CN105136080B - 离心叶轮内腔尺寸检测用夹具及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心叶轮内腔尺寸检测用夹具，包括用于套装于离心叶轮外的第二外罩，第二外罩包括用于与内腔进气端的端部抵顶的第一段、以及用于与内腔出气端的端部抵顶的第二段；夹具还包括用于卡入内腔的出气端与第二段之间以密封内腔的出气端、并使相邻的气道在内腔的出气端处隔断的密封座。本发明的夹具结构简单、易于装配；不会对闭式离心叶轮的复杂内腔造成破坏。本发明还公开了一种离心叶轮内腔尺寸检测方法，包括以下步骤：S1：将夹具装设于离心叶轮上；S2：在离心叶轮的内腔和夹具形成的内部空间内浇注熔融的填充材料；S3：取出内部空间内的填充材料冷却后形成的浇注体；S4：计量浇注体的尺寸。本发明的检测方法操作简单、检测结果精确。

Description

离心叶轮内腔尺寸检测用夹具及检测方法

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，特别地，涉及一种离心叶轮内腔尺寸检测用夹具。此外，本发明还涉及一种离心叶轮内腔尺寸检测方法。

背景技术

闭式离心叶轮是燃气涡轮发动机的核心机之一，现有的闭式离心叶轮的结构如图1所示，其一般包括转轴14、装设于转轴14上的轮盘11、装设于轮盘11上的叶片13、以及外罩于叶片13外的第一外罩12，其中，轮盘11和第一外罩12之间具有内腔。

闭式离心叶轮的工作转速高达数万转，因此其需要承受极高的离心载荷，叶片13的厚度，叶片13与轮盘11及第一外罩12连接处的倒角是保证该类零件强度的关键特征，需要在制造过程中严格把控；同时，必须对其实施有效的检验以保证产品的质量。目前，叶片13的厚度、以及叶片13与轮盘11及第一外罩12连接处的倒角的尺寸计量方法主要有三坐标仪测量法、R规测量法、以及工业CT测量法等。

三坐标仪测量法是常用的叶片叶型等复杂曲面尺寸的测量方法，采用其测量闭式离心叶轮时，由于三坐标仪的探头无法进入细长、弯曲的内部通道，故而无法实施测量，因此检测时，需要首先将零件切开，然后再进行尺寸检测，该种检测方法属于破坏性检测，不适用于零件的生产过程；R规测量法是测量倒圆的常用方法，与三坐标仪测量法相同的是，R规同样无法进入闭式离心叶轮的内部通道；采用工业CT测量法测量时，存在测量结果不精确的问题，即无法给出叶片厚度及圆角的确切值。

发明内容

本发明提供了一种离心叶轮内腔尺寸检测用夹具及检测方法，以解决现有的闭式离心叶轮内腔尺寸检测时存在的需要将零件切开、且检测结果不准确的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种离心叶轮内腔尺寸检测用夹具，离心叶轮上具有由轮盘和第一外罩围设而成的内腔，内腔内设有在轮盘的周线方向上将内腔分隔成多个互不相通的气道的叶片，夹具包括用于套装于离心叶轮外的呈空心筒状的第二外罩，第二外罩包括用于与内腔进气端的端部抵顶的第一段、以及用于与内腔出气端的端部抵顶的第二段；夹具还包括用于卡入内腔的出气端与第二段之间以密封内腔的出气端、并使相邻的气道在内腔的出气端处隔断的密封座。

进一步地，第一段呈空心柱状结构，其端面设有内凹的呈环形的第一凹槽，第一凹槽用于与内腔进气端处的第一外罩的端部抵顶。

进一步地，第二段呈空心柱状结构，其包括用于与内腔出气端处的第一外罩的端部抵顶的第一小段、以及与第一小段相连的第二小段；第二小段与第一小段同轴，且第二小段的内径大于第一小段的内径。

进一步地，第一小段的与第二小段相连的端面上设有内凹的呈环形的第二凹槽，第二凹槽用于与内腔出气端处的第一外罩的端部抵顶。

进一步地，密封座包括呈环形的底环，底环的端面上设有多个用于卡入内腔的出气端与第二小段之间以与叶片的端部抵顶的凸块，多个凸块沿底环的周线间隔布置。

进一步地，多个凸块沿底环的端面均匀间隔布置，每个凸块的横截面呈扇形，且凸块的靠近底环的中心的内环面的面积小于与其相对设置的外环面的面积。

进一步地，第二外罩还包括位于第一段和第二段之间的多根呈管状结构的压力平衡管，多根压力平衡管沿第二外罩的周线间隔布置，且每根压力平衡管的两端分别与第一段和第二段连通。

进一步地，夹具还包括用于将第二外罩的第二段与密封座夹紧的多个固定夹，多个固定夹沿第二段的周线均匀布置。

根据本发明的另一方面，还提供了一种离心叶轮内腔尺寸检测方法，包括以下步骤：

S1：将上述的夹具装设于离心叶轮上；

S2：在离心叶轮的内腔和夹具形成的内部空间内浇注熔融的填充材料；

S3：取出内部空间内的填充材料冷却后形成的浇注体；

S4：计量浇注体的尺寸。

进一步地，步骤S3包括：

S301：拆除夹具中的固定夹和密封座；

S302：将夹具中的压力平衡管的两端截断；

S303：从离心叶轮的内腔的进气端处拉出浇注体。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的夹具结构简单、易于装配；采用本发明的夹具以检测闭式离心叶轮的内腔尺寸时，不会对闭式离心叶轮的复杂内腔造成破坏，保证了产品的完整性，且实现了此类零件复杂内腔的尺寸检测，且检测过程简单、检测结果精确；

2、采用本发明的检测方法检测内腔的尺寸时，只需首先将上述的夹具装设于离心叶轮上，然后在离心叶轮的内腔和夹具形成的内部空间内浇注熔融的填充材料，接着待填充材料冷却后将冷却形成的浇注体从内腔中取出，最后计量浇注体的尺寸即可得到内腔相关的尺寸，该检测方法操作简单、且检测结果精确。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是闭式离心叶轮的剖视结构示意图；

图2是本发明优选实施例的离心叶轮内腔尺寸检测用夹具装设于闭式离心叶轮上的剖视结构示意图；

图3是图2中的A-A向剖视结构示意图；

图4是图2中的第一外罩的主视结构示意图；

图5是图4中的B-B向剖视结构示意图；

图6是图2中的密封座的主视结构示意图；

图7是图6中的C-C向剖视结构示意图；以及

图8是图2中的固定夹的主视结构示意图。

图例说明

1、离心叶轮；11、轮盘；12、第一外罩；13、叶片；14、转轴；2、第二外罩；21、第一段；211、第一凹槽；22、第二段；221、第一小段；2211、第二凹槽；222、第二小段；23、压力平衡管；3、密封座；31、底环；32、凸块；4、固定夹；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1和图2所示，本发明公开了一种离心叶轮内腔尺寸检测用夹具，离心叶轮1上具有由轮盘11和第一外罩12围设而成的内腔，内腔内设有在轮盘11的周线方向上将内腔分隔成多个互不相通的气道的叶片13，本发明的夹具包括用于套装于离心叶轮1外的呈空心筒状的第二外罩2，第二外罩2包括用于与内腔进气端的端部抵顶的第一段21、以及用于与内腔出气端的端部抵顶的第二段22；夹具还包括用于卡入内腔的出气端与第二段22之间以密封内腔的出气端、并使相邻的气道在内腔的出气端处隔断的密封座3。检测闭式离心叶轮的内腔尺寸时，首先将本发明的夹具装设于闭式离心叶轮1上，装设后，第二外罩2的第一段21与离心叶轮1上的内腔的进气端的端部抵顶，第二外罩2的第二段22与内腔的出气端的端部抵顶；然后，将熔融的填充材料由内腔的进气端倒入内腔和夹具的内部空间内，本发明中，由于第二外罩2的第二段22与内腔的出气端之间卡设有密封座3，密封座3可密封内腔的出气端并使相邻的气道在内腔的出气端处隔断，从而由内腔的进气端进入的填充材料将不会从内腔的出气端处泄露；待填充材料冷却后，首先拆出密封座3，由于相邻气道在内腔的出气端处不连通，故而拆出密封座3后可直接从内腔的进气端处拔出填充材料冷却后形成的浇注体；最后，计量浇注体的尺寸以得到叶片13的厚度、以及叶片13与轮盘11及第一外罩12连接处的倒角等内腔尺寸。本发明的夹具结构简单、易于装配；采用本发明的夹具以检测闭式离心叶轮的内腔尺寸时，不会对闭式离心叶轮的复杂内腔造成破坏，保证了产品的完整性，且实现了此类零件复杂内腔的尺寸检测，且检测过程简单、检测结果精确。

具体地，如图4和图5所示，第一段21呈空心柱状结构，第一段21的朝向第二段22的端面上设有内凹的且呈环状的第一凹槽211。将第二外罩2装设于离心叶轮1上时，离心叶轮1上的内腔的进气端处的第一外罩12的端部与第一凹槽211的底部抵顶，如图2所示。

具体地，如图4和图5所示，第二段22呈空心柱状结构，第二段22包括用于与内腔出气端处的第一外罩12的端部抵顶的第一小段221、以及与第一小段221相连的第二小段222；第二小段222与第一小段221同轴，且第二小段222的内径大于第一小段221的内径。

优选地，再结合图5所示，第一小段221的与第二小段222相连的端面上设有内凹的且呈环状的第二凹槽2211。将第二外罩2装设于离心叶轮1上时，离心叶轮1上的内腔的出气端处的第一外罩12的端部与第二凹槽2211的底部抵顶，如图2所示。

具体地，如图6和图7所示，密封座3包括呈环形的底环31，底环31的一个端面上设有多个用于卡入内腔的出气端与第二小段222之间的凸块32，多个凸块32沿底环31的周线间隔布置。将密封座3的凸块32卡入内腔的出气端与第二小段222之间时，内腔出气端处的叶片13的端部与凸块32抵顶以防止相邻气道在内腔的出气端处连通，如图3所示；位于凸块32两侧的底环31分别与内腔出气端处的轮盘11的外周壁和第二小段222的端部抵顶，如图2所示。

优选地，如图3所示，多个凸块32沿底环31的端面均匀间隔布置，每个凸块32的横截面呈扇形，且凸块32的靠近底环31的中心的内环面的面积小于与其相对设置的外环面的面积。

本发明中，如图4和图5所示，第二外罩2还包括位于第一段21和第二段22之间的多根呈管状结构的压力平衡管23，多根压力平衡管23沿第二外罩2的周线间隔布置，第一段21的外周壁上加工有多个沿其周线布置的通孔，第二小段222的外周壁也加工有多个沿其周线布置的通孔，且第一段21上的通孔的数量和第二小段222上的通孔的数量均与压力平衡管23的数量相同，每根压力平衡管23的两端分别与第一段21上的通孔和第二小段222上的通孔连通，以平衡第一段21和第二段22之间的压力，防止第二段22内出现浇注气孔，影响内腔尺寸的检测，且如图3所示，凸块32卡入内腔出气端与第二小段222之间时，压力平衡管23与相邻两块凸块32之间的间隙连通。

本发明优选的实施例中，如图2和图8所示，为防止浇注时密封座3上的凸块32向外滑出，本发明的夹具还包括用于将第二外罩2的第二段22与密封座3夹紧的多个固定夹4，多个固定夹4沿第二段22的周线均匀布置。

本发明还公开了一种离心叶轮内腔尺寸检测方法，包括以下步骤：

S1：将上述的夹具装设于离心叶轮1上；

S2：在离心叶轮1的内腔和夹具形成的内部空间内浇注熔融的填充材料；

S3：取出内部空间内的填充材料冷却后形成的浇注体；

S4：计量浇注体的尺寸。

具体地，进行步骤S1时，首先将闭式离心叶轮竖直放置，使闭式离心叶轮的轴线竖直向上且使内腔的进气端位于其出气端的上方；然后将第二外罩2自上而下扣装到闭式离心叶轮上；接着将密封座3上的凸块32插入内腔的出气端与第二小段222之间，并使内腔出气端处的叶片13的端部与凸块32抵顶，且压力平衡管23与相邻两块凸块32之间的间隙连通，以使填充材料在内腔出气端处的周线方向上不连续，以便于后续填充材料的拆除；最后采用多个固定夹4夹紧第二段22和密封座3。进行步骤S1的同时制备填充材料的熔融体(对于密度较大的填充材料，可以进行发泡处理以减少重力对检测结果的影响)，填充材料为熔点低且弹性高的橡胶、硅胶等。进行步骤S2时，将熔融的填充材料由进气端浇入离心叶轮1的内腔和夹具形成的内部空间内(浇注时，尽量避免在填充材料与零件的接触面处形成气泡，以保证填充材料与零件内表面充分接触)。待填充材料冷却形成浇注体后，进行步骤S3，将浇注体从内腔中取出。最后进行步骤S4，进行步骤S4时，将浇注体重新装回夹具内以减少填充材料的变形，保证测量的准确性。本发明的检测方法操作简单、检测结果精确。

具体地，进行步骤S3时具体包括以下步骤：

S301：拆除夹具中的固定夹4和密封座3；

S302：将夹具中的压力平衡管23的两端截断；

S303：从离心叶轮1的内腔的进气端处拉出浇注体。

具体地，待填充材料冷却形成浇注体后，首先依次拆除夹具中的固定夹4和密封座3，然后在压力平衡管23的两端处将压力平衡管23切断，最后从离心叶轮1的内腔的进气端处拉出填充材料形成的浇注体。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种离心叶轮内腔尺寸检测用夹具，离心叶轮(1)上具有由轮盘(11)和第一外罩(12)围设而成的内腔，所述内腔内设有在所述轮盘(11)的周线方向上将所述内腔分隔成多个互不相通的气道的叶片(13)，其特征在于，

所述夹具包括用于套装于所述离心叶轮(1)外的呈空心筒状的第二外罩(2)，所述第二外罩(2)包括用于与所述内腔进气端的端部抵顶的第一段(21)、以及用于与所述内腔出气端的端部抵顶的第二段(22)；

所述夹具还包括用于卡入所述内腔的出气端与所述第二段(22)之间以密封所述内腔的出气端、并使相邻的所述气道在所述内腔的出气端处隔断的密封座(3)。

2.根据权利要求1所述的离心叶轮内腔尺寸检测用夹具，其特征在于，

所述第一段(21)呈空心柱状结构，其端面设有内凹的呈环形的第一凹槽(211)，所述第一凹槽(211)用于与所述内腔进气端处的所述第一外罩(12)的端部抵顶。

3.根据权利要求1所述的离心叶轮内腔尺寸检测用夹具，其特征在于，

所述第二段(22)呈空心柱状结构，其包括用于与所述内腔出气端处的所述第一外罩(12)的端部抵顶的第一小段(221)、以及与所述第一小段(221)相连的第二小段(222)；

所述第二小段(222)与所述第一小段(221)同轴，且所述第二小段(222)的内径大于所述第一小段(221)的内径。

4.根据权利要求3所述的离心叶轮内腔尺寸检测用夹具，其特征在于，

所述第一小段(221)的与所述第二小段(222)相连的端面上设有内凹的呈环形的第二凹槽(2211)，所述第二凹槽(2211)用于与所述内腔出气端处的所述第一外罩(12)的端部抵顶。

5.根据权利要求3所述的离心叶轮内腔尺寸检测用夹具，其特征在于，

所述密封座(3)包括呈环形的底环(31)，所述底环(31)的端面上设有多个用于卡入所述内腔的出气端与所述第二小段(222)之间以与所述叶片(13)的端部抵顶的凸块(32)，多个所述凸块(32)沿所述底环(31)的周线间隔布置。

6.根据权利要求5所述的离心叶轮内腔尺寸检测用夹具，其特征在于，

多个所述凸块(32)沿所述底环(31)的端面均匀间隔布置，每个所述凸块(32)的横截面呈扇形，且所述凸块(32)的靠近所述底环(31)的中心的内环面的面积小于与其相对设置的外环面的面积。

7.根据权利要求1所述的离心叶轮内腔尺寸检测用夹具，其特征在于，

所述第二外罩(2)还包括位于所述第一段(21)和所述第二段(22)之间的多根呈管状结构的压力平衡管(23)，多根所述压力平衡管(23)沿所述第二外罩(2)的周线间隔布置，且每根所述压力平衡管(23)的两端分别与所述第一段(21)和所述第二段(22)连通。

8.根据权利要求1所述的离心叶轮内腔尺寸检测用夹具，其特征在于，

所述夹具还包括用于将所述第二外罩(2)的第二段(22)与所述密封座(3)夹紧的多个固定夹(4)，所述多个固定夹(4)沿所述第二段(22)的周线均匀布置。

9.一种离心叶轮内腔尺寸检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：将权利要求1-8任一所述的夹具装设于所述离心叶轮(1)上；

S2：在所述离心叶轮(1)的所述内腔和所述夹具形成的内部空间内浇注熔融的填充材料；

S3：取出内部空间内的填充材料冷却后形成的浇注体；

S4：计量浇注体的尺寸。

10.根据权利要求9所述的离心叶轮内腔尺寸检测方法，其特征在于，所述第二外罩(2)还包括位于所述第一段(21)和所述第二段(22)之间的多根呈管状结构的压力平衡管(23)，多根所述压力平衡管(23)沿所述第二外罩(2)的周线间隔布置，且每根所述压力平衡管(23)的两端分别与所述第一段(21)和所述第二段(22)连通；所述夹具还包括用于将所述第二外罩(2)的第二段(22)与所述密封座(3)夹紧的多个固定夹(4)，所述多个固定夹(4)沿所述第二段(22)的周线均匀布置；所述步骤S3包括：

S301：拆除所述夹具中的所述固定夹(4)和所述密封座(3)；

S302：将所述夹具中的所述压力平衡管(23)的两端截断；

S303：从所述离心叶轮(1)的所述内腔的进气端处拉出所述浇注体。