CN115507736A - 单晶叶片模壳间隙检查装置及检查方法 - Google Patents

Abstract

一种单晶叶片模壳间隙检查装置及检查方法，其中，间隙检查装置适用于预先检测待检测单晶叶片模壳与模拟隔热屏之间的间隙，包括：模拟隔热屏，中间设计有通道允许待检测单晶叶片模壳通过；高度调节机构，适用于带动模拟隔热屏沿着待检测单晶叶片模壳的上下位置移动；距离传感器，适于检测模拟隔热屏与待检测单晶叶片模壳间隙大小；底座，适于对待检测单晶叶片模壳进行支撑和定位。通过单晶叶片模壳间隙检查装置，可有效改善单晶叶片在单晶生长过程中的温度场均匀性，提高单晶叶片的质量和成品率。同时，通过间隙检测方法，可将有尺寸干涉问题的模壳提前报废，避免在单晶生长过程中发生模壳与单晶设备中使用的隔热屏发生碰撞，防止损坏设备。

Description

单晶叶片模壳间隙检查装置及检查方法

技术领域

本发明涉及航空发动机单晶叶片制造技术领域，尤其涉及一种单晶叶片模壳间隙检查装置及检查方法。

背景技术

随着现代航空发动机的性能和寿命不断提高，单晶叶片的用量越来越多。在单晶叶片定向凝固过程中，一般使用水冷铜盘作为结晶器，并使用由耐高温材料制成的隔热屏分隔叶片模壳的加热室和结晶室，从而形成单晶叶片生长所需的温度梯度。在隔热屏中央设计有与模壳外形尺寸相仿的通道，以供叶片模壳在拉晶时通过。在保证模壳能够顺利通过的前提下，隔热屏与叶片模壳外轮廓之间的间隙越小，越有利于在加热室和结晶室之间建立良好的温度梯度场，从而提高单晶叶片的质量和成品率。

然而，单晶叶片模壳在蜡型组模过程中通常存在一定的误差，后续制壳时经过沾浆、干燥及焙烧等工艺过程也容易产生变形和厚度不均匀问题，导致上述间隙误差进一步增大，破坏单晶叶片在定向凝固过程中的温度场均匀性，对单晶叶片的质量造成不利影响。当单晶叶片模壳与隔热屏之间的间隙过小时，在拉晶过程中可能与隔热屏发生碰撞，造成整个单晶叶片模壳报废，可能损坏单晶设备。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种单晶叶片模壳间隙检查装置及检查方法，用于预先精准检测所述模拟隔热屏与待检测单晶叶片模壳之间的间隙，有利于改善单晶叶片在拉晶过程中的温度场均匀性，提高单晶叶片的质量和成品率。

为解决上述问题，本发明提供一种单晶叶片模壳间隙检查装置，适于预先检测待检测单晶叶片模壳与模拟隔热屏之间的间隙，包括：模拟隔热屏，中间设计有通道允许待检测单晶叶片模壳通过；高度调节机构，适于带动所述模拟隔热屏沿着所述待检测单晶叶片模壳的上下位置移动；距离传感器，适于检测所述模拟隔热屏与所述待检测单晶叶片模壳间隙大小；底座，适于对待检测单晶叶片模壳进行支撑和定位。

可选的，所述距离传感器设置于所述模拟隔热屏上或者所述模拟隔热屏内部。

可选的，所述距离传感器的数量为1个或多个。

可选的，所述高度调节机构包括：导杆，所述模拟隔热屏套设于所述导杆上；驱动单元，适于驱动所述模拟隔热屏沿所述导杆移动。

可选的，所述驱动单元包括：螺杆；滑套，套设于所述螺杆上，所述滑套连接所述模拟隔热屏；电机，驱动所述螺杆旋转，所述螺杆带动所述滑套沿所述螺杆延伸方向移动，所述滑套带动所述模拟隔热屏沿所述导杆移动。

可选的，所述间隙检查装置还包括：控制单元，适于根据获取的所述模拟隔热屏与所述待检测单晶叶片模壳间隙值，通过所述高度调节机构控制所述模拟隔热屏的上下位置。

可选的，所述间隙检查装置还包括：报警器，当获取的所述模拟隔热屏与所述待检测单晶叶片模壳间隙值达到预警值范围内，所述报警器发出警示提示。

可选的，所述模拟隔热屏的材料为铝合金或者工程塑料。

可选的，所述驱动单元还包括：紧固件，连接所述滑套与所述模拟隔热屏，所述紧固件与所述模拟隔热屏可拆卸连接。

本发明提供一种间隙检查方法，包括：提供所述单晶叶片模壳间隙检查装置；提供待检测单晶叶片模壳，将所述待检测单晶叶片模壳通过底部的底盘定位于所述底座上；通过所述高度调节机构带动所述模拟隔热屏沿着所述待检测单晶叶片模壳的上下位置移动；通过所述距离传感器检测所述模拟隔热屏与所述待检测单晶叶片模壳间隙大小。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在单晶叶片生产过程开始之前，通过所述单晶叶片模壳间隙检查装置预先精准检测所述模拟隔热屏与待检测单晶叶片模壳之间的间隙大小，确定待检测单晶叶片模壳是否合格。这可以有效改善单晶叶片在单晶生长过程中的温度场均匀性，提高单晶叶片的质量和成品率。同时，通过所述间隙检测方法，可将有尺寸干涉问题的待检测单晶叶片模壳提前报废，避免在单晶生长过程中发生单晶叶片模壳与单晶设备中使用的隔热屏发生碰撞，防止出现安全事故。

附图说明

图1是本发明一实施例的单晶叶片模壳间隙检查装置的结构示意图；

图2是图1沿AA割线的剖面结构示意图。

具体实施方式

本发明的实施例通过设置包括模拟隔热屏、高度调节机构、距离传感器及底座的单晶叶片模壳间隙检查装置，提高间隙检测的精准性，便于快速确定待检测单晶叶片模壳是否合格。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明一实施例的单晶叶片模壳间隙检查装置的结构示意图。

参考图1，一种用于制造航空发动机单晶叶片的间隙检查装置，适于预先检测待检测单晶叶片模壳100与模拟隔热屏200之间的间隙，包括：模拟隔热屏200，中间设计有通道允许待检测单晶叶片模壳100通过；高度调节机构300，适于带动所述模拟隔热屏200沿着所述待检测单晶叶片模壳100的上下位置移动；距离传感器400，适于检测所述模拟隔热屏200与所述待检测单晶叶片模壳100间隙大小；底座600，适于对待检测单晶叶片模壳100进行支撑和定位。

所述模拟隔热屏200中间设计的通道的轮廓尺寸与单晶叶片生长过程中实际使用的隔热屏通道尺寸完全一致。

所述模拟隔热屏200呈环状。本实施例中，所述模拟隔热屏200呈圆环状。在其他实施例中，所述模拟隔热屏200呈矩形环状。

本实施例中，所述待检测单晶叶片模壳100的底部安装有底盘500，所述底盘500位于所述底座600上，所述底座600设于工作台上。

所述底盘500的形状为圆形或方形，用于所述待检测单晶叶片模壳100的安装定位。

本实施例中，所述底座600上设有凹槽，所述凹槽的中心轴与所述待检测单晶叶片模壳100的中心轴相重合，以实现对所述待检测单晶叶片模壳100的准确定位。

在其他实施例中，所述底座600还可以利用销件对所述待检测单晶叶片模壳100的准确定位。

在所述高度调节结构300移动所述模拟隔热屏200过程中，距离传感器400能够精准实时检测所述模拟隔热屏200与所述待检测单晶叶片模壳100间隙大小。

所述距离传感器400设置于所述模拟隔热屏200上或者所述模拟隔热屏200内部。所述距离传感器400与所述待检测单晶叶片模壳100间非接触。

所述距离传感器400的数量1个或多个，根据组合方式和所述待检测单晶叶片模壳100的尺寸确定。

所述距离传感器400为电感式距离传感器、光栅式距离传感器、激光距离传感器或者红外距离传感器。

图2是图1沿AA割线的剖面结构示意图。

参考图2，所述距离传感器400的数量为多个。本实施例中，所述距离传感器400在所述待检测单晶叶片模壳100的关键区域的检测频率高于其他位置区域的检测频率，其中，关键区域例如叶片缘板边角处或者进排气边等。

本实施例中，所述模拟隔热屏200的材料为铝合金或者工程塑料。

参考图1，所述高度调节机构300包括：导杆310，所述模拟隔热屏200套设于所述导杆310上；驱动单元320，适于驱动所述模拟隔热屏200沿所述导杆310移动。

本实施例中，所述导杆310竖直设置于所述底座600上。

本实施例中，所述模拟隔热屏200上具有导向用通孔，所述导杆310穿过所述导向用通孔。所述导杆310在所述模拟隔热屏200上下移动时起到方向引导作用，保证所述模拟隔热屏200仅上下移动。

所述导杆310的数量为多个。本实施例中，所述导杆310的数量为两个，分别位于所述待检测单晶叶片模壳100的两侧。

本实施例中，所述驱动单元320包括：螺杆321；滑套322，套设于所述螺杆321上，所述滑套322连接所述模拟隔热屏200；电机323，驱动所述螺杆321旋转，所述螺杆321带动所述滑套322沿所述螺杆321延伸方向移动，所述滑套322带动所述模拟隔热屏200沿所述导杆310移动。

本实施例中，所述驱动单元320还包括：紧固件324，连接所述滑套322与所述模拟隔热屏200。

本实施例中，所述紧固件324与所述模拟隔热屏200可拆卸连接，便于更换所述模拟隔热屏200。

本实施例中，所述驱动单元320设置于所述底座600上。所述螺杆321沿竖直方向延伸。

本实施例中，所述间隙检查装置还包括：控制单元700，适于根据获取的所述模拟隔热屏200与所述待检测单晶叶片模壳100间隙值，通过所述高度调节机构300控制所述模拟隔热屏200的上下位置。

所述控制单元700便于实现控制操作自动化，提高操作精准度及操作效率。

本实施例中，所述控制单元700控制所述电机323的启停。

本实施例中，所述控制单元700不仅对所述距离传感器400检测的间隙值进行信号读取，而且还进行数据储存，便于将实时检测的间隙值作为所述模拟隔热屏200高度的函数，同预设的标准函数曲线进行比对，方便判断所述待检测单晶叶片模壳100是否符合拉晶要求。

其中，所述控制单元700可通过采集所述电机323的转速、运转时间以及所述螺杆321的螺距值，计算获得所述模拟隔热屏200升降高度，进而获取所述模拟隔热屏200高度值。

在其他实施例中，还可以通过设置距离感应器，检测所述模拟隔热屏200与底座600表面的距离。所述控制单元700通过接收所述距离感应器发送的距离检测值，获取所述模拟隔热屏200高度值。

本实施例中，所述控制单元700还适于控制所述距离传感器400在所述待检测单晶叶片模壳100的关键区域的检测频率高于其他位置区域的检测频率。

所述间隙检查装置还包括：报警器，当获取的所述模拟隔热屏200与所述待检测单晶叶片模壳100间隙值达到预警值范围内，所述报警器发出警示提示。

所述间隙检查装置的使用过程中，首先，所述控制单元700启动所述电机323，所述电机323旋转所述螺杆321，将所述滑套322抬升至预设起始位置。然后，操作人员根据待检测单晶叶片模壳100的叶片零件号，选择所述模拟隔热屏200，并通过所述紧固件324将所述模拟隔热屏200与所述滑套322间相固定。接着，操作人员将所述待检测单晶叶片模壳100固定于底座600上。待准备完毕后，所述控制单元700启动所述电机323，所述电机323旋转所述螺杆321，通过所述滑套322和所述紧固件324缓慢降低所述模拟隔热屏200的高度。在此过程中，所述距离传感器400连续采集所述模拟隔热屏200与所述待检测单晶叶片模壳100的间隙值。所述控制单元700采集、显示并记录所述距离传感器400检测的间隙值。所述控制单元700将实时检测的间隙值作为所述模拟隔热屏200高度的函数，同预设的标准函数曲线进行比对，以得出所述待检测单晶叶片模壳100是否符合拉晶要求的结论。

待操作结束后，所述控制单元700启动所述电机323，所述电机323旋转所述螺杆321，通过所述滑套322和所述紧固件324，将所述模拟隔热屏200抬升至起始位置，以备下一个待检测单晶叶片模壳100的测量。

参考图1，本发明提供一种间隙检查方法，包括：提供所述单晶叶片模壳间隙检查装置；提供待检测单晶叶片模壳100，将所述待检测单晶叶片模壳100通过底部的底盘500定位于所述底座600上；通过所述高度调节机构300带动所述模拟隔热屏200沿着所述待检测单晶叶片模壳100的上下位置移动；通过所述距离传感器400检测所述模拟隔热屏200与所述待检测单晶叶片模壳100间隙大小。

本实施例中，所述模拟隔热屏200的起始位置位于所述待检测单晶叶片模壳100的上端或者底部，通过所述高度调节机构300将所述模拟隔热屏200从待检测单晶叶片模壳100的一端以移动速度移动到另外一端。

本实施例中，所述模拟隔热屏200在所述待检测单晶叶片模壳100的关键区域的移动速度为1mm/min～10mm/min，在其他非关键区域的移动速度为10mm/min-100mm/min，以增加所述模拟隔热屏200在待检测单晶叶片模壳100的关键区域的检测频率和准确性。

所述间隙检查方法还包括：提供控制单元700，所述控制单元700适于控制所述距离传感器400在所述待检测单晶叶片模壳100的关键区域的检测频率高于其他位置区域的检测频率。其中，关键区域例如叶片缘板边角处或者进排气边等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种单晶叶片模壳间隙检查装置，适于预先检测待检测单晶叶片模壳与模拟隔热屏之间的间隙，其特征在于，包括：

模拟隔热屏，中间设计有通道允许待检测单晶叶片模壳通过；

高度调节机构，适于带动所述模拟隔热屏沿着所述待检测单晶叶片模壳的上下位置移动；

距离传感器，适于检测所述模拟隔热屏与所述待检测单晶叶片模壳间隙大小；

底座，适于对待检测单晶叶片模壳进行支撑和定位。

2.如权利要求1所述的单晶叶片模壳间隙检查装置，其特征在于，所述距离传感器设置于所述模拟隔热屏上或者所述模拟隔热屏内部。

3.如权利要求2所述的单晶叶片模壳间隙检查装置，其特征在于，所述距离传感器的数量为1个或多个。

4.如权利要求1所述的单晶叶片模壳间隙检查装置，其特征在于，所述高度调节机构包括：

导杆，所述模拟隔热屏套设于所述导杆上；

驱动单元，适于驱动所述模拟隔热屏沿所述导杆移动。

5.如权利要求4所述的单晶叶片模壳间隙检查装置，其特征在于，所述驱动单元包括：

螺杆；

滑套，套设于所述螺杆上，所述滑套连接所述模拟隔热屏；

电机，驱动所述螺杆旋转，所述螺杆带动所述滑套沿所述螺杆延伸方向移动，所述滑套带动所述模拟隔热屏沿所述导杆移动。

6.如权利要求1所述的单晶叶片模壳间隙检查装置，其特征在于，还包括：

控制单元，适于根据获取的所述模拟隔热屏与所述待检测单晶叶片模壳间隙值，通过所述高度调节机构控制所述模拟隔热屏的上下位置。

7.如权利要求6所述的单晶叶片模壳间隙检查装置，其特征在于，还包括：

报警器，当获取的所述模拟隔热屏与所述待检测单晶叶片模壳间隙值达到预警值范围内，所述报警器发出警示提示。

8.如权利要求1所述的单晶叶片模壳间隙检查装置，其特征在于，所述模拟隔热屏的材料为铝合金或者工程塑料。

9.如权利要求5所述的单晶叶片模壳间隙检查装置，其特征在于，所述驱动单元还包括：

紧固件，连接所述滑套与所述模拟隔热屏，所述紧固件与所述模拟隔热屏可拆卸连接。

10.一种间隙检查方法，其特征在于，包括：

提供如权利要求1-9任一项所述的单晶叶片模壳间隙检查装置；

提供待检测单晶叶片模壳，将所述待检测单晶叶片模壳通过底部的底盘定位于所述底座上；

通过所述高度调节机构带动所述模拟隔热屏沿着所述待检测单晶叶片模壳的上下位置移动；

通过所述距离传感器检测所述模拟隔热屏与所述待检测单晶叶片模壳间隙大小。

Images