本发明涉及涡轮性能试验件机匣结构。
背景技术：
在做高压涡轮性能试验时需要研究叶尖间隙变化对效率的影响。改变叶尖间隙的方法通常是更换不同尺寸的外环来实现。该方法会带来性能试验件拆装过于频繁，装配时间过长，从而带来试验周期过长。且多次拆装每次装配的状态也不完全相同会带来其它一些非叶尖间隙变化对效率的影响，给试验的可重复性带来一定影响。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种航空发动机及涡轮性能试验件机匣结构，其可以主动控制叶尖间隙，使得性能试验不用对机匣结构进行拆装，就能完成对叶尖间隙对性能的影响的研究。
根据本发明的涡轮性能试验机匣结构，包括涡轮机匣、中层机匣以及涡轮外环，其中，所述涡轮机匣上安装有多个径向销钉，所述中层机匣为整环结构，所述中层机匣上开有径向槽，所述径向槽的数量与所述径向销钉的数量相同，且周向位置相同，所述涡轮外环为扇形段件，所述中层机匣通过所述径向槽与所述径向销钉配合，所述中层机匣由供气管供气，并由排气管排气，使得通过向所述中层机匣供热气或冷气来改变所述中层机匣的温度使得所述中层机匣热胀或冷缩，所述中层机匣沿着所述径向销钉自由膨胀，以保持中层机匣的定心，所述中层机匣带动挂在其上的所述涡轮外环径向运动。
在一实施例中，所述供气管、所述排气管均为浮动管，所述浮动管的双头均为球头，所述浮动管的一端与所述涡轮机匣上的孔连接，另一端与所述中层机匣上的孔连接。
在一实施例中，所述涡轮外环上安装有间隙控制传感器，其用于直接测量叶尖间隙。
根据本发明的航空发动机，包括高压涡轮以及高压涡轮机匣结构，所述高压涡轮机匣结构包括涡轮机匣、中层机匣以及涡轮外环，所述涡轮机匣上安装有多个径向销钉，所述中层机匣为整环结构，所述中层机匣上开有径向槽，所述径向槽的数量与所述径向销钉的数量相同，且周向位置相同，所述涡轮外环为扇形段件，所述中层机匣通过所述径向槽与所述径向销钉配合，所述中层机匣由供气管供气，并由排气管排气，使得通过向所述中层机匣供热气或冷气来改变所述中层机匣的温度使得所述中层机匣热胀或冷缩，所述中层机匣沿着所述径向销钉自由膨胀，以保持中层机匣的定心，所述中层机匣带动挂在其上的所述涡轮外环径向运动，以改变高压涡轮叶尖与涡轮外环之间的叶尖间隙。
在一实施例中，所述供气管、所述排气管均为浮动管，所述浮动管的双头均为球头，所述浮动管的一端与所述涡轮机匣上的孔连接，另一端与所述中层机匣上的孔连接。
在一实施例中，所述涡轮外环上安装有间隙控制传感器，其用于直接测量叶尖间隙，所述间隙值作为正反馈信号对所述中层机匣中加热气或冷气流量进行反馈，直到得到所需间隙。
本发明解决了涡轮性能试验时叶尖间隙改变的问题，且结构较为简单。在做高压涡轮性能试验件中不用通过多次拆装来实现间隙变化，有效保证了试验件数据的一致性。在试验中只需要给中层机匣供气来改变中层机匣的变形来调节叶尖间隙，调节手段简单。
附图说明
本发明的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中：
图1为根据本发明的涡轮性能试验机匣结构的纵截面示意图。
图2为根据本发明的涡轮性能试验机匣结构的涡轮机匣的纵截面示意图。
图3为根据本发明的涡轮性能试验机匣结构的中层机匣的立体图。
图4为根据本发明的涡轮性能试验机匣结构的涡轮外环的立体图。
图5为根据本发明的涡轮性能试验机匣结构的另一纵截面示意图。
具体实施方式
在以下的描述中，参考各实施例对本发明进行描述。然而，本领域的技术人员将认识到可在没有一个或多个特定细节的情况下或者与其它替换和/或附加方法、材料或组件一起实施各实施例。在其它情形中，未示出或未详细描述公知的结构、材料或操作以免使本发明的各实施例的诸方面晦涩。类似地，为了解释的目的，阐述了特定数量、材料和配置，以便提供对本发明的实施例的全面理解。然而，本发明可在没有特定细节的情况下实施。此外，应理解附图中示出的各实施例是说明性表示且不一定按比例绘制。
如图1至图5所示，涡轮机匣1、中层机匣2、涡轮外环3共同装配成涡轮性能试验机匣结构，共同实现变涡轮间隙的功能。在图1中，涡轮性能试验机匣结构对应两级涡轮，其中中层机匣2’、涡轮外环3’对应二级涡轮，中层机匣2、涡轮外环3对应一级涡轮，为了简化说明，后面的描述中，仅对一级涡轮对应的机匣结构进行描述，二级涡轮对应机匣结构可以相应地进行设计，例如，对于涡轮机匣1安装中层机匣2的挂钩112、113，各挂钩上均装有径向销钉12，径向销钉12焊接在其上，每个挂钩上，径向销钉12个数需大于3个，周向均布；相应地，对应二级涡轮，在涡轮机匣1上也按照类似方式的设置有径向销钉12’。
如图3所示，中层机匣2为整环结构，中层机匣2上开有径向槽22，径向槽22的数量与涡轮机匣1上焊接的径向销钉12数量同，且周向位置相同。中层机匣2通过涡轮机匣1的挂钩112、113安装在涡轮机匣1的内周上，径向槽22与径向销钉12匹配，二者可相对滑动。
如图4所示，涡轮外环3为多个扇形段件，图4中仅示出了一个扇形段件。多个扇形段件围成一圈安装在中层机匣2的内周侧。
同时参照图1、图3、图5，中层机匣2上还设置有进气孔21、排气孔23，供气管11(供气管11’)、排气管13为浮动管，其两头分别为球头，一端活动连接在涡轮机匣1上，另一端连接在中层机匣2上的进气孔21或排气孔23。
在工作时，通过如图1中的供气管11向中层机匣2供气，通过如图5中的排气管13从中层机匣2排气，通过给中层机匣2供热气或冷气来改变中层机匣的温度使得中层机匣2热胀或冷缩，中层机匣2沿着径向销钉12自由膨胀，保证了中层机匣2的定心问题，从而带动挂在其上的外环3径向运动，改变外环3内侧与涡轮的叶片之间的叶尖间隙。如图1及图5所示，由于供气管11、排气管13均为浮动管，双头均为球头，不影响中层机匣2的自由膨胀，且可以有效保证密封，不影响通气。
在一优选实施例中，在外环3上装有间隙控制传感器33，可以直接测量叶尖间隙并将间隙值作为正反馈信号对中层机匣2中加热气、制冷气流量进行反馈得到所需间隙。
通过前述描述，可以了解到，根据本发明的涡轮性能试验机匣结构完全不同于现有的通过更换外环，来调节叶尖间隙的方案。外环不需要更换，试验件不需要在试验中进行拆装，变间隙的多组数据可以在一次试车中完成录取。
前述实施例可以但不先于适用于航空发动机。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。