CN109631722B - 一种发动机火焰筒冷却缝槽间隙的检测方法 - Google Patents

一种发动机火焰筒冷却缝槽间隙的检测方法 Download PDF

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Abstract

提供了一种发动机火焰筒冷却缝槽间隙的检测方法，所述检测方法采用的检测工具套件包括至少两个检测工具，所述至少两个检测工具中的每一个包括柔性线材和与柔性线材附接的球形结构，不同的检测工具的球形结构具有不同的尺寸规格，所述检测方法包括：从所述检测工具套件中选取两个检测工具，两个检测工具的球形结构的直径差等于待检测缝槽间隙的允许值的公差带；通过牵引柔性线材，使所述两个检测工具的球形结构尝试穿过所述待检测缝槽间隙。

Description

一种发动机火焰筒冷却缝槽间隙的检测方法
技术领域
本发明属于航空发动机领域，船舶、地面燃机等燃气涡轮发动机火焰筒类似结构亦可参考执行，是一种适用于发动机火焰筒冷却缝槽间隙的检测方法。
背景技术
航空发动机主燃烧室的功能是通过燃烧将燃料的化学能转变为燃气的热能，使气体总焓增大，提高燃气在涡轮和尾喷管内膨胀做功的能力。主燃烧室工作时，从燃油系统供入的燃油，与来自压气机并经扩压器降速增压的高压空气混合，形成可燃混合气，并经点火系统引燃，在火焰筒中进行充分有效的燃烧。火焰筒作为与燃气直接接触的热端部件，工作过程中承受燃气冲刷、辐射等影响，工作环境非常恶劣，国内、外现有的材料体系无法满足要求，均需要通过外部低温引气冷却保护，不同的冷却结构形式将直接影响火焰筒的冷却效果，缝槽气膜冷却作为一种典型的火焰筒冷却结构形式，国内外三代机水平发动机多有采用，如俄制RD33/31F、美制CM56及国内XX10发动机等，缝槽尺寸的设计与控制是保证火焰筒冷却效果的主要元素，如缝槽间隙过大无法形成气膜覆盖，并引起其他位置冷却或参与燃烧用气减少，影响发动机性能，缝槽间隙过小，则造成该部位冷却气量不足，局部高温烧蚀。
国内某型发动机在使用过程中就多次出现火焰筒局部烧蚀现象，排故分析发现火焰筒局部冷却缝槽间隙偏小，由于该型发动机火焰筒采用钣金成型，型面精度较差，并且火焰筒冷却缝槽间隙通过标准塞尺进行检测，测量误差较大，主要体现在三个方面，一是标准塞尺具有一定宽度(10mm)，检测环形弧面间隙无法检测到顶点，存在测量误差；二是火焰筒冷却缝槽间隙轴向存在一定角度或弧度，塞尺作为直线形刚性检测工具(长度100mm)，测量深度存在限制，无法检测影响空气流通面积的整个间隙范围；三是由于火焰筒型面干涉，对部分冷却缝槽间隙标准塞尺存在检测角度偏差，仅能检测端口位置，且误差较大。综合上述原因，利用标准塞尺检测该型发动机火焰筒冷却缝槽间隙局限性较大，检测结果无法反映火焰筒的真实状态，为发动机的使用安全及寿命带来很大的风险。
发明内容
发明目的
针对国内某型发动机火焰筒在加工过程中利用标准塞尺检测冷却缝槽间隙暴露出来的检测实施困难，误差较大，无法反映火焰筒真实状态，造成火焰筒局部烧蚀的问题。本发明提供一种火焰筒冷却缝槽间隙检测方法，采用带柔性杆的球形结构，可检测轴向及周向弧面结构间隙，避免火焰筒型面的干涉，并利用分组管理，通过控制检测球不同直径规格，检测火焰筒冷却缝槽间隙范围，真实的反映火焰筒加工状态，为火焰筒冷却缝槽返修及交付使用提供支撑。
技术方案
本发明提供一种发动机火焰筒冷却缝槽间隙的检测方法，所述检测方法采用的检测工具套件包括至少两个检测工具，所述至少两个检测工具中的每一个包括柔性线材和与柔性线材附接的球形结构，不同的检测工具的球形结构具有不同的尺寸规格，所述检测方法包括：从所述检测工具套件中选取两个检测工具，两个检测工具的球形结构的直径差等于待检测缝槽间隙的允许值的公差带；通过牵引柔性线材，使所述两个检测工具的球形结构尝试穿过所述待检测缝槽间隙。
在上述检测方法中，通过牵引柔性线材，使所述两个检测工具的球形结构在一个或多个方向上尝试穿过所述待检测缝槽间隙。
在上述检测方法中，当具有较小尺寸规格的球形结构的检测工具穿过所述待检测缝槽间隙，且具有较大尺寸规格的球形结构的检测工具未穿过所述待检测缝槽间隙时，判定所述待检测缝槽间隙满足设计要求；在除上述之外的情况下，判定所述待检测缝槽间隙不满足设计要求。
在上述检测方法中，所述柔性线材由金属、塑料、复合材料中选择的一种材料制成。
在上述检测方法中，所述球形结构由金属、塑料、复合材料中选择的一种材料制成。
在上述检测方法中，所述柔性线材的末端具有光滑表面。
在上述检测方法中，所述柔性线材的末端呈球面形式。
有益效果
采用该方法进行火焰筒冷却缝槽间隙检测，简单、可行，保证了火焰筒冷却引气量达到设计要求，为火焰筒安全、长寿命使用提供保障，具体如下：
1)该方法操作性强。解决了传统塞尺检查实施困难，塞尺的横截面呈长方形容易被环形曲面卡住，而球形结构通过点接触，可通过与直径大小相当高度的不同的曲面通道；
2)该方法对结构的适应性强。采用柔性线材作牵引，使检测不受零件结构的限制，即使缝槽有部分遮挡，球形结构仍然避开障碍进入缝槽；
3)该方法避免了零件非加工损伤的风险。线材末端采用球面形式引导测具进入被测缝槽，其光滑的表面在与火焰筒壁接触时不易产生划痕，避免了线材尖边对火焰筒壁的损伤。
4)该检测方法还可应用于类似结构。对于小间隙，不规则缝槽，通用测具无法测量的零件也可以采用该方法检测。
5)成套性。按一定直径差可以制作一系列不同大小的测具，成套使用，以适应不同缝槽间隙的检测需求。
附图说明
图1为火焰筒冷却缝槽间隙的测具结构示意图；
图2为测具检测火焰筒缝槽间隙的轴向模拟示意图；
图3为测具检测火焰筒缝槽间隙的周向模拟示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-3及具体实施例详细介绍本发明。图1为火焰筒冷却缝槽间隙的测具结构示意图，其中描述了检测用的球形结构1和柔性线材2及柔性线材的球面末端3的相对位置关系和结构形状；图2为测具检测火焰筒缝槽间隙的轴向模拟示意图，其中描述了球形结构1如何通过缝槽和线材2的柔性引导；图3为测具检测火焰筒缝槽间隙的周向模拟示意图，其中描述了球形结构1在检测缝槽间隙时周向位置的选择和检测轨迹。
该火焰筒冷却缝槽间隙检测方法主要是利用由球形结构、末端带球面形式的柔性线材组成的专用测具进行，球形结构两端焊接柔性线材或柔性线材穿过钢球并焊接固定，其中柔性线材末端烧熔作球头，并光滑处理，如图1所示。结构简单，操作方便，且制作快捷，成本低。
球形结构1是该检测方法的核心，利用不同直径规格球形结构的通止判断检测缝槽间隙是否合格。根据待检测缝槽间隙大小制定两个测具，其中一个测具的球形结构直径为允许的缝槽间隙上限值，一个测具的球形结构直径为缝槽间隙下限值，即两个测具的球形结构直径差为缝槽间隙允许值的公差带。钢球在检测时是通过点接触，可以适应缝槽在周向形成的环状通道和轴向的非规则曲面通道的检测需求，检测可实施性好，可信度高。根据待检测冷却缝槽间隙大小，配套选取不同直径规格的球形结构，可以适应不同结构发动机火焰筒冷却缝槽间隙的检测要求。
柔性线材2引导球形结构通过缝槽间隙，起着万向调节作用，根据缝槽长度和操作实施空间确定线材长度。线材带柔性，在球形结构穿过缝槽过程起着不断调节方向、牵引球形结构的作用。部分火焰筒冷却缝槽由于结构限制，只能由内壁插入检测，由于火焰筒型面为曲面，搭接后段火焰筒壁会遮挡搭接处的缝槽，这时线材的方向调节发挥了较大优势，线材可以贴着火焰筒内壁进入缝槽间隙，且线材截面积非常小，不受通道面积限制。
柔性线材的球面末端3表面光滑，检测中首先进入被检测部位，并引导球形结构通过被测缝槽防止钢丝在穿过零件时划伤零件内壁。
火焰筒冷却缝槽检测结构主要由球形结构1和柔性线材2组成，球形结构1两端焊接柔性线材2或柔性线材2穿过球形结构1并焊接固定，柔性线材2末端烧熔作球面末端3，并光滑处理。如图2所示，实施检测时，带球面末端3的柔性线材2先进入待检测缝槽探测，接触火焰筒壁面时会因为柔性线材2的调节自动转换方向而不会划伤壁面，待柔性线材2穿过缝槽间隙并引出后，从出口处牵引柔性线材2引导球形结构1通过待检测的缝槽通道。当一套的两个检测工具中，球形结构1直径较小的一个通过，球形结构1直径较大的一个不通过，检测处缝槽高度即为合格。检测时，不可大力拖拽牵引柔性线材2，通过后检查球形结构1表面，如有明显擦伤，则为不通过。
为考量缝槽的周向均匀性和各个扇形通道的一致性，检测时选取一定数量的周向位置进行通过检测，也可以通过扫略缝槽进行检测，即当球形结构1到达缝槽最小收口时牵引两端的柔性线材2让球形结构1沿缝槽周向进行环形扫略，通过扫略判断环形区域的一致性。当缝槽为扇形通道时，如图3所示，应在扇形区域两端位置进行扫略通过检测，扇形区域两端为重点监测点，因为板材成型过程中，此处变形的可能性更大。

Claims (6)

1.一种发动机火焰筒冷却缝槽间隙的检测方法，所述检测方法采用的检测工具套件包括至少两个独立的检测工具，所述至少两个独立的 检测工具中的每一个包括柔性线材和与柔性线材附接的球形结构，所述球形结构具有光滑球面，所述柔性线材设置在所述球形结构的两端，不同的检测工具的球形结构具有不同的尺寸规格，所述检测方法包括：
从所述检测工具套件中选取两个检测工具，两个检测工具的球形结构的直径差等于待检测缝槽间隙的允许值的公差带；
通过牵引柔性线材，使所述两个检测工具的球形结构尝试穿过所述待检测缝槽间隙，
当具有较小尺寸规格的球形结构的检测工具穿过所述待检测缝槽间隙，且具有较大尺寸规格的球形结构的检测工具未穿过所述待检测缝槽间隙时，判定所述待检测缝槽间隙满足设计要求；
在除上述之外的情况下，判定所述待检测缝槽间隙不满足设计要求。
2.根据权利要求1所述的检测方法，其中，通过牵引柔性线材，使所述两个检测工具的球形结构在一个或多个方向上尝试穿过所述待检测缝槽间隙。
3.根据权利要求1或2所述的检测方法，其中，所述柔性线材由金属、塑料、复合材料中选择的一种材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的检测方法，其中，所述球形结构由金属、塑料、复合材料中选择的一种材料制成。
5.根据权利要求1或2所述的检测方法，其中，所述柔性线材的末端具有光滑表面。
6.根据权利要求5所述的检测方法，其中，所述柔性线材的末端呈球面形式。
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