CN116124381A - 一种压气机可调机构气密试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种压气机可调机构气密试验装置及方法，属于压气机试验技术领域，装置包括集气筒和与集气筒顶部密封连接的盖板，盖板的中间区域设有用于安装可调叶片的第一通孔，第一通孔的形状与可调叶片在机匣上的叶片安装孔的形状一致，可调叶片通过可调机构结构件与第一通孔密封连接，可调叶片置于集气筒内；集气筒的底部连接有压缩空气源，压缩空气源与集气筒底部之间连接有调节空气压强的阀门；集气筒的底部还连接有空气压强测量机构。通过本申请的处理方案，可以定量测量机匣上可调叶片结构气密性，具有通用性，成本低，试验操作简单。

Description

一种压气机可调机构气密试验装置及方法

技术领域

本申请涉及压气机试验技术领域，尤其涉及一种压气机可调机构气密试验装置及方法。

背景技术

为了提高压气机部分转速性能，拓宽压气机稳定工作范围，通常将前几级静子设置为角度可调结构。为了实现这一功能，可调叶片与静子机匣之间就必然存在间隙。近年来，设计者为了追求更高的压气机效率和裕度，压气机的可调级数也逐渐增多，由最开始的仅入口导叶可调，到目前有些压气机前7级均可调。压气机内空气压强是逐级增加的，压强越高，叶片与机匣之间的间隙就越容易发生漏气。可调叶片漏气会导致压气机后面级流量偏小，轻则造成压气机效率下降，重则可能会使得压气机裕度减小发生喘振，而且由于流量减小，燃气轮机实际输出功率也会下降。因此，对于多级可调的压气机，有必要对可调叶片与机匣连接结构的气密性进行试验。

目前多数压气机仅对机匣自身进行气密试验，试验时用工装将机匣上的孔完全堵住，首先试验结果并不能说明在安装上可调叶片后的密封性能，其次对于多级可调的机匣，机匣上安装孔有几百个，堵孔操作较为繁琐，要保证每个孔都密封好难度很大。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供一种压气机可调机构气密试验装置及方法，至少部分解决现有技术中不能检测可调机构与机匣连接结构气密性等问题。

第一方面，本申请实施例提供一种压气机可调机构气密试验装置，所述装置包括集气筒和与所述集气筒顶部密封连接的盖板，所述盖板的中间区域设有用于安装可调叶片的第一通孔，所述第一通孔的形状与所述可调叶片在机匣上的叶片安装孔的形状一致，所述可调叶片通过可调机构结构件与所述第一通孔密封连接，所述可调叶片置于所述集气筒内；所述集气筒的底部连接有压缩空气源，所述压缩空气源与所述集气筒底部之间连接有调节空气压强的阀门；所述集气筒的底部还连接有空气压强测量机构。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述集气筒与所述盖板之间通过密封垫进行密封，所述集气筒与所述盖板通过螺栓进行连接。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述集气筒的侧壁上设有螺纹孔，所述盖板上设有与所述螺纹孔相对应的第二通孔，所述密封垫上设有与所述螺纹孔相对应的第三通孔，所述螺栓通过所述第二通孔和所述第三通孔与所述螺纹孔配合连接。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述螺纹孔在所述集气筒的侧壁上均匀分布，且所述螺纹孔的个数大于等于8个，所述螺纹孔的深度为22-30mm。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述第二通孔的尺寸比对应的所述螺栓螺纹的大径大0.5mm。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述螺栓长度为L，所述盖板和所述密封垫的总厚度为H，10mm<L-H<20mm。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述集气筒的壁厚为10-20mm，所述集气筒的顶部的平面粗糙度在Ra1.6以下，所述集气筒的顶部的加工平面度不大于0.02。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述集气筒设置为金属圆筒结构，所述盖板设置为圆形金属板结构；所述盖板各个面的粗糙度至少为Ra1.6，且所述盖板各个面不包括外圆柱面；所述盖板的平面的平面度均小于0.02；所述盖板的内圆柱面跳动不大于0.02。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述空气压强测量机构设置为气压表，所述压缩空气源设置为空压机。

第二方面，本申请实施例还提供一种采用如第一方面任一实施例所述的压气机可调机构气密试验装置的试验方法，所述试验方法包括：

步骤1、将任一级可调叶片和与可调叶片对应的可调机构结构件安装于盖板上；

步骤2、使阀门处于关闭状态，将压缩空气源的压强调到当前可调叶片试验所需的压强P0；

步骤3、将空气压强测量机构安装在集气筒的底部，将空盖板密封连接在集气筒的顶部，空盖板上无第一通孔；

步骤4、打开阀门，观察空气压强测量机构的压强值，当压强值稳定后并记录此时的压强P1；

步骤5、关闭阀门，取下空盖板，更换为步骤1中连接好的盖板；

步骤6、打开阀门，转动可调叶片，观察空气压强测量机构的压强值，当压强值稳定后并记录此时的压强P2；若P1＝P2，则压气机可调机构不漏气，若P2<P1，则压气机可调机构漏气，漏气量δP＝P2-P1；

步骤7、重复步骤1至步骤6，对其他级可调叶片进行试验，统计每个可调叶片的漏气量δP。

有益效果

本申请实施例中的压气机可调机构气密试验装置及方法，可以定量测量机匣上可调叶片结构气密性，在设计阶段，该试验装置可以起到对结构气密性验证作用。在压气机使用阶段，采用该试验装置，还可以起来排查故障的作用。

该发明装置具有通用性，对各类可调叶片均适用；适用于多级压气机，对不同叶片试验，仅需要加工不同类型的盖板即可，因此成本低，且试验操作简单。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为根据本发明一实施例的压气机可调机构气密试验装置的结构图；

图2为图1中的Ⅰ处放大图；

图3为根据本发明一实施例的压气机可调机构气密试验装置的盖板结构图；

图4为根据本发明一实施例的压气机可调机构气密试验装置的空盖板结构图。

图中：1、集气筒；2、可调叶片；3、盖板；4、第一非金属垫圈；5、第二非金属垫圈；6、金属垫片；7、摇臂；8、套筒；9、螺母；10、螺栓；11、压缩空气源；12、阀门；13、气压表。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

第一方面，本申请实施例提供一种压气机可调机构气密试验装置，下面参照图1-4进行详细描述。

参照图1-3，压气机可调机构气密试验装置包括集气筒1和与集气筒1顶部密封连接的盖板3，盖板3的中间区域设有用于安装可调叶片2的第一通孔，第一通孔的形状与可调叶片2在机匣上的叶片安装孔的形状一致，可调叶片2通过可调机构结构件与第一通孔密封连接，可调叶片2置于集气筒1内；集气筒1的底部连接有压缩空气源11，压缩空气源11与集气筒1底部之间连接有调节空气压强的阀门12；集气筒1的底部还连接有空气压强测量机构。

对于可调叶片2，本实施例中列出一种结构形式，参照图2，可调叶片2的一端带轴颈或者两端带轴颈，中间是叶身，通常是钛合金或者高温合金材质，锻造和机械加工方式制造。可调叶片2安装在盖板3的第一通孔内，安装结构需要与可调叶片2在实际机匣上的结构形式一致，图2只给出了一种结构形式，这种结构除了可调叶片2和盖板3，还包括了可调机构结构件，本实施例中的可调机构结构件包括第一非金属垫圈4、第二非金属垫圈5、金属垫片6、摇臂7、套筒8和螺母9，具体结构参照图2。可调机构结构件为可调叶片2连接的附属件，这些结构件仅针对图2这种可调结构的连接，其余可调叶片2结构，可以有不同的附属件，只要与其实际机匣结构一致即可。

在本实施例中，集气筒1设置为金属圆筒结构，盖板3设置为圆形金属板结构，集气筒1的底部设有两个孔，其中一个孔用于连接进气管，进气管通过阀门12与压缩空气源11连接，另一个孔用于安装空气压强测量机构。集气筒1的壁厚为10-20mm，集气筒1的顶部的平面粗糙度在Ra1.6以下，集气筒1的顶部的加工平面度不大于0.02。集气筒1直径和高度要以能容纳所有试验叶片为准。材料优选不锈钢，制造优选锻造和机械加工。

优选的，集气筒1的壁厚为10mm。

进一步的，盖板3上的第一通孔的形式要与真实机匣上叶片安装孔一致，因此，试验时，每一级可调叶片2对应一种盖板3，加工时可在盖板3上面标印对应的级数，例如1级叶片的盖板3就标印“1级”，依次类推。不同级盖板3仅中间的第一通孔的尺寸不同，其余尺寸相同。盖板3各个面的粗糙度至少为Ra1.6，且盖板3各个面不包括外圆柱面；盖板3的平面的平面度均小于0.02；盖板3的内圆柱面跳动不大于0.02。

进一步的，集气筒1与盖板3之间通过密封垫进行密封，集气筒1与盖板3通过螺栓10进行连接。优选的，密封垫为橡胶密封垫。

在一个具体的实施例中，集气筒1的侧壁上设有螺纹孔，盖板3上设有与螺纹孔相对应的第二通孔，密封垫上设有与螺纹孔相对应的第三通孔，螺栓10通过第二通孔和第三通孔与螺纹孔配合连接。

进一步的，螺纹孔在集气筒1的侧壁上均匀分布，且螺纹孔的个数大于等于8个，螺纹孔的深度为22-30mm。优选的，螺纹孔的深度为22mm。

在组装盖板3和集气筒1时，用螺栓10连接集气筒11和盖板33，连接时，在盖板3与集气筒1结合面加橡胶密封垫(图2所示)，防止试验时接缝处漏气。集气筒1、密封垫和盖板3上的安装螺栓10的孔径向和角向位置均相同。

在一个具体实施例中，盖板3边缘有均布的第二通孔，第二通孔大尺寸要比对应螺栓10螺纹的大径大0.5mm，第二通孔的位置和集气筒11上面的螺纹孔位相同。

在选用螺栓10时，螺栓10长度为L，盖板3和密封垫的总厚度为H，10mm<L-H<20mm。

根据本申请实施例的一种具体实现方式，空气压强测量机构设置为气压表13，量程需要稍微高出试验过程中最高压强；压缩空气源11设置为空压机，为试验提供一定压强的稳定的气源，气源提供空气的压强应当高于试验叶片实际工作中最高压强。并且可以调节，从而满足不同级叶片的试验要求；阀门12选择市面上常用的阀门12。

第二方面，本申请实施例还提供一种采用如第一方面任一实施例的压气机可调机构气密试验装置的试验方法，试验方法包括：

步骤1、将任一级可调叶片2和与可调叶片2对应的可调机构结构件安装于对应的盖板3上，例如从第1级可调叶片2开始试验；

步骤2、将压缩空气源11的空气通过管路连接阀门12，阀门12另外一端连接在集气筒1底部对应孔内，使阀门12处于关闭状态，将压缩空气源11的压强调到当前可调叶片2试验所需的压强P0；

步骤3、将空气压强测量机构安装在集气筒1的底部对应的孔内，即安装气压表13，将空盖板3和密封垫连接在集气筒1的顶部，空盖板3上无第一通孔，空盖板3的结构参照图4；

步骤4、确认所有零件均连接好后，打开阀门12，观察气压表13的压强值，读数会从0开始先升高，然后稳定在一个值附近，当压强值稳定后并记录此时的压强P1；

步骤5、关闭阀门12，取下空盖板3，更换为步骤1中连接好的盖板3；

步骤6、打开阀门12，左右转动可调叶片2，观察气压表13的压强值，当压强值稳定后并记录此时的压强P2；若P1＝P2，则压气机可调机构不漏气，若P2<P1，则压气机可调机构漏气，漏气量δP＝P2-P1；

步骤7、拆下1级盖板3，重复步骤1至步骤6，对其他级可调叶片2进行试验，即可统计每个可调叶片2的漏气量δP。

本发明提供的实施例，可以定量测量机匣上可调叶片结构气密性，在设计阶段，该试验装置可以起到对结构气密性验证作用。在压气机使用阶段，采用该试验装置，还可以起来排查故障的作用。该发明装置具有通用性，对各类可调叶片均适用。适用于多级压气机，对不同叶片试验，仅需要加工不同类型的盖板即可，因此成本低，且试验操作简单。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种压气机可调机构气密试验装置，其特征在于，所述装置包括集气筒和与所述集气筒顶部密封连接的盖板，所述盖板的中间区域设有用于安装可调叶片的第一通孔，所述第一通孔的形状与所述可调叶片在机匣上的叶片安装孔的形状一致，所述可调叶片通过可调机构结构件与所述第一通孔密封连接，所述可调叶片置于所述集气筒内；所述集气筒的底部连接有压缩空气源，所述压缩空气源与所述集气筒底部之间连接有调节空气压强的阀门；所述集气筒的底部还连接有空气压强测量机构。

2.根据权利要求1所述的压气机可调机构气密试验装置，其特征在于，所述集气筒与所述盖板之间通过密封垫进行密封，所述集气筒与所述盖板通过螺栓进行连接。

3.根据权利要求2所述的压气机可调机构气密试验装置，其特征在于，所述集气筒的侧壁上设有螺纹孔，所述盖板上设有与所述螺纹孔相对应的第二通孔，所述密封垫上设有与所述螺纹孔相对应的第三通孔，所述螺栓通过所述第二通孔和所述第三通孔与所述螺纹孔配合连接。

4.根据权利要求3所述的压气机可调机构气密试验装置，其特征在于，所述螺纹孔在所述集气筒的侧壁上均匀分布，且所述螺纹孔的个数大于等于8个，所述螺纹孔的深度为22-30mm。

5.根据权利要求3所述的压气机可调机构气密试验装置，其特征在于，所述第二通孔的尺寸比对应的所述螺栓螺纹的大径大0.5mm。

6.根据权利要求2所述的压气机可调机构气密试验装置，其特征在于，所述螺栓长度为L，所述盖板和所述密封垫的总厚度为H，10mm<L-H<20mm。

7.根据权利要求1所述的压气机可调机构气密试验装置，其特征在于，所述集气筒的壁厚为10-20mm，所述集气筒的顶部的平面粗糙度在Ra1.6以下，所述集气筒的顶部的加工平面度不大于0.02。

8.根据权利要求1所述的压气机可调机构气密试验装置，其特征在于，所述集气筒设置为金属圆筒结构，所述盖板设置为圆形金属板结构；所述盖板各个面的粗糙度至少为Ra1.6，且所述盖板各个面不包括外圆柱面；所述盖板的平面的平面度均小于0.02；所述盖板的内圆柱面跳动不大于0.02。

9.根据权利要求1所述的压气机可调机构气密试验装置，其特征在于，所述空气压强测量机构设置为气压表，所述压缩空气源设置为空压机。

10.一种采用如权利要求1-9任一项所述的压气机可调机构气密试验装置的试验方法，其特征在于，所述试验方法包括：

步骤1、将任一级可调叶片和与可调叶片对应的可调机构结构件安装于盖板上；

步骤2、使阀门处于关闭状态，将压缩空气源的压强调到当前可调叶片试验所需的压强P0；

步骤3、将空气压强测量机构安装在集气筒的底部，将空盖板密封连接在集气筒的顶部，空盖板上无第一通孔；

步骤4、打开阀门，观察空气压强测量机构的压强值，当压强值稳定后并记录此时的压强P1；

步骤5、关闭阀门，取下空盖板，更换为步骤1中连接好的盖板；

步骤6、打开阀门，转动可调叶片，观察空气压强测量机构的压强值，当压强值稳定后并记录此时的压强P2；若P1＝P2，则压气机可调机构不漏气，若P2<P1，则压气机可调机构漏气，漏气量δP＝P2-P1；

步骤7、重复步骤1至步骤6，对其他级可调叶片进行试验，统计每个可调叶片的漏气量δP。

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