一种用于航空发动机双层机匣的孔探装置

技术领域

本申请属于航空发动机技术领域，特别涉及一种用于航空发动机双层机匣的孔探装置。

背景技术

航空发动机研制使用全寿命周期，需定期对发动机不同结构部位进行孔探检查，因此，每台发动机上都会布置多处孔探检查装置，双层机匣是孔探结构常见应用部位。由于双层机匣工作环境、材料选取和结构设计的不同，在发动机高温高压气体作用下，双层机匣会由于不同的线膨胀系数，内外机匣孔探口位置会发生相对位移。

现有双层机匣孔探装置，主要包括外机匣孔探堵头组件、外机匣孔探座、内机匣孔探堵头、内机匣孔探座等。外机匣壳体与内机匣壳体之间为外涵气流通道，内机匣壳体内部为内涵高温高压气体通道。在发动机工作状态下，通过外机匣孔探堵头座的螺纹将外机匣孔探堵头组件与外机匣孔探座的内部平台压紧贴合，实现对外涵道气体的密封，采用滚珠实现对外机匣孔探堵头组件的自锁装配。内机匣孔探堵头装配在内机匣孔探座的盲腔内，在弹簧和内机匣孔探座限位作用下，其下部圆柱段与内机匣孔探座和内机匣壳体孔探孔之间通过小间隙配合，进行内涵道气动流路封严。

发动机孔探时，采用通用工具先把外机匣孔探堵头组件拆下，再把专用工具穿过外机匣壳体上的孔探口，拧到内机匣孔探堵头的内螺纹上，压缩弹簧旋转90度后，把内机匣孔探堵头从内机匣孔探座的盲腔和限位槽中取出，完成孔探装置分解工作。孔探检查结束后，反向操作上述步骤，把内机匣孔探堵头和外机匣孔探堵头组件分别安装到内机匣孔探座和外机匣孔探座上，完成孔探装置的复装。

现有技术方案的技术缺点如下：

1、内、外机匣孔探堵头需采用不同工具拆装，增加了随机工具种类，对发动机保障工具要求高。

2、内机匣孔探堵头需盲拆盲装，拆装难度大，拆装过程存在零件掉落风险，对孔探检查人员技能要求高。

3、孔探堵头装、拆过程使用的零散件，需两步操作分别完成，增大了发动机日常维修工时。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提供了一种用于航空发动机双层机匣的孔探装置，包括：

安装在外机匣孔探座的外机匣孔探堵头组件；

安装在内机匣孔探座的内机匣孔探堵杆；

其中，外机匣孔探堵头组件具有套管，内机匣孔探堵杆具有径向凸起形成的内机匣堵杆凸台，内机匣堵杆凸台具有间隙地套在套管中；

内机匣孔探堵杆露出套管部分的末端具有球头结构；套管上具有使所述球头结构保持抵在内机匣孔探座孔探孔出口的弹簧。

优选的是，外机匣孔探堵头组件包括外机匣孔探堵头座，滚珠，堵头罩以及第一弹簧；

外机匣孔探堵头座中部凸起将外机匣孔探堵头座分为堵头部与外露部，堵头部具有径向的通道，堵头罩包覆在所述堵头部，堵头罩具有直径小于所述通道的限位孔，第一弹簧置于所述通道中并保持滚珠部分露出堵头罩的限位孔外，露出堵头罩的滚珠卡在外机匣孔探座壁面上，内机匣孔探座通过法兰边安装在内机匣上，内机匣孔探座上具有孔探孔，所述孔探孔的孔口具有与所述球头结构配合搭接的密封锥面。

优选的是，所述球头结构的末端具有伸入内机匣孔探座的孔探孔的圆柱段，所述圆柱段外表面具有用于密封的金属刷丝。

优选的是，所述圆柱段的直径小于内机匣孔探座的孔探孔的直径。

优选的是，套管的内壁末端具有环形凹槽，环形凹槽中安装用于限制内机匣孔探堵杆脱出套管的孔用弹性挡圈。

优选的是，内机匣堵杆凸台侧面为圆柱面或者球面，使所述球头结构具有轴向、径向以及周向的运动自由度。

优选的是，所述弹簧一端抵在内机匣堵杆凸台的端面上，另一端抵在套管的底面，所述弹簧处于压缩状态。

内机匣堵杆凸台上部设置有用于引导弹簧沿压缩路径压缩的导杆。

本申请的优点包括：

1、本申请的孔探装置为双层机匣孔探口封堵一体结构件，解决了当前孔探堵头需采用专用工装分两步拆装的问题，实现了采用通用工具对内外涵堵头的同步拆装，结构简单，操作方便。

2、本发明的孔探装置各装配环节均布置了引导结构，装配到位后结构稳定，有效规避了现有孔探堵头盲拆盲装操作难的问题，降低对维修人员的技术水平要求。

3、本发明的孔探装置拆装过程只需操作下一个整体组件，零散件少，且组件的各零件之间为可拆卸配合装配方案，个别零件长期工作出现磨损后，可实现局部换装修复。

4、本发明的孔探装置对内涵道高温高压气体采用球锥密封线和柔性接触密封形式，较现有孔探堵头的小间隙密封形式，减少了气体泄漏，有利于保护外涵道零组件，提高发动机整机性能。

附图说明

图1是本申请一优选实施方式用于航空发动机双层机匣的孔探装置示意图；

图2是本申请一优选实施方式外机匣孔探堵头组件半剖图；

图3是本申请一优选实施方式外机匣孔探堵头座半剖图；

图4是本申请一优选实施方式内机匣孔探堵杆示意图；

图5是本申请一优选实施方式内机匣孔探座示意图；

图6是本申请一优选实施方式孔用弹性挡圈示意图；

图7是本申请一优选实施方式孔用弹性挡圈立体示意图；

图8是本申请一优选实施方式内机匣孔探座立体示意图；

图9是本申请一优选实施方式双层机匣孔探装置结构拆装图；

图10是本申请一优选实施方式外机匣孔探堵头组件立体图。

具体实施方式

为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。

此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。

为了解决上述问题，本申请提供了一种用于航空发动机双层机匣的孔探装置，可以实现对内涵道高温高压气体的高效密封，同步完成内、外机匣孔探堵头的拆装维护工作；

双层机匣包括：外机匣壳体3与内机匣壳体7，外机匣孔探座2通过螺栓4安装在外机匣壳体3上，内机匣孔探座6安装在内机匣壳体7上；

如图1至图5以及图8至图10所示，孔探装置包括：

安装在外机匣孔探座2的外机匣孔探堵头组件1；

安装在内机匣孔探座6的内机匣孔探堵杆5；

外机匣孔探堵头组件1包括外机匣孔探堵头座11，滚珠12，堵头罩13以及第一弹簧14；

外机匣孔探堵头座11中部凸起将外机匣孔探堵头座11分为堵头部与外露部，堵头部具有径向的通道，堵头罩13包覆在所述堵头部，堵头罩13具有直径小于所述通道的限位孔，第一弹簧14置于所述通道中并保持滚珠12部分露出堵头罩13的限位孔外，露出堵头罩13的滚珠12卡在外机匣孔探座2壁面上。

其中，外机匣壳体3与内机匣壳体7之间形成外涵道，外机匣孔探堵头座11需伸入外涵道并设置套管15，在靠近下端端部部位设置环形凹槽16，用于安装和限位孔用弹性挡圈9，如图6至图7所示；

内机匣孔探堵杆5上端设置内机匣堵杆凸台18，内机匣堵杆凸台18上表面与套管15底面配合压缩弹簧8，保证内机匣孔探堵杆5工作状态的压紧力。当内机匣堵杆凸台18下表面与孔用弹性挡圈9上表面贴合时，孔探装置达到最长状态，内机匣孔探堵杆5受孔用弹性挡圈9阻挡不会脱出，内机匣堵杆凸台18上部设置一段导杆，用于引导弹簧8的压缩路径。发动机工作时，内机匣堵杆凸台外径d

内机匣孔探堵杆5下端为球头结构19，装配到位时，球头结构19的球面与内机匣孔探座6的密封锥面21压紧配合，形成压紧密封线，进行高温高压气体密封。球面半径和密封锥角θ的配合设计实现该处密封线位置的调整设计。球头下部的金属刷丝17具有一定柔性，插入内机匣孔探座6的孔探孔20后，形成接触密封结构。当内机匣孔探堵杆5的球头转动补偿轴向和周向变形时，金属刷丝17随动产生轻微压缩或变形释放。为减轻结构重量，可在金属刷丝头部设计减轻孔。

孔用弹性挡圈9具有一定弹性，内径D

本申请的用于航空发动机双层机匣的孔探装置工作原理：

新型双层机匣孔探装置采用内、外机匣孔探堵头一体化结构方案，当发动机处于工作状态时，装置不仅能够适应内、外机匣轴向、径向和周向的热变形补偿需求，同时对内涵道气体具有双重密封功能。

在内机匣孔探堵杆5插入弹簧一端设置弹簧压缩引导段，当外机匣壳体3与内机匣壳体7上的孔探口产生径向相对位移时，通过压缩或释放弹簧变形量实现径向补偿连接。当外机匣壳体3与内机匣壳体7上的孔探口产生轴向和周向相对位移时，通过外机匣孔探堵头组件1与内机匣孔探堵杆5之间的活动间隙及内机匣孔探堵杆5的球头转动实现轴向和周向补偿连接。

内涵道气体双重密封功能由内机匣孔探堵杆5与内机匣孔探座6配合实现。第一道密封结构由内机匣孔探堵杆5头部金属刷丝与内机匣孔探座6上的柔性接触形成，作为内机匣孔探口气体的辅助密封结构；第二道密封结构由内机匣孔探堵杆5的球面与内机匣孔探座6密封锥面21线密封形成，为内机匣孔探口气体的主要密封结构。

在发动机孔探检查时，只需拧动外机匣孔探堵头组件1上方的六方凸台便可实现对内机匣孔探堵杆5的同步拆装。

拆装过程：

（1）装置拆卸

采用通用工具拧松孔探装置上部的六方凸台，退出外机匣孔探堵头座螺纹段后，沿孔探孔的开口垂线方向将堵杆从内机匣孔探座中拔出，直至装置完全退出外机匣孔探座，即可完成装置的拆卸工作。

（2）装置安装

将装置穿过外机匣孔探座伸入内机匣孔探座，手动将外机匣孔探堵头座螺纹拧紧，再用通用工具将孔探装置拧紧至规定状态，即可完成装置的安装工作。

1、本发明的孔探装置为双层机匣孔探口封堵一体结构件，解决了当前孔探堵头需采用专用工装分两步拆装的问题，实现了采用通用工具对内外涵堵头的同步拆装，结构简单，操作方便。

2、本发明的孔探装置各装配环节均布置了引导结构，装配到位后结构稳定，有效规避了现有孔探堵头盲拆盲装操作难的问题，降低对维修人员的技术水平要求。

3、本发明的孔探装置拆装过程只需操作下一个整体组件，零散件少，且组件的各零件之间为可拆卸配合装配方案，个别零件长期工作出现磨损后，可实现局部换装修复。

4、本发明的孔探装置对内涵道高温高压气体采用球锥密封线和柔性接触密封形式，较现有孔探堵头的小间隙密封形式，减少了气体泄漏，有利于保护外涵道零组件，提高发动机整机性能。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。