一种扇形旋转测量装置探针从动轴冷却密封结构的制作方法

本实用新型属于机械领域，尤其涉及一种扇形旋转测量装置探针从动轴冷却密封结构。

背景技术：

航空发动机及燃气轮机扇形燃烧室、加力燃烧室出口温度/压力场的数据对研究燃烧室综合性能有着重要的意义，燃烧室出口温度/压力场需要大量的试验数据才能获得，单点固定式测量探针已经无法满足试验要求。遂设计扇形旋转测量装置用于测量航空发动机及燃气轮机扇形燃烧室、加力燃烧室出口温度/压力场的数据，扇形旋转测量装置可测得燃烧室出口大量的数据。而燃烧室出口燃气温度高达1700℃，为了避免高温燃气反串烧蚀探针从动轴，需对探针从动轴设计密封冷却结构加以保护。确保扇形旋转测量装置安全可靠运行，测得可靠的试验数据。

传统技术主要采用o型密封环进行密封，这种密封结构不能承受高温燃气，易烧蚀，无法起到动静结构密封的作用，燃气易反串烧蚀设备。

技术实现要素：

实用新型目的

为了避免燃气反串烧蚀探针从动轴，本实用新型提供了一种扇形旋转测量装置探针从动轴冷却密封结构，采用双列交叉式冷却密封结构对探针从动轴加以保护，确保扇形旋转测量装置安全可靠运行，以测得可靠的试验数据。

实用新型技术解决方案

一种扇形旋转测量装置探针从动轴冷却密封结构，从动轴由内轴和其外侧的外套组成，内轴的外圆周面和外套的内圆周面之间有间隙，外套的主体侧壁上开设有冷气进口，外套的主体连接扇形旋转测量装置探针一端为带有若干流通孔的两级阶梯轴。

优选的，内轴和外套同轴，内轴和外套之间的间隙l通过如下公式计算：

qa＝ρva、a＝π(rd²-rd²)、l＝rd-rd，其中，qa为设计空气流量，单位kg/s；ρ为空气密度，单位kg/m³；v为空气流速，单位m/s；a为流通有效面积，单位mm²；rd为外套内孔半径，单位mm；rd为内轴半径。

优选的，外套上的两级阶梯轴外径均大于主体外径，且阶梯轴靠近扇形旋转测量装置探针一端的一段外径大于另一段的外径。

优选的，阶梯轴中远离扇形旋转测量装置探针一端的一段上的流通孔均匀分布；靠近扇形旋转测量装置探针一端的一段上的流通孔每三个孔为一组，每组孔均匀分布。

优选的，阶梯轴中远离扇形旋转测量装置探针一端的一段上的每两相邻流通孔中心线之间的夹角为20°；靠近扇形旋转测量装置探针一端的一段上的每组流通孔中每两个相邻流通孔直径的夹角为20°。

优选的，两级阶梯轴上的流通孔直径相同，两级阶梯轴上流通孔的总数n和流通孔的半径r通过如下公式计算：

qa＝ρva、a＝nπr，其中，qa为设计空气流量，单位kg/s；v为空气流速，单位m/s；a为流通有效面积，单位mm²。

优选的，冷气进口的孔的半径r通过如下公式计算：qa＝ρva、a＝πr²，其中，qa为设计空气流量，单位kg/s；v为空气流速，单位m/s；a为流通有效面积，单位mm²。

本实用新型的优点：结构简单，易于加工，使用可靠。

附图说明

图1为本实用新型的一种扇形旋转测量装置探针从动轴冷却密封结构示意图。

图2为图1的a-a剖视图。

图3为图2的b-b剖视图。

图4为图2的c-c剖视图。

具体实施方式

本实用新型是通过如下技术方案予以实现的。

如图1～图4，一种扇形旋转测量装置探针从动轴冷却密封结构，从动轴由内轴和其外侧的外套组成，内轴的外圆周面和外套的内圆周面之间有间隙，外套的主体侧壁上开设有冷气进口，外套的主体连接扇形旋转测量装置探针一端为带有若干流通孔的两级阶梯轴。

内轴和外套同轴，内轴和外套之间的间隙l通过如下公式计算：

qa＝ρva、a＝π(rd²-rd²)、l＝rd-rd，其中，qa为设计空气流量，单位kg/s；ρ为空气密度，单位kg/m³；v为空气流速，单位m/s；a为流通有效面积，单位mm²；rd为外套内孔半径，单位mm；rd为内轴半径。

外套上的两级阶梯轴外径均大于主体外径，且阶梯轴靠近扇形旋转测量装置探针一端的一段外径大于另一段的外径。

阶梯轴中远离扇形旋转测量装置探针一端的一段上的流通孔均匀分布；靠近扇形旋转测量装置探针一端的一段上的流通孔每三个孔为一组，每组孔均匀分布。

阶梯轴中远离扇形旋转测量装置探针一端的一段上的每两相邻流通孔中心线之间的夹角为20°；靠近扇形旋转测量装置探针一端的一段上的每组流通孔中每两个相邻流通孔直径的夹角为20°。

两级阶梯轴上的流通孔直径相同，两级阶梯轴上流通孔的总数n和流通孔的半径r通过如下公式计算：

qa＝ρva、a＝nπr，其中，qa为设计空气流量，单位kg/s；v为空气流速，单位m/s；a为流通有效面积，单位mm²。

冷气进口的孔的半径r通过如下公式计算：qa＝ρva、a＝πr²，其中，qa为设计空气流量，单位kg/s；v为空气流速，单位m/s；a为流通有效面积，单位mm²。

当高压冷气从冷气进口进入内轴的外圆周面和外套的内圆周面之间的间隙内，通过两级阶梯轴上的流通孔流向高温燃气区域，如图2中箭头所示。当冷气的压力高于燃气通道内压力时，高温燃气几乎为零泄漏，高温燃气无法反串烧蚀探针从动轴。其一，冷气体能保护探针从动轴；其二，冷气体还起到动密封的作用。通过调节进口冷气的压力就可控制探针从动轴的壁温和动密封的效果。从而保证扇形旋转测量装置可靠地采集燃烧室出口温度/压力场的数据。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此来限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神本质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖本实用新型的保护范围内。本实用新型未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

技术特征：

1.一种扇形旋转测量装置探针从动轴冷却密封结构，其特征在于，从动轴由内轴和其外侧的外套组成，内轴的外圆周面和外套的内圆周面之间有间隙，外套的主体侧壁上开设有冷气进口，外套的主体连接扇形旋转测量装置探针一端为带有若干流通孔的两级阶梯轴。

2.如权利要求1所述的一种扇形旋转测量装置探针从动轴冷却密封结构，其特征在于，内轴和外套同轴。

3.如权利要求1所述的一种扇形旋转测量装置探针从动轴冷却密封结构，其特征在于，外套上的两级阶梯轴外径均大于主体外径，且阶梯轴靠近扇形旋转测量装置探针一端的一段外径大于另一段的外径。

4.如权利要求1所述的一种扇形旋转测量装置探针从动轴冷却密封结构，其特征在于，阶梯轴中远离扇形旋转测量装置探针一端的一段上的流通孔均匀分布；靠近扇形旋转测量装置探针一端的一段上的流通孔每三个孔为一组，每组孔均匀分布。

5.如权利要求4所述的一种扇形旋转测量装置探针从动轴冷却密封结构，其特征在于，阶梯轴中远离扇形旋转测量装置探针一端的一段上的每两相邻流通孔中心线之间的夹角为20°。

6.如权利要求4所述的一种扇形旋转测量装置探针从动轴冷却密封结构，其特征在于，两级阶梯轴上的流通孔直径相同。

技术总结
本实用新型公开了一种扇形旋转测量装置探针从动轴冷却密封结构，从动轴由内轴和其外侧的外套组成，内轴的外圆周面和外套的内圆周面之间有间隙，外套的主体侧壁上开设有冷气进口，外套的主体连接扇形旋转测量装置探针一端为带有若干流通孔的两级阶梯轴。该密封结构结构简单，易于加工，使用可靠。

技术研发人员：周辉;唐阳;龙霆;杨珂;汪洋;何沁朋;代磊;何瑞;田建光
受保护的技术使用者：中国航发贵阳发动机设计研究所
技术研发日：2020.07.31
技术公布日：2021.06.22