一种用于调节发动机高压转子轴向力的压差活门结构的制作方法

1.本实用新型属于航空发动机空气系统技术领域，涉及一种压差活门结构，具体涉及一种用于调节发动机高压转子轴向力的压差活门结构。


背景技术：

2.高压转子系统的轴向力主要来源于转子系统所受的气体负荷，其轴向力平衡与否对高压转子轴承的使用寿命具有重大影响。其中，轴向力过大超过轴承的轴向力限制将导致轴承寿命缩短或强度失效，而过小的轴向力同样将会造成轴承发生滑蹭和撞击损伤，均是轴承受损的重要原因。而轴承在发动机转子中起着重要的支撑作用，其可靠性是保证整个高压转子可靠性的关键，因此调节高压转子轴向力大小、维持其在合理范围内具有重要意义。针对发动机高压转子轴向力的调节，目前采用的调节方法主要有压气机转子和涡轮转子轴向力平衡、改变内腔的压力和横截面积、设置调压腔和增加轴承承载能力等，均为发动机方案设计阶段时采取的设计措施，该系列措施针对发动机后续在实际应用过程中出现的轴向力变化以及单独调整发动机某一状态下的轴向力时就达不到理想的设计要求和应用效果。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种用于调节发动机高压转子轴向力的压差活门结构，所述压差活门用于安装在发动机外涵内，高压卸荷腔外，通过设置压差活门内弹簧的预压缩量，由高压卸荷腔内外压差改变压差活门的排气开度，实现对高压转子轴向力的调节，以解决上述问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提出一种用于调节发动机高压转子轴向力的压差活门结构，壳体，具备敞口状内腔，其内腔底壁上设置有进气孔，内腔的侧壁上设置有排气窗；活门，可上下滑动安装在所述壳体的内腔中；弹簧，设置在所述壳体的内腔中，用于对所述活门形成向下的作用力；处于未卸压状态时，在弹簧弹力作用下，活门的下端面抵靠在壳体内腔底壁上对所述进气孔进行封盖；处于卸压状态时，高压卸荷腔内气体作用于活门克服弹簧的作用力，活门上移，所述进气孔与排气窗相连通。
5.优选的，还包括盖体和弹簧座；所述盖体安装在所述壳体的上端面；所述弹簧座包括圆台和引导杆，所述圆台与所述盖体连接；所述活门为上端敞口、下端封闭状的筒体结构，在所述活门的内腔底壁上设置有弹簧沉孔；所述弹簧的上部套设引导杆上，下部容置在所述活门的内腔中，且弹簧的下端设置在所述弹簧沉孔内。
6.优选的，还包括一个或多个调整垫，所述调整垫套设在所述引导杆上且位于弹簧的上端面与圆台之间。
7.优选的，在所述盖体上设置有沉孔；所述圆台的外圆面与所述沉孔采用过盈配合；在所述弹簧座的圆台上设置有多个排气口，所述活门的内腔通过所述排气口、沉孔连通至压差活门结构的外部。
8.进一步的，在所述引导杆的中心设置有通孔，所述活门的内腔通过所述通孔、沉孔连通至压差活门结构的外部。
9.优选的，在所述壳体下端面进气孔的口部位置处设置有沉台，所述沉台用于与发动机高压卸荷腔外安装座上的凸台相配合；所述壳体的下端面为圆弧面，圆弧面的直径与发动机高压卸荷腔外安装座配合端面的直径相匹配。
10.优选的，所述盖体与壳体通过多根上螺柱连接，并通过自锁螺母固定，所述上螺柱的上端高于所述盖体以及自锁螺母的上端面。
11.优选的，在所述活门外柱面的上端、下端分别设置有导向密封圆环，所述导向密封圆环用于壳体的内壁之间进行滑动配合并实现密封；两个导向密封圆环之间上下间隔距离大于所述排气窗的高度。
12.优选的，在所述壳体的下端设置有多根下螺柱，用于与高压卸荷腔外安装座的螺纹紧固连接。
13.优选的，所述活门的下端面与所述壳体内腔底壁均为研磨平面，在所述活门的下端面设置空开凹陷。
14.由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：
15.(1)本实用新型所提供的压差活门结构，用于安装在发动机外涵内高压卸荷腔外，通过壳体内部的弹簧和活门结构，当处于未卸压状态时，在弹簧弹力作用下，活门的下端面抵靠在壳体内腔底壁上对所述进气孔进行封盖；当处于卸压状态时，高压卸荷腔内气体作用于活门克服弹簧的作用力，使得活门上移，进气孔与排气窗相连通实现卸压。本实用新型可以通过控制弹簧的预压缩量，结合高压卸荷腔内外压差来动态调整压差活门的排气开度，进而动态调节高压卸荷腔内压力，以此调节发动机高压转子所受的轴向力大小。
16.(2)本实用新型通过在弹簧与弹簧座的圆台之间设置一个或者多个调整垫，通过调整垫的数量可以调整弹簧的预压缩量，进而控制高压卸荷腔内的上限压力值。
17.(3)本实用新型中活门采用上端敞口、下端封闭状的筒体结构，活门的内腔可以用于容置弹簧的下端，一是可以保证弹簧长度，二是当活门向上运动时，用于容置收缩的弹簧，增加活门向上运动的距离，避免弹簧与活门发生干涉。另外，通过弹簧座上的引导杆，可以更好地对弹簧起到导向作用，使得活门上下运动更为平稳。
18.(4)本实用新型中，活门的内腔连通至压差活门结构的外部，当活门向上运动时，可以将活门内腔与壳体内部的空气排出，使得活门向上运动更为顺畅。
19.(5)本实用新型通过在活门外柱面上设置导向密封圆环，导向密封圆环与壳体内壁之间采用小间隙配合，以保证活门在壳体内腔中顺利滑动和避免所述弹簧在活门内遭受高温气体直接冲击。
20.(6)采用本实用新型可单独调整发动机某一状态下高压转子的轴向力，不影响发动机其他状态的轴向力；轴向力调节灵活可靠，结构简单紧凑，成本低，针对发动机改动小，适应性强；高温高压环境适应性好，筒式活门结构设计避免核心部件受高温气体的直接冲击且密封方式简单有效。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
22.图1本实用新型所提供的压差活门结构的分解示意图；
23.图2本实用新型所提供的压差活门结构的示意图；
24.图3本实用新型所提供的压差活门结构的剖视图；
25.图4本实用新型中壳体的立体结构示意图；
26.图5本实用新型中壳体另一方向的立体结构示意图；
27.图6本实用新型中活门的立体结构示意图；
28.图7本实用新型中活门的剖视图。
29.附图标号说明：1-壳体；101-进气孔；102-排气窗；103-沉台；2-活门；201
‑ꢀ
弹簧沉孔；202-导向密封圆环；203-空开凹陷；3-弹簧；4-弹簧座；401-圆台；402
‑ꢀ
引导杆；403-排气口；404-通孔；5-调整垫；6-盖体；601-沉孔；7-上螺柱；8-下螺柱；9-自锁螺母。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
31.需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
32.结合图1及图3所示，一种用于调节发动机高压转子轴向力的压差活门结构，包括：壳体1，具备敞口状内腔，其内腔底壁上设置有进气孔101，内腔的侧壁上设置有排气窗102；活门2，可上下滑动安装在所述壳体1的内腔中；弹簧3，设置在所述壳体1的内腔中，用于对所述活门2形成向下的作用力；当处于未卸压状态时，在弹簧3弹力作用下，活门2的下端面抵靠在壳体1内腔底壁上对所述进气孔101进行封盖；当处于卸压状态时，高压卸荷腔内气体作用于活门2克服弹簧3的作用力，活门2上移，所述进气孔101与排气窗102相连通。
33.结合图1及图3所示，该压差活门结构还包括盖体6和弹簧座4；所述盖体6安装在所述壳体1的上端面；所述弹簧座4包括圆台401和引导杆402，所述圆台401与所述盖体6连接；所述活门2为上端敞口、下端封闭状的筒体结构，在所述活门2的内腔底壁上设置有弹簧沉孔201；所述弹簧3的上部套设引导杆 402上，下部容置在所述活门2的内腔中，且弹簧3的下端设置在所述弹簧沉孔 201内。活门2的内腔可以用于容置弹簧3的下端，一是可以保证弹簧3长度，二是当活门2向上运动时，用于容置处于压紧收缩状态的弹簧3，增加活门2向上运动的距离，避免弹簧3与活门2发生干涉。另外，通过弹簧座4上的引导杆 402，可以更好地对弹簧3起到导向作用，使得活门2上下运动更为平稳。
34.结合图1及图3所示，上述压差活门结构还包括一个或多个调整垫5，所述调整垫5套设在所述引导杆402上且位于弹簧3的上端面与圆台401之间。通过所述调整垫5的厚度设计或者数量调整，可以调整所述弹簧3的预压缩量，进而控制高压卸荷腔内的上限压力值。
35.结合图1及图3所示，在所述盖体6上设置有沉孔601；所述圆台401的外圆面与所述沉孔601采用过盈配合，安装简单方便；在所述弹簧座4的圆台401 上设置有多个排气口403，所述活门2的内腔通过所述排气口403、沉孔601连通至压差活门结构的外部。进一步地，在所述引导杆402的中心设置有通孔404，所述活门2的内腔通过所述通孔404、沉孔601连通至压差活门结构的外部。活门2的内腔与压差活门结构的外部相连通，当活门向上运动时，可以将活门内腔与壳体内部的空气排出，使得活门向上运动更为顺畅。
36.结合图2、图3所示，在所述壳体1下端面进气孔101的口部位置处设置有沉台103，所述沉台103用于与发动机高压卸荷腔外安装座上的凸台相配合，以便于安装定位；进一步地，所述壳体1的下端面为圆弧面，圆弧面的直径与发动机高压卸荷腔外安装座配合端面的直径相匹配，以保证安装之后压差活门的稳定性。在所述壳体1的下端设置有多根下螺柱8，用于与高压卸荷腔外安装座的螺纹紧固连接。具体地，压差活门的壳体1固定安装在高压卸荷腔排气孔处的安装座上，采用面接触配合，所述壳体1的下端为设置有沉台103，安装座配合端面采用凸台结构设计与所述沉台103进行配合定位，壳体1的下端面与安装座的配合端面均为具有一定粗糙度的圆弧面，保证所述壳体1与安装座装配后的定位准确和密封性。壳体1安装好后通过四根下螺柱8与安装座采用螺纹紧固连接，并用所述螺母固定。
37.结合图2、图3所示，所述盖体6与壳体1通过三根上螺柱7连接，并通过自锁螺母9固定，所述上螺柱7的上端高于所述盖体6以及自锁螺母9的上端面。上螺柱7一是可以固定盖体6，二是可以通过上螺柱7连接发动机外涵，进一步对压差活门结构进行国定。
38.结合图6、图7所示，在所述活门2外柱面的上端、下端分别设置有导向密封圆环202，所述导向密封圆环202用于壳体1的内壁之间进行滑动配合并实现密封；导向密封圆环202与壳体1内壁之间采用小间隙配合，以保证活门2在壳体1内腔中顺利滑动，通过导向密封圆环202形成密封，可以避免高温气体进入活门2的内腔中，避免所述弹簧3在活门2内遭受高温气体直接冲击。两个导向密封圆环202之间上下间隔距离大于所述排气窗102的高度。可以进一步保证高温气体不能进入到活门2的内腔中。通过导向密封圆环202形成密封，进一步通过活门2与壳体1之间排气开度的变化来调节卸荷腔的压力。
39.在本实施例中，所述活门2的下端面与所述壳体1内腔底壁均为研磨平面，未卸压时，两平面紧密接触，通过采用研磨配合面保证活门2对进气孔101的密封性。在所述活门2的下端面设置空开凹陷203，可以减小研磨量，提高活门2 端面研磨效率。
40.本实用新型所提供的压差活门的工作原理为：针对航空发动机高压转子某一状态下，轴向力偏大或偏小问题，为单独调节发动机该状态下高压转子的轴向力大小而不影响发动机的其他状态，在高压卸荷腔外设计该压差活门，压差活门感受来自高压卸荷腔内的气体压力情况，由弹簧3受高压卸荷腔内气体压力产生弹性形变，通过活门2在壳体1内移动，调节压差活门的排气流通面积，保持航空发动机高压卸荷腔内的气体压力在一定范围。
41.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。