一种机匣、压气机及压气机试验方法技术

本发明专利技术公开一种机匣、压气机及压气机试验方法。所述机匣包括机匣本体；弹性材料层；机匣涂层，其中，弹性材料层分别与机匣本体的内壁、机匣涂层连接，构成夹心结构；调节件，调节件的一侧固定于机匣本体，另一侧固定于弹性材料层，调节件可径向移动，以带动弹性材料层在径向弹性形变，使与弹性材料层连接的机匣涂层的径向位置移动。通过使调节件发生径向位移带动弹性材料层发生弹性形变，进而对叶尖间隙进行主动调整，防止试验中压气机试验件报废或者下台复装的情况，缩短试验周期，减少成本损失。在机匣涂层被刮削后，调整调节件使发动机依然保持原有性能。持原有性能。持原有性能。

【技术实现步骤摘要】
一种机匣、压气机及压气机试验方法


[0001]本专利技术涉及压气机领域，尤其涉及一种机匣、压气机及压气机试验方法。

技术介绍

[0002]为了对航空发动机压气机气动性能进行研究，会进行压气机性能试验。其中叶尖间隙是压气机性能至关重要的影响因素。航空发动机高压压气机工作时，内部的叶片高速旋转，此时叶片受到离心力及热膨胀作用，叶片会变形及伸长，转子叶片的叶尖与机匣内壁之间的距离构成的叶尖间隙会发生变化。航空发动机转子叶尖与机匣内壁之间的叶尖间隙过大，会降低发动机性能，严重可能导致试验件性能不达标，试验件报废，造成很大损失。如果航空发动机转子叶尖与机匣内壁之间的叶尖间隙过小，有可能转子高速旋转刮磨机匣，产生钛火，影响发动机的安全性，因此，不得不下台修磨叶尖，导致试验周期变长，耗费极大的人力物力。
[0003]由于航空发动机在工作时，各部位零件承受的温度和受力变形情况不同，发动机转子叶尖间隙变化的影响因素是多方面的，非常复杂，单靠计算分析很难确定，设计阶段的叶尖间隙值较难实现最佳间隙。因此需要在试验中对叶尖间隙进行实时测量，找出“最佳”叶尖间隙。
[0004]如图1所示，目前压气机机匣内环100由钛合金制成，在与转子叶片500对应处加装防火隔圈200，具有密封及防钛火的作用，防火隔圈200上会涂有易磨涂层300，将转子叶片500与机匣内环100隔离开，当转子叶片500剐蹭到机匣内环100时，叶片尖部涂有耐磨涂层400，叶片耐磨涂层400强度大于机匣易磨涂层300的强度，会将机匣的易磨涂层300磨去，保证转子叶尖不受到损伤。但是目前机匣易磨涂层300经常由于转子叶片500的剐蹭导致脱落，造成发动机运行过程中的运行故障，易发生钛火等事故。同时机匣的易磨涂层300被磨去后，当发动机再次起动后，由于易磨涂层300变薄，叶尖间隙变大，发动机性能会下降。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种机匣。
[0006]本专利技术的另一目的是提供一种压气机。
[0007]本专利技术的另一目的是提供一种压气机试验方法。
[0008]根据本专利技术一方面的一种机匣，用于压气机，包括：机匣本体；弹性材料层；机匣涂层，其中，所述弹性材料层分别与所述机匣本体的内壁、所述机匣涂层连接，构成夹心结构；调节件，所述调节件的一侧固定于所述机匣本体，另一侧固定于所述弹性材料层，所述调节件可径向移动，以带动所述弹性材料层在径向弹性形变，使与所述弹性材料层连接的所述机匣涂层的径向位置移动；其中，所述弹性材料层为多层结构，包括外层、内层以及中间层，所述外层与所述机匣本体连接，所述内层与所述机匣涂层连接，所述中间层具有弹性结构，与所述调节件的所述另一侧固定连接；所述中间层为传热材料层，所述内层为绝热材料层；所述中间层的弹性结构包括多层弹性片，所述调节件的所述另一侧与所述多层弹性片通过
螺纹结构固定连接；所述调节件包括螺杆，所述螺杆的材料为传热材料，所述螺杆位于所述机匣本体内，与所述机匣本体螺纹配合，可旋进旋出；所述调节件的所述一侧包括螺杆堵头，所述螺杆堵头位于所述机匣本体径向外侧，所述螺杆堵头与所述螺杆固定连接；所述调节件的所述另一侧包括螺杆固定端，所述螺杆固定端与所述弹性材料层螺纹固定连接。
[0009]在所述的机匣的一个或多个具体实施方式中，所述弹性材料层的所述外层用于与所述机匣本体的内壁相连接的表面、所述弹性材料层的所述内层用于与所述机匣涂层相连接的表面具有粗糙结构。
[0010]在所述的机匣的一个或多个具体实施方式中，所述机匣在轴向对应每级转子的部分，沿周向均匀布置4处所述调节件。
[0011]在所述的机匣的一个或多个具体实施方式中，还包括激光位移传感器，内嵌于所述机匣，位于所述机匣在轴向非对应每级转子 的部分。
[0012]根据本专利技术另一方面的一种压气机，所述压气机包括如上所述的机匣、转子叶片，所述转子叶片的叶尖与所述机匣涂层之间的距离构成叶尖间隙，所述调节件可径向移动以及将热源或者冷源与弹性材料层的中间层热传导，以带动所述弹性材料层在径向弹性形变，使与所述弹性材料层连接的所述机匣涂层的径向位置移动，调节所述叶尖间隙。
[0013]根据本专利技术另一方面的一种压气机试验方法，将压气机的机匣设置为如上所述的机匣，包括：S1：测量压气机的当前叶尖间隙(C)以及对应的当前压气机性能参数(P)；S2：所述调节件在压气机的径向移动和/或通过调节件将热源或者冷源与弹性材料层的中间层热传导，使得所述机匣涂层的径向位置移动，进而调节所述当前叶尖间隙至另一叶尖间隙，测量所述另一叶尖间隙对应的压气机性能参数；S3：重复S1、S2，测量得到一组叶尖间隙(C0，C1，C2，
……
，Cn)对应的压气机性能参数(P0，P1，P2，
……
，Pn)，根据压气机的性能参数，得到压气机的目标转子叶尖间隙。
[0014]根据本专利技术另一方面的一种压气机试验方法，将压气机的机匣设置为如上所述的机匣，包括：E：设定压气机的叶尖间隙试验下限值，压气机性能参数的试验下限值；F：测量压气机的当前叶尖间隙(C)以及对应的当前压气机性能参数(P)；G：当压气机的叶尖间隙等于或小于对应试验下限值，则所述调节件相对于所述机匣本体向径向外侧移动，和/或所述调节件将冷源与所述弹性材料层的中间层热传导，使所述机匣涂层远离转子叶片的叶尖；当压气机的性能参数等于或小于对应试验下限值，则所述调节件相对于所述机匣本体向径向内侧移动，和/或所述调节件将热源与所述弹性材料层的中间层热传导，使所述机匣涂层靠近转子叶片的叶尖。
[0015]本专利技术的有益效果在于：通过螺杆以及多层弹性材料层的结构，实现了既可以通过调节件发生径向位移带动弹性材料层发生弹性形变，也可以通过调节件传热实现叶尖间隙的调节，调节效果可靠；防止叶尖间隙过大或过小导致试验中压气机试验件报废或者下台复装的情况，缩短试验周期，减少试验件因叶尖间隙调整造成的成本损失，在机匣涂层被刮削后，调整调节件使变大的叶尖间隙恢复至原叶尖间隙设定值，使发动机在机匣涂层变薄的情况下，依然保持原有性能；并且，采用多层的弹性材料层的结构，可以防止压气机的气流影响弹性材料层的调整作用，以及使得变形时产生的叶尖间隙变化可以平滑过渡，从而尽量不改变流道的气动性能。
附图说明
[0016]本专利技术上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施方式的描述而变得更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，需要注意的是，这些附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本专利技术实际要求的保护范围构成限制，其中：图1为一对比实例的机匣防钛火涂层的结构示意图；图2为一实施方式的机匣的结构示意图；图3为一实施方式的机匣的结构剖视图；图4为一实施方式的压气机实验方法流程图；图5为另一实施方式的压气机试验方法流程图。
[0017]附图标记：100
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机匣内环，200
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防火隔圈，300
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易磨涂层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机匣，用于压气机，其特征在于，包括：机匣本体；弹性材料层；机匣涂层，其中，所述弹性材料层分别与所述机匣本体的内壁、所述机匣涂层连接，构成夹心结构；调节件，所述调节件的一侧固定于所述机匣本体，另一侧固定于所述弹性材料层，所述调节件可径向移动，以带动所述弹性材料层在径向弹性形变，使与所述弹性材料层连接的所述机匣涂层的径向位置移动；其中，所述弹性材料层为多层结构，包括外层、内层以及中间层，所述外层与所述机匣本体连接，所述内层与所述机匣涂层连接，所述中间层具有弹性结构，与所述调节件的所述另一侧固定连接；所述中间层为传热材料层，所述内层为绝热材料层；所述调节件包括螺杆，所述螺杆的材料为传热材料，所述螺杆位于所述机匣本体内，与所述机匣本体螺纹配合，可旋进旋出；所述调节件的所述一侧包括螺杆堵头，所述螺杆堵头位于所述机匣本体径向外侧，所述螺杆堵头与所述螺杆固定连接；所述调节件的所述另一侧包括螺杆固定端，所述螺杆固定端与所述弹性材料层螺纹固定连接。2.根据权利要求1所述的机匣，其特征在于，所述中间层的弹性结构包括多层弹性片，所述调节件的所述另一侧与所述多层弹性片通过螺纹结构固定连接。3.根据权利要求1所述的机匣，其特征在于，所述弹性材料层的所述外层用于与所述机匣本体的内壁相连接的表面、所述弹性材料层的所述内层用于与所述机匣涂层相连接的表面具有粗糙结构。4.根据权利要求1所述的机匣，其特征在于，所述机匣在轴向对应每级转子的部分，沿周向均匀布置4处所述调节件。5.根据权利要求1所述的机匣，其特征在于，还包括激光位移传感器，内嵌于所述机匣，位于所述机匣在轴向非对应每级转子的部分。6.一种压气机，其特征在于，所述压气机包括如权利要求1
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5任意一项所述的机匣、转子叶片，所述转...

【专利技术属性】
技术研发人员：童辉，庞黎刚，康金，陈璐璐，陈云永，
申请(专利权)人：中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：