CN106768978A - 一种航空发动机叶片水流量检测装置及方法 - Google Patents

一种航空发动机叶片水流量检测装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种航空发动机叶片水流量检测装置及方法，装置包括水箱、水泵、工作仓、稳压罐、电磁流量计、压力调节阀、压力传感器、电磁阀、加热器及水冷机；工作仓用于装夹叶片，水泵出水水路设有三级过滤，水箱内设温度传感器和加热器，水箱外接水冷机，通过水温调节进行恒温控制；水泵出水口一路经溢流阀通水箱，另一路经稳压罐、电磁流量计、压力传感器、压力调节阀及电磁阀流通叶片，叶片出水经回水管通水箱。方法步骤为：安装叶片；启动水泵，电磁阀开启，溢流阀关闭，出水先经罐稳压稳压，再经电磁流量计及压力调节阀入叶片后返回水箱，实现非检测状态下的水循环过程；压力传感器反馈数据，压力调节阀进行二级调压，满足设定压力值后进行水流量检测。

Description

一种航空发动机叶片水流量检测装置及方法
技术领域
本发明属于叶片水流量检测技术领域，特别是涉及一种航空发动机叶片水流量检测装置及方法。
背景技术
叶片作为航空发动机的重要组成部件，其在工作时需要承受高温及高离心载荷作用，同时还需要保证其长使用寿命。近年来，涡轮叶片普遍采用了空心冷却结构，用以增强叶片的冷却效果，为了得到准确的流量数据，并确保能够有效的对叶片质量进行判断，对叶片进行水流量检测就是必不可少的。
目前，在水流量检测过程中，主要采用高位水箱提供测试用水，并要求在高位水箱上至少安装两个不同的液位计，并使测试用水在重力作用下流经叶片，从而进行水流量检测。但是，现有水流量检测装置的重复检测误差较大，而水流量检测过程中水压及水温的稳定性又难以保证，这对重复检测误差也会产生较大的影响，最终会导致水流量检测数据准确性变差。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种航空发动机叶片水流量检测装置及方法，摒弃了传统高位水箱提供测试用水的方式，流经叶片的测试用水仅通过水泵驱动，水循环过程中能够实现稳压控制和恒温控制，能够有效提高水流量检测过程中水压及水温的稳定性，降低重复检测误差，进而提高水流量检测数据的准确性。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种航空发动机叶片水流量检测装置，包括水箱、水泵、工作仓、稳压罐、电磁流量计、压力调节阀、压力传感器、电磁阀、加热器及水冷机；所述水泵的进水口与水箱相连通，在水泵的进水口与水箱之间的管路上设置有第一截止阀；所述水泵的出水口一路与水箱相连通，在水泵的出水口与水箱之间的管路上设置有第二截止阀，水泵的出水口另一路与稳压罐的进水口相连通，稳压罐的出水口与叶片的进水孔相连通，叶片位于工作仓内；在所述工作仓底部设有回水口，工作仓的回水口通过回水管与水箱相连通；在所述稳压罐的出水口与叶片进水孔之间的管路上分别设置电磁流量计、压力传感器、压力调节阀及电磁阀；所述加热器设置在水箱内部；所述水冷机设置在水箱外部，水冷机的进水口和出水口均与水箱相连通；在所述水箱内部安装有温度传感器。
在所述稳压罐出水口与电磁流量计之间的管路上加装有蓄能器，通过蓄能器对进入叶片中的测试用水进行二次稳压。
在所述水泵的进水口与水箱之间的管路上设置有第一过滤器，且第一过滤器位于水箱内部；在所述水泵的出水口与稳压罐的进水口之间的管路上分别设置有第二过滤器和第三过滤器，通过第一过滤器、第二过滤器及第三过滤器对检测用水进行三级过滤。
在所述第三过滤器与稳压罐进水口之间的管路上连接有溢流管，所述溢流管与水箱相连通，在溢流管上设置有溢流阀。
在所述回水管上加装有回水缓冲器。
所述的航空发动机叶片水流量检测装置共设置有两套，两套航空发动机叶片水流量检测装置并列设置。
所述的航空发动机叶片水流量检测装置采用PLC进行控制。
一种航空发动机叶片水流量检测方法，采用了所述的航空发动机叶片水流量检测装置，包括如下步骤：
步骤一：将待检测的叶片装夹固定到工作仓内；
步骤二：将第一截止阀调整到最大开启状态，将第二截止阀调整到不完全开启状态，电磁阀处于关闭状态；
步骤三：启动水泵，溢流阀开启，水箱内的检测用水经水泵出水口流出，分两路返回水箱，一路经溢流阀返回水箱，另一路经第二截止阀返回水箱，通过溢流阀和第二截止阀配合对水泵出水量进行调节；
步骤四：电磁阀开启，溢流阀关闭，测试用水首先流经稳压罐进行稳压，再流经电磁流量计及压力调节阀后流入叶片，而流出叶片的测试用水会经回水管流回水箱，此时为非检测状态下的水循环过程；
步骤五：通过压力传感器实时检测水循环过程中的压力数据，且压力传感器检测的压力数据实时反馈给压力调节阀，再通过压力调节阀进行调压，直至满足设定压力值；
步骤六：在设定压力值下，开始进行水流量的检测，通过电磁流量计进行定时计量，并对流量计量数据进行记录；
步骤七：流量计量结束后，电磁阀关闭，溢流阀开启，在非检测状态下进行水循环，同时压力调节阀继续维持在水流量检测状态；
步骤八：在工作仓内完成叶片更换；
步骤九：电磁阀开启，溢流阀关闭，并快速恢复到设定压力值，完成后续叶片的水流量检测。
所述压力调节阀采用二级调压方式，依次为一次调压、卸荷稳压及二次调压，直至满足设定压力值。
在水流量检测过程中，当温度传感器检测到水温低于设定值时，加热器启动，通过加热器对水箱内的测试用水进行加温，直到水温恢复到设定值；当温度传感器检测到水温高于设定值时，启动水冷机，通过水冷机对水箱内的测试用水进行降温，直到水温恢复到设定值；所述加热器和水冷机采用人工手动启动方式或自动启动方法。
本发明的有益效果：
本发明与现有技术相比，摒弃了传统高位水箱提供测试用水的方式，流经叶片的测试用水仅通过水泵驱动，水循环过程中能够实现稳压控制和恒温控制，能够有效提高水流量检测过程中水压及水温的稳定性，降低重复检测误差，进而提高水流量检测数据的准确性。
附图说明
图1为本发明的一种航空发动机叶片水流量检测装置正视图；
图2为本发明的一种航空发动机叶片水流量检测装置俯视图；
图3为本发明的一种航空发动机叶片水流量检测装置原理图；
图4为二级调压曲线图；
图中，1—水箱，2—水泵，3—工作仓，4—稳压罐，5—电磁流量计，6—压力调节阀，7—压力传感器，8—加热器，9—水冷机，10—第一截止阀，11—第二截止阀，12—回水管，13—温度传感器，14—第一过滤器，15—第二过滤器，16—第三过滤器，17—溢流管，18—溢流阀，19—电磁阀，20—叶片，21—蓄能器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～3所示，一种航空发动机叶片水流量检测装置，包括水箱1、水泵2、工作仓3、稳压罐4、电磁流量计5、压力调节阀6、压力传感器7、电磁阀19、加热器8及水冷机9；所述水泵2的进水口与水箱1相连通，在水泵2的进水口与水箱1之间的管路上设置有第一截止阀10；所述水泵2的出水口一路与水箱1相连通，在水泵2的出水口与水箱1之间的管路上设置有第二截止阀11，水泵2的出水口另一路与稳压罐4的进水口相连通，稳压罐4的出水口与叶片20的进水孔相连通，叶片20位于工作仓3内；在所述工作仓3底部设有回水口，工作仓3的回水口通过回水管12与水箱1相连通；在所述稳压罐4的出水口与叶片20进水孔之间的管路上分别设置电磁流量计5、压力传感器7、压力调节阀6及电磁阀19；所述加热器8设置在水箱1内部；所述水冷机9设置在水箱1外部，水冷机9的进水口和出水口均与水箱1相连通；在所述水箱1内部安装有温度传感器13。
在所述稳压罐4出水口与电磁流量计5之间的管路上加装有蓄能器21，通过蓄能器21对进入叶片20中的测试用水进行二次稳压。
在所述水泵2的进水口与水箱1之间的管路上设置有第一过滤器14，且第一过滤器14位于水箱1内部；在所述水泵2的出水口与稳压罐4的进水口之间的管路上分别设置有第二过滤器15和第三过滤器16，通过第一过滤器14、第二过滤器15及第三过滤器16对检测用水进行三级过滤。
在所述第三过滤器16与稳压罐4进水口之间的管路上连接有溢流管17，所述溢流管17与水箱1相连通，在溢流管17上设置有溢流阀18。
在所述回水管12上加装有回水缓冲器。通过回水缓冲器可以有效降低高速回水对水箱1内静止水的冲击作用，如果不对高速回水进行缓冲，因冲击作用会使水箱1内的静止水产生过多气泡，同时伴生压力波动，而压力波动和气泡会对水流量检测误差带来较大影响。
所述的航空发动机叶片水流量检测装置共设置有两套，两套航空发动机叶片水流量检测装置并列设置。通过并列设置的两套航空发动机叶片水流量检测装置可以一次完成两个叶片的水流量检测。
所述的航空发动机叶片水流量检测装置采用PLC进行控制。
一种航空发动机叶片水流量检测方法，采用了所述的航空发动机叶片水流量检测装置，包括如下步骤：
步骤一：将待检测的叶片20装夹固定到工作仓3内；
步骤二：将第一截止阀10调整到最大开启状态，将第二截止阀11调整到不完全开启状态，电磁阀19处于关闭状态；
步骤三：启动水泵2，溢流阀18开启，水箱1内的检测用水经水泵2出水口流出，分两路返回水箱1，一路经溢流阀18返回水箱1，另一路经第二截止阀11返回水箱1，通过溢流阀18和第二截止阀11配合对水泵2出水量进行调节；
步骤四：电磁阀19开启，溢流阀18关闭，测试用水首先流经稳压罐4进行稳压，再流经电磁流量计5及压力调节阀6后流入叶片20，而流出叶片20的测试用水最后经回水管12流回水箱1，此时为非检测状态下的水循环过程；
步骤五：通过压力传感器7实时检测水循环过程中的压力数据，且压力传感器7检测的压力数据实时反馈给压力调节阀6，再通过压力调节阀6进行调压，直至满足设定压力值；
步骤六：在设定压力值下，开始进行水流量的检测，通过电磁流量计5进行定时计量，并对流量计量数据进行记录；
步骤七：流量计量结束后，电磁阀19关闭，溢流阀18开启，在非检测状态下进行水循环，同时压力调节阀6继续维持在水流量检测状态；
步骤八：在工作仓3内完成叶片20更换；
步骤九：电磁阀19开启，溢流阀18关闭，并快速恢复到设定压力值，完成后续叶片的水流量检测。
所述压力调节阀6采用二级调压方式，依次为一次调压、卸荷稳压及二次调压，直至满足设定压力值，其调压曲线图如图4所示。
在水流量检测过程中，当温度传感器13检测到水温低于设定值时，加热器8启动，通过加热器8对水箱1内的测试用水进行加温，直到水温恢复到设定值；当温度传感器13检测到水温高于设定值时，启动水冷机9，通过水冷机9对水箱1内的测试用水进行降温，直到水温恢复到设定值；所述加热器8和水冷机9采用人工手动启动方式或自动启动方法。本发明利用加热器8和水冷机9对水温进行调节，有效满足了水检测过程中的恒温控制，有助于降低重复检测误差，并有助于提高水流量检测数据的准确性。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (10)

1.一种航空发动机叶片水流量检测装置，其特征在于：包括水箱、水泵、工作仓、稳压罐、电磁流量计、压力调节阀、压力传感器、电磁阀、加热器及水冷机；所述水泵的进水口与水箱相连通，在水泵的进水口与水箱之间的管路上设置有第一截止阀；所述水泵的出水口一路与水箱相连通，在水泵的出水口与水箱之间的管路上设置有第二截止阀，水泵的出水口另一路与稳压罐的进水口相连通，稳压罐的出水口与叶片的进水孔相连通，叶片位于工作仓内；在所述工作仓底部设有回水口，工作仓的回水口通过回水管与水箱相连通；在所述稳压罐的出水口与叶片进水孔之间的管路上分别设置电磁流量计、压力传感器、压力调节阀及电磁阀；所述加热器设置在水箱内部；所述水冷机设置在水箱外部，水冷机的进水口和出水口均与水箱相连通；在所述水箱内部安装有温度传感器。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片水流量检测装置，其特征在于：在所述稳压罐出水口与电磁流量计之间的管路上加装有蓄能器，通过蓄能器对进入叶片中的测试用水进行二次稳压。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片水流量检测装置，其特征在于：在所述水泵的进水口与水箱之间的管路上设置有第一过滤器，且第一过滤器位于水箱内部；在所述水泵的出水口与稳压罐的进水口之间的管路上分别设置有第二过滤器和第三过滤器，通过第一过滤器、第二过滤器及第三过滤器对检测用水进行三级过滤。
4.根据权利要求3所述的一种航空发动机叶片水流量检测装置，其特征在于：在所述第三过滤器与稳压罐进水口之间的管路上连接有溢流管，所述溢流管与水箱相连通，在溢流管上设置有溢流阀。
5.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片水流量检测装置，其特征在于：在所述回水管上加装有回水缓冲器。
6.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片水流量检测装置，其特征在于：所述的航空发动机叶片水流量检测装置共设置有两套，两套航空发动机叶片水流量检测装置并列设置。
7.根据权利要求1所述的一种航空发动机叶片水流量检测装置，其特征在于：所述的航空发动机叶片水流量检测装置采用PLC进行控制。
8.一种航空发动机叶片水流量检测方法，采用了权利要求1所述的航空发动机叶片水流量检测装置，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：将待检测的叶片装夹固定到工作仓内；
步骤二：将第一截止阀调整到最大开启状态，将第二截止阀调整到不完全开启状态，电磁阀处于关闭状态；
步骤三：启动水泵，溢流阀开启，水箱内的检测用水经水泵出水口流出，分两路返回水箱，一路经溢流阀返回水箱，另一路经第二截止阀返回水箱，通过溢流阀和第二截止阀配合对水泵出水量进行调节；
步骤四：电磁阀开启，溢流阀关闭，测试用水首先流经稳压罐进行稳压，再流经电磁流量计及压力调节阀后流入叶片，而流出叶片的测试用水会经回水管流回水箱，此时为非检测状态下的水循环过程；
步骤五：通过压力传感器实时检测水循环过程中的压力数据，且压力传感器检测的压力数据实时反馈给压力调节阀，再通过压力调节阀进行调压，直至满足设定压力值；
步骤六：在设定压力值下，开始进行水流量的检测，通过电磁流量计进行定时计量，并对流量计量数据进行记录；
步骤七：流量计量结束后，电磁阀关闭，溢流阀开启，在非检测状态下进行水循环，同时压力调节阀继续维持在水流量检测状态；
步骤八：在工作仓内完成叶片更换；
步骤九：电磁阀开启，溢流阀关闭，并快速恢复到设定压力值，完成后续叶片的水流量检测。
9.根据权利要求8所述的一种航空发动机叶片水流量检测装置，其特征在于：所述压力调节阀采用二级调压方式，依次为一次调压、卸荷稳压及二次调压，直至满足设定压力值。
10.根据权利要求8所述的一种航空发动机叶片水流量检测装置，其特征在于：在水流量检测过程中，当温度传感器检测到水温低于设定值时，加热器启动，通过加热器对水箱内的测试用水进行加温，直到水温恢复到设定值；当温度传感器检测到水温高于设定值时，启动水冷机，通过水冷机对水箱内的测试用水进行降温，直到水温恢复到设定值；所述加热器和水冷机采用人工手动启动方式或自动启动方法。
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