流量调节组件以及核心机系统的制作方法

1.本实用新型涉及航空发动机领域，具体涉及一种流量调节组件以及核心机系统。


背景技术：

2.在航空发动机设计过程中，为缩短研制周期、提高可靠性或发展各种类型的燃气涡轮发动机，需要研制航空发动机核心机。航空发动机核心机的性能对于发动机的推力及性能具有决定性的作用。航空发动机核心机性能试验是模拟三大部件的匹配试验。
3.在航空发动机核心机台架试验过程中，为了模拟不同状态下航空发动机整机带低压部件的高压涡轮背压，从而分析其背压对核心机性能的影响，需要更换不同面积的喷管结构。
4.发明人发现，现有技术中至少存在下述问题：航空发动机核心机性能试验中，需要获得不同高压涡轮背压状态下的性能参数，只能通过不断更换不同面积大小的喷管结构来实现，更换不同面积大小的喷管结构消耗了较大的人力、物力资源。


技术实现要素：

5.本实用新型提出一种流量调节组件以及核心机系统，用以方便地实现核心机的背压调节。
6.本实用新型实施例提供了一种流量调节组件，包括：
7.第一环形件，被构造为环形的；
8.第二环形件，被构造为环形的；所述第二环形件套设于所述第一环形件的外侧；以及
9.蝶阀，布置于所述第一环形件和所述第二环形件之间的流道中；所述蝶阀被构造为调节所述流道的流通面积。
10.在一些实施例中，所述蝶阀的数量为多个，多个所述蝶阀沿着所述第一环形件的周向均匀布置。
11.在一些实施例中，流量调节组件还包括：
12.驱动机构，与各个所述蝶阀驱动连接，以同步调节各个所述蝶阀的阀位。
13.在一些实施例中，所述驱动机构包括：
14.联动环，被构造为环形的；所述联动环套设于所述第二环形件的外侧，且与各个所述蝶阀驱动连接；
15.作动机构，与所述联动环驱动连接；所述作动机构被构造为带动所述联动环转动，从而带动各个所述蝶阀改变阀位，以调节所述流道的流通面积。
16.在一些实施例中，所述蝶阀包括：
17.阀体，与所述第一环形件可转动连接；所述阀体与所述作动机构驱动连接；以及
18.阀片，固定于所述阀体的外侧。
19.在一些实施例中，所述驱动机构还包括：
20.多个连杆，所述连杆与所述蝶阀一一对应；各所述连杆的一端与所述联动环铰接，各所述连杆的另一端与所对应的所述蝶阀的所述阀体驱动连接。
21.在一些实施例中，所述阀体被构造为空心的；所述驱动机构还包括：
22.多个连接件，所述连接件与所述连杆一一对应地布置；各个所述连接件的一端与所对应的所述连杆驱动连接；各个所述连接件的另一端可移动地位于所对应的所述蝶阀的阀体内部，且处于设定位置的所述连接件与该阀体的内壁键连接。
23.在一些实施例中，所述驱动机构还包括：
24.弹簧，位于所述阀体内部，所述弹簧挤压所述连接件，以使得所述连接件位于与所述阀体的内壁形成键连接、且与所述连杆卡接的位置。
25.在一些实施例中，所述连杆的一端设置有卡槽，所述连接件位于所述筒体外侧的一端设置有凸起，所述凸起与所述卡槽配合。
26.在一些实施例中，所述驱动机构还包括：
27.防转销，所述连杆的一端还设置有第一防转孔，所述凸起对应设置有第二防转孔；所述防转销安装于所述第一防转孔和所述第二防转孔。
28.在一些实施例中，所述第一环形件包括：
29.第一筒体，套设于所述第二环形件的外侧；以及
30.第一法兰边，成对布置，设置于所述第一筒体轴向的两端，且各个所述第一法兰边朝着所述第一筒体的中轴线的方向凸出。
31.在一些实施例中，所述第二环形件包括：
32.第二筒体，位于所述第一环形件的外侧；以及
33.第二法兰边，成对布置，设置于所述第二筒体轴向的两端，且各个所述第二法兰边朝着背离所述第二筒体的中轴线的方向凸出。
34.本实用新型实施例还提供一种核心机系统，包括：
35.本实用新型任一技术方案所提供的流量调节组件；
36.承力机匣，位于所述流量调节组件轴向方向的一侧，且与所述流量调节组件固定连接；以及
37.中心锥组件，位于所述流量调节组件轴向方向的另一侧，且与所述流量调节组件固定连接。
38.上述技术方案提供的流量调节组件，在第一环形件和第二环形件之间的流道中布置有蝶阀，通过调节蝶阀的阀位能够调节流道的流通面积大小，进而对流经气流的气压进行调节，以根据实际需要调节背压，进而满足不同工况下核心机的试验需求。并且，由于上述技术方案不需要更换不同型号、不同流通面积的流量调节组件，只通过调节蝶阀的开度就能实现气压的连续调节，节省了大量的人力、物力资源。
附图说明
39.此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本技术的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
40.图1为本实用新型实施例提供的流量调节组件处于安装状态下流道示意图。
41.图2为本实用新型实施例提供的流量调节组件处于安装状态示意图。
42.图3为本实用新型实施例提供的流量调节组件立体结构示意图。
43.图4为图3的a向示意图。
44.图5为图4的b-b剖视示意图。
45.图6为本实用新型实施例提供的流量调节组件的蝶阀与作动机构连接关系示意图。
46.图7为本实用新型实施例提供的流量调节组件的连杆和连接件的连接关系示意图。
47.附图标记：
48.1、流量调节组件；2、承力机匣；3、中心锥组件；4、高压压气机；5、高压涡轮；6、流道面；
49.11、第一环形件；12、第二环形件；13、蝶阀；14、驱动机构；15、阻挡件；
50.111、第一筒体；112、第一法兰边；
51.121、第二筒体；122、第二法兰边；
52.141、联动环；142、作动机构；143、连杆；144、连接件；145、弹簧；146、防转销；
53.131、阀体；132、阀片；
54.143a、卡槽；143b、第一防转孔；144a、凸起；144b、第二防转孔。
具体实施方式
55.下面结合图1～图6对本实用新型提供的技术方案进行更为详细的阐述。
56.参见图1和图2，本实用新型实施例提供一种流量调节组件1，用于安装在承力机匣2和中心锥组件3之间，以调节气流的流通面积，进而实现对背压的调节。
57.具体来说，流量调节组件1大致为回转体，承力机匣2位于流量调节组件1轴向方向的一端，即图2的左端；中心锥组件3位于流量调节组件1轴向方向的另一端，即图2的右端。承力机匣2内部的流体全部通过流量调节组件1，然后流向中心锥组件3。如果流量调节组件1的流通面积大，则气流的气压就小；反之，如果流量调节组件1的流通面积小，则气流的气压就大。气压的大小与背压的大小呈正比。
58.参见图3至图5，流量调节组件1包括第一环形件11、第二环形件12以及蝶阀13。第二环形件12套设于第一环形件11的外侧。蝶阀13布置于第一环形件11和第二环形件12之间的流道中。蝶阀13被构造为调节流道的流通面积。
59.参见图3至图5，在一些实施例中，第一环形件11包括第一筒体111以及第一法兰边112。第一筒体111套设于第二环形件12外侧。第一法兰边112成对布置，其中一个第一法兰边112设置于第一筒体111轴向的一端，另一个第一法兰边112设置于第一筒体111轴向的另一端，且各个第一法兰边112均朝着第一筒体111的中轴线的方向凸出。图5中的中轴线l为第一环形件11以及第二环形件12的中轴线，两者的中轴线重合。
60.在一些实施例中，第二环形件12包括第二筒体121以及第二法兰边122。第二筒体121位于第一环形件11的外侧。第二法兰边122成对布置，其中一个第二法兰边122设置于第二筒体121轴向的一端，另一个第二法兰边122设置于第二筒体121轴向的另一端，且各个第二法兰边122均朝着背离第二筒体121的中轴线的方向凸出。
61.第一环形件11的外壁和第二环形件12内壁之间的部分作为流道，蝶阀13布置于该流道中。通过蝶阀13的阀位的调整，可以改变该流道的流通面积的大小，进而调节通过的气流的压力。
62.蝶阀13是一种通过阀片132转动来调节流通面积的阀。为了更加有效地提高蝶阀13对流通面积的调节效果，在一些实施例中，蝶阀13的数量为多个，多个蝶阀13沿着第一环形件11的周向均匀布置。
63.第一环形件11和第二环形件12之间的流道内，除了安装蝶阀13的区域外，其他区域设置有阻挡件15，以使得气流全部通过蝶阀13。阻挡件15比如为片状的，阻挡件15与第一环形件11和第二环形件12一体成型、焊接均可。
64.第一环形件11和第二环形件12的周向方向相同，且第一环形件11的轴心线和第二环形件12的轴心线重合。
65.参加图4，沿着第一环形件11和第二环形件12的周向方向，布置了一圈蝶阀13，这样设置，可以实现整个流道区域内的气流全部通过蝶阀13，且各个蝶阀13处于全开状态下，各个蝶阀13的流通面积之和比较大，这样对应的通过的气流的气压较小。各个蝶阀13处于全关状态下，气流几乎无法通过蝶阀13从承力机匣2流向中心锥组件3，所以对应的背压最大。这样就实现了气压在比较大的范围内调整，以适应更多试验工况的需求。
66.参加图4，在一些实施例中，各个蝶阀13沿着第一环形件11和第二环形件12的周向方向均匀布置。各个蝶阀13相对于第一环形件11的中心对称布置。多个均匀布置的蝶阀13使得经由流量调节组件1流出的气流更加均匀，降低甚至避免了采用单个蝶阀13控制流通面积可能造成的出口气流不均匀的现象。
67.参见图3至图6，在一些实施例中，流量调节组件1还包括驱动机构14，驱动机构14与各个蝶阀13驱动连接，以同步调节各个蝶阀13的阀位。驱动机构14比如采用作动机构142、气动机构等多种方式驱动。通过一套驱动机构14驱动全部的蝶阀13同步动作，这样各个蝶阀13的转动角度更加同步，流道内的气流更加均匀。
68.参见图3至图6，在一些实施例中，驱动机构14包括联动环141以及作动机构142。联动环141是环形的，联动环141与各个蝶阀13驱动连接。作动机构142与联动环141驱动连接。作动机构142被构造为带动联动环141转动，从而带动各个蝶阀13同时改变阀位，以调节流道的流通面积。蝶阀13与蝶阀13之间通过联动环141实现蝶阀13的统一转角，联动环141通过对应的作动筒驱动，通过控制作动筒来实现整个流通面积的控制。采用该流量调节组件1可以根据试验需求进行面积调节，调节规律可控，不需要根据不同的试验需求来更换不同的面积的喷管，降低甚至避免了传统核心机试验状态下更换不同面积喷管所消耗的人力、物力资源；有效模拟了不同状态下真实发动机的低压部件的高压涡轮背压状态，有效地模拟核心机在真实航空发动机的工作状态。
69.作动机构142比如为作动筒。蝶阀13的阀位调节所需要的转动是一定范围内的转动，不需要360
°
回转。一般而言，如果蝶阀13的阀片132能够相对于蝶阀13的转动轴线转动90
°
，就能够实现蝶阀13从全开到全关的范围调节。所以，作动机构142的驱动范围能够满足蝶阀13从全开到全关的范围调节即可。图3示意了联动环141的转动方向w，在联动环141转动过程中，蝶阀13的阀片132绕着自身的转动轴线原位转动，图4中bb剖面也是其中一个蝶阀13的转动轴线。蝶阀13的转动方向n参见图5所示。
70.参见图3至图5，在一些实施例中，蝶阀13包括阀体131以及阀片132。阀体131与第一环形件11可转动连接。阀体131与作动机构142驱动连接具体地，阀体131为空心轴，阀体131的一端设置有连接部；第一环形件11设置有安装槽；连接部可转动地安装于安装槽中，具体通过轴承连接或者其他方式实现可转动连接。第二回转体设置有通孔，阀体131完全位于流道中，作动机构142位于流道外侧，如图3所示的联动环141附近，作动机构142通过后文介绍的联动环141以及通过该通孔的连接件144与阀体131形成驱动连接。
71.阀片132固定于阀体131的外侧，每个阀体131对应两个阀片132，参见图4所示。每个阀片132为半圆形的。阀片132与阀体131一体成型、焊接或者采用其他方式固定连接。
72.参见图3、图5和图6，在一些实施例中，驱动机构14还包括多个连杆143。联动环141套设于第二环形件12的外侧。连杆143与蝶阀13一一对应；每个蝶阀13对应一个连杆143。各个连接杆、蝶阀13的安装方式相同。连杆143大致为直杆，连杆143的两端设置有连接部，以使得连杆143与联动环141以及对应的蝶阀13形成驱动连接。以其中一个连接杆以及与之对应的蝶阀13为例，该连杆143的一端与联动环141铰接，该连杆143的另一端与其所对应的蝶阀13的阀体131驱动连接。
73.参见图5和图6，在一些实施例中，阀体131被构造为空心的。作动机构142还包括多个连接件144，连接件144与连杆143一一对应地布置。连接件144也为直杆，连接件144的两端设置有连接部分，以实现连接件144与连杆143以及阀体131驱动连接。
74.各个连接件144的一端与所对应的连杆143驱动连接。各个连接件144的另一端可移动地位于所对应的蝶阀13的阀体131内部，且处于设定位置的连接件144与该阀体131的内壁键连接，具体通过花键147驱动连接。具体来说，为保证联动环141可以带动阀体131运动产生角度偏转进而调节背压，蝶阀13的阀体131设置具有一定长度的花键结构，连接件144上同样设计有与蝶阀13的阀体131空腔相配合的花键结构。当联动环141的连杆143带动连接件144发生偏转后，连接件144通过花键147带动蝶阀13的阀体131发生角度偏转。
75.连接件144在阀体131内部的位置是活动的，其可以改变位置，改变位置的方式有多种，比如采用后文介绍的弹簧145抵顶连接件144，那么随着弹簧145形变量的变化，连接件144在阀体131内部的位置也是变化的；或者为连接件144设置驱动件，以驱动连接件144在阀体131内部移动位置。连接件144位于设定位置时，连接件144与阀体131的内壁键连接。设定位置是指连接件144距离第二环形件12最近的位置。
76.继续参见图5和图6，在一些实施例中，驱动机构14还包括弹簧145，弹簧145位于阀体131内部，弹簧145处于压缩状态且抵顶连接件144，以使得连接件144位于与阀体131的内壁形成键连接、且与连杆143卡接的位置。弹簧145位于连接件144和阀体131朝向第一环形件11的底面之间，弹簧145抵顶连接件144，使得连接件144尽量靠近阀体131朝向第二环形件12的顶面，即图5所示的顶面。该位置也即连接件144的设定位置，也是连接件144在图5和图6所示方向的最高位置。
77.参见图6和图7，在一些实施例中，连杆143的一端设置有卡槽143a，连接件144位于筒体外侧的一端设置有凸起144a，凸起144a与卡槽143a配合，两者形成卡接，以使得连杆143转动时，带动连接件144同步转动，进而带动阀体131绕着自身的转动轴线转动。
78.参见图7，在一些实施例中，驱动机构14还包括防转销146，连杆143的一端还设置有第一防转孔143b，凸起144a对应设置有第二防转孔144b。防转销146安装于第一防转孔
143b和第二防转孔144b。在需要进行试验时，将防转销146安装到位。在需要拆卸阀体131时，将防转销146拆掉，然后手动或者借助其他部件按压连接件144，以使得连接件144沿着图5所示的上下方向下移，这样就使得连接件144与连杆143、阀体131都脱离了配合关系，后续可以很方便地将阀体131从第一环形件11和第二环形件12之间的流道中拿出。
79.本实用新型实施例还提供一种核心机系统，包括：承力机匣2、中心锥组件3以及本实用新型任一技术方案所提供的流量调节组件1。承力机匣2位于流量调节组件1轴向方向的一侧，且与流量调节组件1固定连接。中心锥组件3位于流量调节组件1轴向方向的另一侧，且与流量调节组件1固定连接。
80.参见图1和图2，承力机匣2包括位于上游的第一承力机匣21和位于下游的第二承力机匣22。核心机系统还包括高压压气机4和高压涡轮5。高压压气机4位于高压涡轮5的上游。高压压气机4和高压涡轮5均位于第一承力机匣21和第二承力机匣22之间。流量调节组件1与第二承力机匣22固定连接。
81.图1中的箭头s示意了气流流动方向，图1中的虚线示意了流道面6的位置。气流经由第一承力机匣21流向高压压气机4，再流向高压涡轮5，随后流向第二承力机匣22，然后流入流量调节组件1。流量调节组件1将气流的气体压力调节至需要的数值，最后气流流向中心锥组件3。
82.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本实用新型保护内容的限制。
83.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。