本發(fā)明屬于航空發(fā)動機燃燒室試驗測試技術(shù)領(lǐng)域，特別是關(guān)于腔體液壓強度試驗的裝置。

背景技術(shù)：

環(huán)形燃燒室是航空發(fā)動機核心機的主體部件，組件分別由火焰筒和機匣組合而成，燃燒室工作在高溫高壓的燃氣之中，高溫燃氣在火焰筒中燃燒膨脹產(chǎn)生很大的壓力，火焰筒體壓力通過安裝邊傳遞到燃燒室機匣的安裝邊上，其中一部分壓力隨氣流傳到高壓渦輪的零件上，機匣和火焰筒之間同樣有高溫高壓的混合氣流，所以，機匣也承受自身空間的氣壓壓強以及火焰筒傳遞的壓力，該壓力除機匣殼體自身承受外，其軸向力都由機匣安裝邊來承受。

為保證組件在工作時能承受燃氣的壓力和各種脈動沖擊力，經(jīng)技術(shù)驗證，機匣要求用煤油或水作為強度試驗介質(zhì)，對機匣的材料，工藝以及結(jié)構(gòu)的可靠性進行強度檢測試驗。

圖1為某中推航空發(fā)動機主燃燒室機匣結(jié)構(gòu)。該機匣材料為高溫合金，主體結(jié)構(gòu)為環(huán)形薄壁鈑金成型結(jié)構(gòu)，機匣前端為帶支板連接的鑄件擴壓器16，擴壓器16內(nèi)安裝邊16-2焊接一環(huán)形蜂窩柱面環(huán)(封嚴環(huán)1，即由網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)蜂窩通過真空釬焊接到薄壁高溫合金內(nèi)環(huán)上的一種封嚴組件)，外安裝邊16-1為一環(huán)形圓環(huán)狀安裝邊，擴壓器16后端內(nèi)外環(huán)分別焊接機匣內(nèi)外筒體，內(nèi)外筒體的后邊分別焊接兩個獨立環(huán)形安裝邊，即機匣內(nèi)安裝邊17-1和機匣外安裝邊17-2。

如圖2所示，機匣的液壓強度試驗的技術(shù)要求：

1.1例行試驗時，用3.760±0.1MPa水壓對K腔進行液壓試驗，持續(xù)時間5分鐘，不允許壓力下降。

1.2破壞性試驗時，試驗壓力不低于5.42MPa，持續(xù)加壓到6.5MPa±0.1MPa，如果在6.5MPa壓力下燃燒室機匣未破壞則零件材料及工藝滿足產(chǎn)品設(shè)計要求。

常規(guī)的液壓密封強度試驗是在機匣前后安裝邊分別連接上密封壓板，在壓板和主體件裝上密封膠皮，在前后端接通出水和進水口，待腔體內(nèi)注滿水后對水進行加壓，在一定壓力下保持一段時間檢查零件主體和安裝邊是否破壞，是否出現(xiàn)水的泄露來確定零件的質(zhì)量。但由于機匣結(jié)構(gòu)的特殊性(如擴壓器16、封嚴環(huán)1、后端環(huán)形分區(qū)壓力等)，常規(guī)密封方式無法滿足試驗要求。

具體來說，密封試驗需要解決機匣頭部的柱面、端面密封，后端環(huán)形通道的分區(qū)域壓力傳遞和密封。機匣頭部焊接著帶凹槽1-1的封嚴環(huán)1，封嚴環(huán)1外側(cè)為帶臺階的圓柱型面，封嚴環(huán)1下面是擴壓器16，封嚴環(huán)1通過電子束焊接到擴壓器16內(nèi)安裝邊16-2上，與擴壓器16前端接口形成一個凹槽形狀的圓柱表面，在機匣中間，主體為兩個環(huán)形薄壁殼體18，環(huán)形殼體的前端面與擴壓器16后端的內(nèi)外邊用氬弧焊對接焊，殼體尾部分別焊接兩個獨立的機匣安裝邊。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對環(huán)形類腔體結(jié)構(gòu)組件提供一種分區(qū)檢測液壓強度的試驗裝置，該裝置的的密封結(jié)構(gòu)能滿足試驗需求。試驗在給試驗介質(zhì)一定壓力和時間下，檢測機匣殼體在該壓力下零件密封性及變形和強度的抵抗能力，試驗中面對的密封問題是機匣頭部內(nèi)壁的特殊密封和尾部的分區(qū)強度檢驗和密封的問題，因此，必須設(shè)計滿足機匣前段擴壓器柱面密封的特殊膠圈結(jié)構(gòu)和機匣后端安裝邊的密封連接結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種分區(qū)檢測機匣液壓強度的試驗裝置，包括機匣前端內(nèi)環(huán)柱面密封結(jié)構(gòu)，前端端面密封結(jié)構(gòu)和后端中間環(huán)形通道密封結(jié)構(gòu)，所述前端內(nèi)環(huán)柱面密封結(jié)構(gòu)包括上座內(nèi)側(cè)壁上的內(nèi)槽，內(nèi)槽與封嚴環(huán)外側(cè)柱面上的凹槽之間設(shè)置有U型密封膠圈；所述前端端面密封結(jié)構(gòu)包括上座下端面的凹形環(huán)面，凹形環(huán)面內(nèi)為密封膠片，密封膠片外側(cè)的上座外圓周面上方為上壓板，下方為擴壓器外安裝邊，擴壓器外安裝邊下方為下壓板；所述后端中間環(huán)形通道密封結(jié)構(gòu)包含與機匣內(nèi)安裝邊相連的內(nèi)環(huán)以及與機匣外安裝邊相連的外環(huán)，內(nèi)環(huán)與外環(huán)之間為中間環(huán)，內(nèi)環(huán)外表面和中間環(huán)的外表面分別設(shè)置有截面為方形帶狀環(huán)槽，環(huán)槽內(nèi)為O型橡膠密封圈。

所述U型密封膠圈的開口向下。

所述密封膠片截面為矩形。

所述上壓板、擴壓器外安裝邊和下壓板通過第一螺釘和螺母與上座外圓周面相連。

所述上壓板和下壓板位于上座外圓周面外側(cè)部分通過第二螺釘相連。

所述內(nèi)環(huán)外表面和中間環(huán)外表面的環(huán)槽各有3條。

所述內(nèi)環(huán)外表面和中間環(huán)外表面的3條環(huán)槽等間距分布。

要實現(xiàn)整個腔體密封，機匣后端內(nèi)環(huán)和外環(huán)都得密封，密封方式與前端外側(cè)端面密封一樣。

本發(fā)明根據(jù)組件產(chǎn)品試驗的技術(shù)要求，機匣后端面內(nèi)、外安裝邊的承壓力要按一定環(huán)形面積通道內(nèi)壓力形成平衡，就是說，機匣基體的內(nèi)壓強度壓力分段作用到后端面的內(nèi)、外端面，而中間通道的壓力則作用到前端面外側(cè)法蘭邊上，達到分段壓力檢查檢測的要求，同時確認各零件材料和工藝的有效性。

結(jié)合組件的具體特征，機匣前端面外側(cè)用端面密封，采用壓板壓緊密封膠皮的方式，在安裝邊端面設(shè)置環(huán)形膠皮，在安裝邊兩面設(shè)計環(huán)狀上壓板和下壓板，利用安裝邊上均布通孔裝配螺釘，將膠皮壓緊密封前段外端面，內(nèi)側(cè)面因封嚴環(huán)內(nèi)壁為蜂窩，外壁與擴壓器為焊接連接，所以，內(nèi)側(cè)面用柱面結(jié)構(gòu)密封，密封裝置設(shè)置一定臺階，配合封嚴環(huán)的環(huán)形溝槽，用專用U型密封膠圈，實行端面壓緊，側(cè)面密封來達到要求。

機匣后端面為環(huán)形薄壁法蘭結(jié)構(gòu)，在端面上分別有不同的花邊和月牙槽，在外筒體壁面上還分布不同直徑的各種安裝孔，所以，密封結(jié)構(gòu)設(shè)置時要考慮不同的狀態(tài)及連接方式，為實現(xiàn)密封的要求，分別采用了柱面密封，端面密封和漲緊密封等等方式。

密封裝置中間基體(連接座)以一個筒形體構(gòu)成前端面和后端通道承壓環(huán)的強度試驗要求，采用螺釘連接為固定結(jié)構(gòu)，后端通道承壓環(huán)(中間環(huán))做成環(huán)形柱面形狀，避免該處的軸向壓力傳遞到后安裝邊上。

后安裝邊內(nèi)側(cè)為端面環(huán)形結(jié)構(gòu)，在端面上也均布一定通孔，由于結(jié)構(gòu)限制，密封采用單側(cè)壓板，在端面下表面設(shè)置一環(huán)狀夾緊零件(即夾緊環(huán)，是兩塊用于夾緊零件環(huán)形平面和環(huán)形膠皮的密封裝置零件，通過安裝兩組螺釘壓緊實現(xiàn)密封。前端外側(cè)，后端內(nèi)側(cè)，外側(cè)平面都是用膠皮貼到零件平面上，通過上下壓板夾緊膠皮和零件實現(xiàn)密封，U形密封膠圈只用于封嚴環(huán)與密封裝置連接處的特殊柱狀密封位置)，環(huán)狀零件中間有一環(huán)形凹槽，用于安裝密封膠皮，環(huán)狀零件與產(chǎn)品零件用螺釘連接，而螺釘?shù)目孜恢锰幱诹慵男颓粌?nèi)，為端面密封時提供壓力，又保證螺釘處的密封要求，

后安裝邊外側(cè)為端面環(huán)形結(jié)構(gòu)，在外端表面有數(shù)量眾多的月牙型淺槽，且有很大安裝孔，針對具體結(jié)構(gòu)，應(yīng)用端面密封的形式，在端面設(shè)置帶槽型的環(huán)形零件，裝上密封膠皮，運用環(huán)形壓板將帶槽零件與產(chǎn)品后安裝邊壓緊，通過螺釘連接實現(xiàn)后安裝邊的密封。

液壓密封裝置是分區(qū)是密封試驗的核心結(jié)構(gòu)，分區(qū)密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計是采用內(nèi)外環(huán)柱面配合連接和密封，外環(huán)區(qū)域取產(chǎn)品所需壓力下環(huán)形的面積大小，內(nèi)環(huán)同樣取一定面積的環(huán)形區(qū)域作為承壓力的連接板，以實現(xiàn)內(nèi)外環(huán)各個不同的壓力強度檢測的目的，內(nèi)外環(huán)之間采用柱面微小間隙配合，消除內(nèi)外安裝邊與中間柱面間產(chǎn)生軸向壓力的傳遞和影響，實現(xiàn)了后端出口(內(nèi)外環(huán)之間形成的下端環(huán)形通道)分區(qū)檢測的目的。

本發(fā)明從產(chǎn)品組件的技術(shù)要求出發(fā)，針對試驗的技術(shù)條件，提出了強度試驗的解決方式—特殊密封結(jié)構(gòu)。

液壓密封裝置是直接給產(chǎn)品提供壓力保障的一套結(jié)構(gòu)，該裝置應(yīng)用了多種密封結(jié)構(gòu)方式，其端面密封不同于一般的端面壓緊，因其單側(cè)有零件殼體限制，所以，壓緊結(jié)構(gòu)采用雙壓板連接方式，對端面花邊特別有效，環(huán)槽柱面密封設(shè)計了特殊結(jié)構(gòu)的密封膠圈，采用側(cè)面壓緊，軸向加壓來滿足密封條件，該結(jié)構(gòu)屬密封裝置的一項關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新。

出口環(huán)形區(qū)域的分區(qū)強度試驗結(jié)構(gòu)為本發(fā)明的另一個創(chuàng)新思想，因為，產(chǎn)品針對出口通道壓力按一定要求分別分布到出口內(nèi)、外安裝邊上，部分壓力轉(zhuǎn)移到前安裝邊上，又要實現(xiàn)密封不泄露，所以，在通道中央設(shè)置了兩段環(huán)形柱面密封的結(jié)構(gòu)，徹底解決了分區(qū)壓力試驗的技術(shù)要求。本發(fā)明經(jīng)實踐，完全解決了產(chǎn)品試驗各項技術(shù)指標。

附圖說明

圖1為燃燒室機匣機構(gòu)示意圖；

圖2為機匣試驗技術(shù)要求示意圖(封嚴環(huán)、進出口未畫出)；

圖3為機匣前端密封結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為機匣后端密封結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如圖3和4所示，機匣的腔體有前、后兩個出口，內(nèi)、外筒體形成變截面的環(huán)形通道，前端面有一個柱狀表面和一個環(huán)形法蘭狀安裝邊，后端為內(nèi)、外兩個獨立的法蘭狀安裝邊，發(fā)明所采取的密封結(jié)構(gòu)包括機匣前、后端的3種密封結(jié)構(gòu)，涉及的主要密封結(jié)構(gòu)件包括上座3，U型密封膠圈2，上壓板7，下壓板8，內(nèi)環(huán)10，環(huán)槽11，中間環(huán)12，O型橡膠密封圈13，外環(huán)14，連接座15。

1、機匣前端內(nèi)環(huán)柱面密封結(jié)構(gòu)：

如圖3所示，先將專用U型密封膠圈2開口向下裝入上座3的內(nèi)槽3-1，然后將帶U型密封膠圈2的上座3沿著封嚴環(huán)1外側(cè)放入帶凹槽1-1的柱面,保證U型密封膠圈2在凹槽1-1內(nèi)不出現(xiàn)彎折和翻裝情況。

2、前端端面密封結(jié)構(gòu)：

如圖3所示，將矩形截面密封膠片4用粘膠連接在上座3下端面的凹形環(huán)面3-2內(nèi)，保證密封膠片4超出端面2～4mm，用上壓板7套入上座3的圓柱面上并與圓周面3-3貼合，將第一螺釘5裝入上壓板7、上座3、擴壓器16外安裝邊16-1和下壓板8的孔內(nèi)，第二螺釘6裝入上壓板7和下壓板8的螺紋孔內(nèi)，用螺母9擰緊第一螺釘5，交叉分步擰緊第一螺釘5和第二螺釘6，保證上座3與零件端面壓緊。

3、后端中間環(huán)形通道密封結(jié)構(gòu):

如圖4，內(nèi)環(huán)10外徑尺寸D1和外環(huán)14的內(nèi)徑尺寸D2按照試驗要求的面積區(qū)域確定，中間環(huán)12的內(nèi)、外徑尺寸與內(nèi)、外環(huán)保持一致，配合面采用H8/f9，在內(nèi)環(huán)10外表面和中間環(huán)12的外表面分別設(shè)置了3個截面為方形尺寸為W1×W1的環(huán)槽11，槽內(nèi)分別裝入尺寸分別為d＝W1-2的O型橡膠密封圈13，制造標準按GB/T3452.1-2005。

將內(nèi)環(huán)10連接安裝到零件的機匣內(nèi)安裝邊17-1上，外環(huán)14連接到零件的機匣外安裝邊17-2上，裝配過程和密封結(jié)構(gòu)同第2條(即機匣內(nèi)、外安裝邊的密封與第2條中前端端面密封結(jié)構(gòu)相同)，將相應(yīng)尺寸的O型橡膠密封圈13裝入對應(yīng)的環(huán)槽11內(nèi)，將中間環(huán)12安裝到內(nèi)、外環(huán)形成的環(huán)槽內(nèi)，保證O型橡膠密封圈13不出現(xiàn)翻轉(zhuǎn)扭曲。

連接上座3與中間的筒體(連接座15)為圓柱型零件，在筒體(連接座15)前后有供螺釘連接的內(nèi)安裝邊，通過螺釘將中間環(huán)12與上座3連接，形成一個整體，試驗時從下端進水口充入試驗介質(zhì)(水)，待零件腔體空氣排完后開始加壓，在一定壓力下保持一定時間，后端內(nèi)、外安裝邊內(nèi)外分別承受各自的環(huán)形區(qū)域的軸向壓力，中間壓力通過中間環(huán)12連接到上座3，后安裝邊的壓力通過內(nèi)、外殼體傳遞到上座3，最后形成平衡的受力狀態(tài)，檢查零件的泄露情況和變形狀態(tài)，以檢驗零件的變形抗力和強度是否保證產(chǎn)品的技術(shù)要求。

本實施例中提到的前、后分別對應(yīng)于正視說明書附圖時的上、下，內(nèi)、外則分別對應(yīng)于正視說明書附圖時的左、右。