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一种用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法。该方法依次包括：步骤1：将液态塑型材料注入燃气轮机叶片的冷却孔；步骤2：阻止所述液态塑型材料的流动，并将所述液态塑型材料固化成模型；步骤3：使所述模型脱离所述燃气轮机叶片；步骤4：扫描所述模型。通过扫描模型可以对燃气轮机叶片的冷却孔进行检测，从而获得更多有关其位置、尺寸和形状的数据，并同时提高测量的精度和效率。

Description

一种用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法。
背景技术
燃气轮机的静叶片或动叶片常常工作在高温高压的环境下，其各种尺寸对燃气轮机的良好运行极为重要，而由于其长期工作于几百乃至上千度的重载荷环境中，这些叶片会因磨损而发生尺寸变化。特别是对于如图1所示的燃气轮机叶片的冷却孔11，其被设计成为叶片内腔中的冷却流体提供通道，从而保护叶片并保证它们的性能和使用寿命。这些冷却孔往往尺寸小，且对位置和倾斜角等具有极高的要求。因此，在生产或维护时，要对部件的内部尺寸参数是否符合设计要求进行检测以判断是否可以使用。
目前，多采用测针和坐标测量机(CMM)来对燃气轮机叶片的位置、尺寸和形状来进行测量。例如采用图2所示的测针2来测量冷却孔11的直径时，将具有不同直径的测针2分别插入冷却孔，并将能够插入冷却孔的最粗的测针的直径与不能插入冷却孔的最细的测针的直径的中间值作为所测得的冷却孔的直径。在测量冷却孔的倾斜角时，用坐标测量机的探头3对能够插入冷却孔的最粗的测针上的两点21和22进行测量，通过这两点的坐标来计算倾斜角。由于冷却孔尺寸小、实际结构复杂且具有不断变化的倾斜角，而测针2具有韧性，故这些测量方法的精确度低，通常无法满足全部检测需要。
美国专利US7810385B1公开了一种采用白光扫描燃气轮机叶片来生成三维实体模型，以确定燃气轮机叶片的剩余使用寿命的方法。然而，这种方法仅能用于对燃气轮机叶片的表面状况进行检测，而不能应用于检测燃气轮机叶片的冷却孔。
在实验室中也采用计算机断层成像的方法来测量燃气轮机叶片的形状。这种方法虽然提升了测量的精确度，且能够对燃气轮机叶片的冷却孔进行测量，但是其设备复杂、耗时且成本高昂，并不适用于在工厂中对大批部件进行检测。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法。该方法依次包括：步骤1：将液态塑型材料注入燃气轮机叶片的冷却孔；步骤2：阻止所述液态塑型材料的流动，并将所述液态塑型材料固化成模型；步骤3：使所述模型脱离所述燃气轮机叶片；步骤4：扫描所述模型。通过扫描模型可以对燃气轮机叶片的冷却孔进行检测，从而获得更多有关其位置、尺寸和形状的数据，并同时提高测量的精度和效率。
依据本发明的一个方面，所述方法在步骤4之后还包括：步骤5：将扫描所得的所述模型的数据与所述燃气轮机叶片的标准模型的数据进行比较。通过与标准模型的数据进行比较可以对燃气轮机叶片的冷却孔是否符合设计要求进行判断。
依据本发明的另一方面，同时对复数个冷却孔执行步骤1至4。同时获得并扫描复数个冷却孔的模型能够进一步提高检测效率。
依据本发明的再一方面，在所述方法中，所述标准模型的数据通过依次执行步骤1至4来获得。通过与采用同样方法获得的标准模型的数据比较可以提高测量的效率和比较的精度。
依据本发明的又一方面，所述方法在步骤1之前还包括：步骤11：在所述冷却孔的内壁上覆盖一层脱模涂料。脱模涂料可以方便液态塑型材料固化后的脱模。
依据本发明的又一方面，在所述方法中，步骤3依次包括：步骤31：分段对所述模型进行脱模；步骤32：连接所述各段来重新形成所述模型。分段可以方便模型的脱模。
依据本发明的又一方面，通过白光干涉进行扫描或通过激光进行扫描。采用白光干涉或激光进行扫描使得本方法的实施非常可靠。
下文将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施例，对用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
附图说明
图1展示了被检测的燃气轮机叶片，这里以静叶片为例；
图2示意性地展示了现有的检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法；
图3展示了采用本发明方法检测燃气轮机叶片的冷却孔的示意图；
图4展示了图3中的模型。
标号说明
1燃气轮机叶片
11燃气轮机叶片的冷却孔
2测针
21，22点
3探头
4模型
41模型端部
42模型主体
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同或结构相似但功能相同的部件。
为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。
图3以剖视的方式展示了用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的本发明方法。本领域技术人员将理解，本发明方法不仅适用于燃气轮机的静叶片的冷却孔，且同样适用于动叶片的冷却孔。该方法依次包括以下步骤：
步骤1：将液态塑型材料注入燃气轮机叶片1的冷却孔11，其中塑型材料可以为多种已有的树脂类材料；
步骤2：阻止液态塑型材料的流动，并将液态塑型材料固化成模型4，其中模型4可以包括用于方便脱模的模型端部41和用于反映冷却孔状况的模型主体42；
步骤3：使模型4脱离燃气轮机叶片1，即通过抓持模型端部41将模型主体42拔出；
步骤4：扫描模型4，其中优选通过白光干涉或激光来进行扫描。
本领域技术人员将理解，可以采用各种已知方式来阻止液态塑型材料的流动，例如通过在燃气轮机叶片1的内腔中设置填充物。
根据本发明方法的另一方案，在步骤4之后还可包括：
步骤5：将扫描所得的模型4的数据与燃气轮机叶片1的标准模型的数据进行比较，从而了解燃气轮机叶片1的冷却孔11的相关参数，进而对其内部尺寸参数是否符合设计要求进行判断，以确定是否合格。这种比较可以通过将扫描所得的读数与设计要求的数值进行人工比较来实现，也可以通过计算机技术来实现自动比较进而提高效率。本领域技术人员还将理解，标准模型的数据也可以通过对标准的燃气轮机叶片1的冷却孔11依次执行步骤1至4来获得。
根据本发明方法的再一方案，可以同时对复数个冷却孔11执行步骤1至4，例如同时对倾斜角相同的一行或一列冷却孔执行步骤1至4。此时，与复数个模型主体42对应的模型端部41在固化、脱模以及扫描过程中始终连在一起。这样就能够同时获得并扫描复数个冷却孔的模型以进一步提高检测效率。
根据本发明方法的又一方案，为了进一步方便脱模，在步骤1之前还包括：
步骤11：在冷却孔11的内壁上覆盖一层脱模涂料。
根据本发明方法的又一方案，对于不便或者不能进行一次脱模的燃气轮机叶片的冷却孔，本发明方法的步骤3可依次包括：
步骤31：分段对模型4进行脱模；
步骤32：连接各段来重新形成模型4。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于检测燃气轮机叶片的冷却孔的方法，依次包括：
步骤1：将液态塑型材料注入燃气轮机叶片(1)的冷却孔(11)；
步骤2：阻止所述液态塑型材料的流动，并将所述液态塑型材料固化成模型(4)；
步骤3：使所述模型(4)脱离所述燃气轮机叶片(1)；
步骤4：扫描所述模型(4)。
2.如权利要求1所述的方法，其中在步骤4之后还包括：
步骤5：将扫描所得的所述模型(4)的数据与所述燃气轮机叶片(1)的标准模型的数据进行比较。
3.如权利要求1所述的方法，其中同时对复数个冷却孔(11)执行步骤1至4。
4.如权利要求2所述的方法，其中所述标准模型的数据通过依次执行步骤1至4来获得。
5.如权利要求1所述的方法，其中在步骤1之前还包括：
步骤11：在所述冷却孔(11)的内壁上覆盖一层脱模涂料。
6.如权利要求1所述的方法，其中步骤3依次包括：
步骤31：分段对所述模型(4)进行脱模；
步骤32：连接所述各段来重新形成所述模型(4)。
7.如上述任一权利要求所述的方法，其中通过白光干涉进行扫描或通过激光进行扫描。
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