[发明专利]一种用于轴流压气机性能试验的轴向力平衡装置

说明书

本发明涉及一种用于轴流压气机性能试验的轴向力平衡调控装置，是为航空发动机压气机部件试验运行过程中调控试验件转子轴向力而进行设计，所述装置由压缩机1、储气罐2、干燥器4、调压阀5、电磁阀6、测试单元7、试验件平衡腔8以及相关管路等组成，所述轴向力平衡调控装置设计为独立系统，可根据实际工况灵活布局器件管路。设计中，轴向力平衡调控装置要求可实现变工况连续可调，输出稳定洁净的干燥压缩气体，同时具备快速精确调节和迅速泄放压力的功能。设计完成后，压气机部件试验过程中，其转子轴向力得到了有效的平衡，极大的改善试验件运行过程中的转子运行状态，降低了试验风险，提高了试验工作效率。

技术领域

本发明属航空发动机压气机试验领域，重点在于压气机试验过程中轴向力平衡调控方式的设计。

背景技术

近年来随着国内航空工业的蓬勃发展，先进型号的航空发动机研制工作也进入了工程化阶段，压气机做为航空发动机的关键部件之一，并且设计复杂、研制难度大，因此试验验证工作对其设计优化以及整机串装工程化应用显得尤为重要。

目前，大多数压气机试验器在进行试验时，其轴向力平衡主要依靠试验件的轴承承担。试验件轴承可承受的轴向力有限，仅适用于常规的压气机试验件的试验要求；而针对高负荷、大功率的多级高总压比压气机试验件来说，其运行过程中轴向力负载过大，试验件的轴承难以完全承受(即使对其进行进口节流控制也无法满足要求)，需要借助于其他装置或系统进行平衡。

发明内容

本发明的目的：采用独立的可调供气装置对试验件平衡腔8供气(通过供气可产生与轴承所承受轴向力方向相反的平衡力)，目的在于减少压气机试验件运行工作中轴承所承受的轴向力，改善试验件转子的工作状态，降低试验运行风险。

本发明的技术方案：为了解决上述技术问题，本发明的详细技术方案如下：一种用于轴流压气机性能试验的轴向力平衡装置，包括压缩机1、储气罐2、干燥器4、调压阀5、测试单元7、试验件平衡腔8，压缩机1输出具有一定压力的气体进入储气罐2进行保压后通过干燥器4，完成干燥除水后，一路通过调压阀5联通放空管路9，一路通过调压阀5联通试验件平衡腔8，利用两个调压阀5的打开与闭合控制试验件平衡腔8内的气压；在试验件平衡腔8的进气管道处设有测试单元7，利用所述测试单元7采集供给试验件平衡腔8的气体参数。

所述的一种用于轴流压气机性能试验的轴向力平衡装置，所述试验件平衡腔8由固定构件8-1和转动构件8-5组成，试验过程中试验件给转动组件8-5施加轴向力，转动组件8-5与设备转子轴系相连，固定构件8-1与试验设备固定支点相连，固定构件8-1与转动构件8-5之间通过多层篦齿实现密封。高压气体8-3进入平衡腔8-2内与外部环境形成压差进而产生平衡力作用在转动构件8-5上，平衡力方向8-4与轴向力方向8-6相反。

所述的一种用于轴流压气机性能试验的轴向力平衡装置，还包括电磁阀6，所述电磁阀6联通试验件平衡腔8进气管道与放空管路9，需要快速泄压时所述电磁阀6打开，管路内气体从放空管路9迅速排出。

本发明的有益效果：本设计减少了试验过程中压气机试验件转子轴承所承受的轴向力，提高试验件运行稳定性；提高试验件运行稳定性可以使试验件转子在高负载状态下更可靠的运行，极大的降低试验过程的运行风险，并可以录取更为准确的压气机失稳边界，为发动机整机串装试验提供有力的支撑；同时，通过合理的调控试验件转子轴承所承受的轴向力使轴承的工作条件得到改善，可大幅延长轴承的使用寿命，节省经费投入；并且，试验件转子运行处于稳定工况下，可大幅提高部件试验件的使用效率和试验过程的工作效率。

附图说明

图1轴向力平衡调控装置原理图；

图2轴向力平衡原理示意图；