[发明专利]一种轴间密封动态试验装置

说明书

本发明提出了一种轴间密封动态试验装置。包括底座41、高速试验段组件42、中间试验段壳体43和低速试验段组件44组成，将轴间密封装置48安装在高速试验段组件42和低速试验段组件44之间，并构造出三个供气腔。在三个腔的压力相同时，轴间密封供气腔46的进口流量即轴间密封装置的气体泄漏量。通过将轴间密封安装在该试验装置进行动态试验，即可测试密封性能，还可以评估轴间密封的工作耐久性。

技术领域

本发明属于航空发动机试验技术领域，具体涉及一种轴间密封动态试验装置。

背景技术

随着航空发动机技术的发展，越来越多的航空发动机选用双转子结构。图1为一个典型的双转子航空发动机结构示意图，发动机装在短舱1中，高压转子2由高压压气机转子5和高压涡轮转子6组成，低压转子3由风扇转子4和低压涡轮转子7组成。风扇转子4将空气吸入发动机内，流经压气机转子5后压力增加，燃烧室8将燃油的化学能转换为热能，高温燃气流过体积膨胀的高压涡轮转子6和低压涡轮转子3后热能转换为机械能，推动高压涡轮转子6和低压涡轮转子3转动，高压涡轮转子6又带动压气机转子5转动。低压涡轮转子7带风扇转子4转动。

典型的双转子航空涡扇发动机的支承结构见图2所示，一般设计三个承力框架，分别为进气承力框架11、中介承力框架12和后承力框架13。在风扇转子4前设计1#支点14(“前、后”均以飞行前进方向为前，反之为后)，风扇转子4后面设计2#支点15。压气机转子前设计3#支点16，高压涡轮转子6后设计4#支点17。低压涡轮转子7后设计5#支点18。高压转子由3#支点16和4#支点17支承，低压转子1#支点14、2#支点15和5#支点18支承。其中1#支点14支承在进气机匣11上，2#支点15和3#支点16支承在中介承力框架12上，4#支点17和5#支点18支承在后承力机匣18上。

为了缩短发动机的轴向长度，减轻质量，一般将4#支点17设计为中介轴承(或轴间轴承，轴承内外圈均转动)。在中介轴承处，必须要有轴间密封装置用于润滑油的密封，防止其泄漏到气流通道中。

轴间密封装置位于两同心转轴之间，结构见图3所示。轴间密封装置通过高压区28的气体阻挡低压区29的滑油泄漏到气流通道中。轴间密封环26安装在前跑道23和后跑道24之间，由定距套25对前跑道23和后跑道24进行限位。压紧螺母27对后跑道24、定距套25和前跑道23压紧。定距套25的轴向宽度一般略小于轴间密封环26的轴向宽度，这既是加工工艺的要求，也是为了适应发的发动机工时密封环的摩擦热膨胀。轴间密封环26的外圆柱面紧贴在内轴21的内孔表面，以实现圆柱面30的密封。轴间密封环的端面30紧贴在后跑道24的端面，以实现端面的密封。轴间密封环26的内孔表面与定距套25的外圆表面留有间隙33以适应内转子的涡动。

因轴间密封的工作条件较复杂，主要是处在两个转子之间的环形空间区域，且两转子以不同的转速在转动，因此需要设计一种能够提供两个转速，且能够测量处气体通过两转子间轴间密封泄漏流量的试验器。

现有的轴间密封试验装置(吴宁兴，赵宗坚.反转轴间气膜密封可行性试验研究[J].航空发动机，2001(4)：20—25)是从两根转轴中的其中一根轴中心供气，因从轴心供气，导致该轴的启动输入不能直接通过电主轴或启动电机从轴端驱动，而是采用了带传动。带传动的缺点，是高速时皮带易打滑。

基于现有的轴间密封试验装置从轴心供气带来的带传动高速时皮带打滑问题，故提出了本发明。

发明内容：为了测试航空发动机中两同心转轴之间的密封装置在不同转速、压力和温度条件下的密封性能和工作耐久性，本发明提出了一种轴间密封动态试验装置。将轴间密封装置48安装在高速试验段组件42和低速试验段组件44之间，并构造出三个供气腔45、46和47。在三个腔的压力相同时，轴间密封供气腔46的进口流量即轴间密封装置的气体泄漏量。通过将轴间密封安装在该试验装置进行动态试验，即可测试密封性能，还可以评估轴间密封的工作耐久性。

技术方案：