一端连接缓冲装置(34)，在抽吸金属软管(37)和之间缓冲装置(34)连接有抽吸电动调节阀(35)，抽吸电动调节阀(35)的另一端连
接进口过滤装置(36)，缓冲装置(34)另一端连接旋涡风机(31)，旋涡风机(31)和缓冲装置(34)之间设置温度变送器(32)、负压压力变送器(33)，旋涡风机(31)另一端连接至通大气管路。7.如权利要求6所述的双轴压气机试验件腔压主动调节装置，其特征在于，所述漩涡风机(31)为变频风机或具有阀门的定频风机。

技术总结
本申请提供了一种压气机试验件腔压主动调节装置，属于叶轮机试验技术领域，所述压气机试压件沿着轴向气流方向依次设有卸荷腔、轴承封严腔、轴承前腔、轴承腔和轴承后封严腔，各腔之间通过封严篦齿进行密封；该装置包括：封严引气压力主动调节系统，其连通至轴承前腔和轴承后封严腔，用于将工艺气引入腔体内，实现对轴承前腔和轴承后封严腔的封严气供应压力动态调节；通大气孔集气排空系统，其连通至卸荷腔和轴承封严腔，通过所述通大气孔集气排空系统实现对卸荷腔和轴承封严腔排气压力的动态调控，进而保证轴向力的同时满足封严压差要求；轴承腔主动抽吸系统，其连通至轴承腔，用于实现对轴承腔抽吸压力的主动调控。实现对轴承腔抽吸压力的主动调控。实现对轴承腔抽吸压力的主动调控。


技术研发人员：朱丽萍 路超 江建玲 张爱武 王宝伟
受保护的技术使用者：中国航发沈阳发动机研究所
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/8/22