管路补偿装置及其涡轮试验装置的制作方法

本发明涉及涡轮试验技术领域，具体地，涉及一种管路补偿装置及其涡轮试验装置。

背景技术

模型涡轮试验器适用于航空发动机模型涡轮性能试验，现有试验器的试验装置由进气管路、试验件、排气蜗壳、水力测功器、固定平台、膜盘联轴器、供回水转接管路、水系统管路等组成。试验装置所选的水力测功器是进口设备，其特点是落地式安装、可以测量试验件的转速与扭矩，且可以控制试验件的转速；测功器进、出水口分别设置在壳体一侧的上下两端，分别通过法兰与供、回水转接管路连接。试验件输出的功率由膜盘联轴器传至测功器转子，然后通过转子、工作介质水、壳体的相互作用，由邻近转子和定子表面边界层中水的粘性剪切力吸收，由此产生的阻力对转动施加阻尼，并以同等的作用力将扭矩传递至测功器外壳，由测扭装置来测得试验件的扭矩；由于粘性剪切力使水的温度升高，从而使试验件输出的机械能转化为水的热能并由流动的水带走。试验件输出功率由测得的扭矩与转速通过公式换算而得。

不同类型的模型涡轮试验件，其功率范围或转速范围往往跨度比较大，因此为了试验的需要，该模型涡轮试验器配置了多台不同型号的水力测功器，通过更换不同型号的水力测功器来满足不同的试验需求；对于不同功率或转速等级的水力测功器，其本体的轴向长度不同。

现有试验器各试验装置的安装：试验件的进气机匣通过螺栓与进气管路连接在一起，试验件的排气机匣通过螺栓连接固定在排气蜗壳上，排气蜗壳通过螺栓连接固定在排气蜗壳安装座上，排气蜗壳安装座通过螺栓连接固定在固定平台上，试验件轴通过膜盘联轴器与水力测功器转轴连接；水力测功器通过螺栓连接固定在测功器安装座上，测功器安装座通过螺栓连接固定在固定平台上；供、回水转接管路的一端分别通过法兰与水力测功器的进、出水口连接在一起，另一端分别通过法兰与水系统的进、排水口连接在一起。对于使用同一型号水力测功器的不同类型的模型涡轮试验件，由于试验件轴伸出长度的不同，就会引起供回水管路的改造，需增加不同长度尺寸的供、回水转接管路；对于使用不同型号水力测功器的模型涡轮试验件，又由于不同型号水力测功器的本体轴向长度不同，也会引起供回水管路的改造，需增加不同长度尺寸的供、回水转接管路。

供回水管路采用不锈钢管材与法兰，因此供回水管路的改造，需增加不同长度尺寸的供、回水转接管路。如果供、回水转接管路的加工质量不好，导致其长度尺寸或其两端法兰的螺栓孔周向位置不符合设计要求，就会出现漏水或无法安装或安装后相配合处产生多余受力变形的情况，影响到试验的开展；同时，供回水转接管路太多，也不利于试验现场的管理。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种连接简单、操作快捷的、可有效解决涡轮试验过程中供回水管路需改造问题的管路补偿装置。

本发明同时提供一种设有上述管路补偿装置的涡轮试验装置。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种管路补偿装置，包括相接的固定补偿管和活动补偿管，固定补偿管远离活动补偿管的端部具有第一法兰结构，固定补偿管的另一端嵌设在活动补偿管内并可使介质在活动补偿管和固定补偿管之间顺利流通，活动补偿管在与固定补偿管的连接端处设有第二法兰结构，第一法兰结构与第二法兰结构上的通孔在周向上至少具有一个对应位置，所述对应位置的通孔之间拴接有丝杆，丝杆在贯穿通孔的两端分别设有螺母。

进一步地，第一法兰结构与第二法兰结构上的通孔在周向上具有两个对应位置，所述两个对应位置均布在固定补偿管周向上。

更进一步地，第二法兰结构焊接在活动补偿管的端面上，第二法兰结构的内表面与固定补偿管的外周贴合接触。

再进一步地，活动补偿管的内表面与固定补偿管的外周之间具有间隙。

还进一步地，间隙为0.1～2mm。

进一步地，第二法兰结构的内表面上设有至少一个凹槽用于安装密封圈。

更进一步地，所述凹槽为两个，两个凹槽之间具有间距。

再进一步地，靠近活动补偿管的凹槽内安装的密封圈为矩形密封圈，远离活动补偿管的凹槽内安装的密封圈为o型密封圈。

一种涡轮试验装置，包括水力测功器、为水力测功器供水的供水管和排出水力测功器中水的排水管，水力测功器具有进水口和出水口，进水口和供水管之间、出水口和排水管之间分别设有一个如权利要求1～8任意一项所述的管路补偿装置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1）该管路补偿装置可应用在多种管路使用过程中需要临时改变长短的场合，通过灵活操作丝杆上的螺母，可使活动补偿部相对于固定补偿部前进或后退，从而有效快捷地实现管路长短的变化；

2）本发明的涡轮试验装置在进水口和出水口处分别安装了该管路补偿装置，管路补偿装置可在轴向方向上灵活伸长或缩短，且管路补偿装置安装快捷方便，很好地解决了现有技术的试验装置在安装模型涡轮试验件时由于不同类型试验件轴伸出长度的不同所引起的供回水管路改造的问题及安装水力测功器时由于不同型号水力测功器长度的不同所引起的供回水管路改造的问题；

3）第一法兰结构和第二法兰结构上通孔的两个对应位置均布在固定补偿管周向上，通过相对的丝杆对固定补偿管和活动补偿管的相对移动进行约束，可有效确保固定补偿管和活动补偿管之间相对运动的精确性和可靠性；

4）第二法兰结构的内表面与固定补偿管的外周贴合接触，活动补偿管的内表面与固定补偿管的外周之间具有间隙，可保证活动补偿管易于相对固定补偿管发生位移，其在发生位移过程中仅需克服第二法兰结构与固定补偿管之间的接触力；

5）第二法兰结构的内表面上设有至少一个凹槽用于安装密封圈，增强固定补偿管与第二法兰结构之间的密封性，避免介质在此两者之间的连接处泄漏。

附图说明

图1为实施例1所述的涡轮试验装置的结构示意图；

图2为图1中i部分的放大图；

图3为实施例1所述的管路补偿装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

实施例1

如图1所示，提供一种涡轮试验装置，包括进气管路11、涡轮试验件2、排气蜗壳12、排气蜗壳安装座13、固定平台14、膜盘联轴器15、水力测功器16、测功器安装座17、为水力测功器16供水的供水管31和排出水力测功器中水的排水管32。

涡轮试验件2的进气机匣通过螺栓与进气管路11连接在一起；其排气机匣通过螺栓连接固定在排气蜗壳12上；涡轮试验件轴通过膜盘联轴器15与水力测功器16连接。

排气蜗壳12通过螺栓连接固定在排气蜗壳安装座13上，排气蜗壳安装座13通过螺栓固定至固定平台14上。

水力测功器16通过螺栓连接固定在测功器安装座17上，测功器安装座17通过螺栓固定至固定平台14上。

具体地，水力测功器16可以测量涡轮试验件的转速与扭矩，且可以控制涡轮试验件的转速，涡轮试验件输出的功率由测得的扭矩与转速通过公式换算而得。

水力测功器16具有进水口161和出水口162，进水口161和供水管31之间、出水口162和排水管32之间分别设有一个管路补偿装置4。

如图2和图3所示，管路补偿装置4具体包括相接的固定补偿管41和活动补偿管42，固定补偿管41远离活动补偿管42的端部具有第一法兰结构411，固定补偿管41的另一端嵌设在活动补偿管42内并可使介质在活动补偿管和固定补偿管之间顺利流通（固定补偿管的另一端为光轴结构），活动补偿管42在与固定补偿管41的连接端处设有第二法兰结构421，第一法兰结构411与第二法兰结构421上的通孔在周向上至少具有一个对应位置，该对应位置的通孔之间拴接有丝杆43，丝杆43在贯穿通孔的两端分别设有螺母。

虽然固定补偿管41和活动补偿管42之间仅贯穿一根丝杆也可确保结构稳定，但为了加强活动补偿管在相对于固定补偿管作相对移动时的移动均匀性和稳定性，本实施例中第一法兰结构411与第二法兰结构421上的通孔在周向上具有两个对应位置，且这两个对应位置均布在固定补偿管41周向上，此时两根丝杆43相当于形成了相对的杠杆支撑，活动补偿管42的每一步移动都将受到两根丝杆43的牵制约束。

为进一步确保固定补偿管41与活动补偿管42之间的密封性，本实施例选择将第二法兰结构421焊接至活动补偿管42的端面上，且第二法兰结构421的内表面与固定补偿管41的外周贴合接触，第二法兰结构421的内表面上设有至少一个凹槽用于安装密封圈44。

具体地，第二法兰结构的独立设计方式摒弃了常规的法兰结构与管道一体化的理念，活动补偿管和第二法兰结构均可独立进行通用化批量化生产，无需绑定在一起作小批量生产来增加工艺难度和成本。

为保证活动补偿管42可灵活快捷地与固定补偿管41发生相对移动，本实施例中活动补偿管42的内表面与固定补偿管41的外周之间具有间隙，这一间隙一般选取0.1～2mm，一方面可使活动补偿管的伸缩移动灵活，另一方面可有效避免过多介质流向该间隙从而造成对第二法兰结构421的冲击，避免最终介质产生大量泄漏的风险。

第二法兰结构421内表面上的凹槽宜设置为两个，两个凹槽之间需有一定间距，其中靠近活动补偿管的凹槽内安装矩形密封圈，远离活动补偿管的凹槽内安装o型密封圈。

矩形密封圈具有矩形的截面，其截面形状使其具有较高的密封压力，此外，双重密封圈的设置可为管路补偿装置中介质的零泄漏提供有力保证。

本涡轮试验装置在投入使用时，现以供水管31和水力测功器的进水口161之间的管路补偿装置4需伸长为例介绍（以下将第一法兰结构411通孔两端的螺母分别称为左端缩短螺母45、左端伸长螺母46；将第二法兰结构421通孔两端的螺母分别称为右端伸长螺母47、右端缩短螺母48）：结合图2和图3来看，把左端缩短螺母45和右端缩短螺母48旋松，使之处于自由状态；旋紧左端伸长螺母46和右端伸长螺母47，调节活动补偿管42在固定补偿管41上的位移直至管路补偿装置4达到需要的长度；之后同时旋紧左端缩短螺母45和左端伸长螺母46，并首先保证固定补偿管的第一法兰结构411与水力测功器的进水口法兰连接在一起；再之后把活动补偿管的进水端通过法兰与供水管31连接在一起（活动补偿管的进水端可以固定设置法兰结构）；最后旋紧右端缩短螺母48和右端伸长螺母47，使管路补偿装置4保持当前位置不变。

现再以供水管32和水力测功器的进水口161之间的管路补偿装置4需缩短为例介绍：把左端伸长螺母46和右端伸长螺母47旋松，使之处于自由状态；旋紧左端缩短螺母45和右端缩短螺母48，调节活动补偿管42在固定补偿管41上的位移直至管路补偿装置4达到需要的长度；之后同时旋紧左端缩短螺母45和左端伸长螺母46，并首先保证固定补偿管的第一法兰结构411与水力测功器的进水口法兰连接在一起；再之后把活动补偿管42的进水端通过法兰与供水管31连接在一起；最后旋紧右端缩短螺母48和右端伸长螺母47，使管路补偿装置4保持当前位置不变。

排水管32与水力测功器出水口162之间的管路补偿装置4的长度调节与上述的调节方式相同，在此不再赘述。

本管路补偿装置4在具体调节过程中各螺母的调节顺序并不局限于上述的操作顺序，凡是能顺利达到活动补偿管相对于固定补偿管作远离或靠近位移目的的螺母调节方式均属于本发明的保护范围。

本发明的涡轮试验装置在进水口和出水口处分别安装了该管路补偿装置，管路补偿装置可在轴向方向上灵活伸长或缩短，且管路补偿装置安装快捷方便，很好地解决了现有技术的试验装置在安装模型涡轮试验件时由于不同类型试验件轴伸出长度的不同所引起的供回水管路改造的问题及安装水力测功器时由于不同型号水力测功器长度的不同所引起的供回水管路改造的问题。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。