一種確定空心葉片冷卻介質流量的試驗方法與流程

本發明屬于高溫透平空心葉片的試驗技術，具體涉及一種確定該空心葉片冷卻介質流量的試驗方法。

背景技術：

高溫透平(渦輪)空心葉片是地面燃氣輪機和航空發動機的核心部件，要通入冷卻介質進行冷卻，冷卻介質進口設在葉根底面上，該進口焊接有節流孔板，由節流孔板的通流面積來限定冷卻介質流量，使葉片的工作溫度穩定在設計值。

在渦輪機設計、試制過程中，需要確定空心葉片冷卻介質流量，理論計算只能得到粗略值，還需模擬葉片工況，通過試驗手段才能獲得冷卻介質流量的精確值。目前試驗的具體方法是，將節流孔板焊接在空心葉片的葉根底面，向葉片內通入冷卻介質，利用節流孔板測量冷卻介質流量，并測量該流量所對應的葉片工作溫度，與設計的溫度值對比，若不符，則割下節流孔板，修改其通流面積，重新焊接，再次測量、對比，如此反復，直至葉片工作溫度符合設計值，此時，節流孔板的通流面積就被精確地確定了，換句話說，冷卻介質流量就被精確地確定了。

問題在于，上述試驗中，修改孔板通流面積的次數通常很多，焊接、切割孔板費工費時，致使試驗工期很長。并且，頻繁地反復焊接、切割，還會對葉片和孔板造成損傷、變形，導致試驗數據精度下降。

技術實現要素：

針對以上問題，本發明提供一種確定該空心葉片冷卻介質流量的試驗方法，其節流孔板采用裝配結構，便于拆裝，從而節省試驗時間，提高試驗工效，并防止損傷孔板和葉根，避免其變形導致實驗數據精度下降。其技術解決方案是：

一種確定空心葉片冷卻介質流量的試驗方法，包括如下步驟：

（1）、準備步驟

制造一只空心葉片、一個試驗用葉輪、一副節流孔板、一個鎖鍵，所述空心葉片通過其葉根裝配在試驗用葉輪的輪槽內；所述空心葉片的葉根有冷卻介質進口，葉根底面上有水平布置的節流孔板裝配槽和豎直布置的鎖鍵裝配槽，所述節流孔板、鎖鍵分別裝配在各自的裝配槽內，由鎖鍵將節流孔板限位鎖定；所述試驗用葉輪具有冷卻介質輸入通道，對應空心葉片的冷卻介質進口;

（2）、試驗步驟

模擬空心葉片工況，向空心葉片通入冷卻介質，利用節流孔板測量冷卻介質流量，并測量該流量所對應的葉片工作溫度，與設計的溫度值對比，若不符，則拆下節流孔板，修改其通流面積，重新裝配，再次測量、對比，如此反復，直至葉片工作溫度符合設計值。

所述葉根底面的孔板裝配槽是軸向水平開口槽，開口位于葉根的一側，作為節流孔板的裝入口；所述鎖鍵裝配槽是徑向豎直開口槽，槽口在下，鎖鍵由下向上裝進其裝配槽內；裝配后，鎖鍵的左端面正好與孔板的右端面對齊接觸，節流孔板被鎖鍵限位鎖定；裝配具體步驟是:

A、先把孔板裝入其裝配槽內；

B、再把葉片的葉根連同孔板一起推進葉輪的輪槽，不推到位，留出鎖鍵的安裝操作空間；

C、將鎖鍵裝進其裝配槽內；

D、繼續把試驗用葉片的葉根連同孔板、鎖鍵一并推進葉輪的輪槽，直至到位；

拆卸步驟與上述步驟相反。

作為優選，所述孔板的底面有一對等高凸臺，布置在孔板的軸向中分線上，左凸臺的左端面與孔板的左端面齊平，右凸臺的右端面與孔板的右端面齊平，當孔板裝配到位后，通過其凸臺坐落在輪槽內；所述鎖鍵裝配槽是徑向豎直開口槽，槽口在下，鎖鍵由下向上裝進其裝配槽內；當鎖鍵裝配到位后，其左端面與孔板的右端面對齊接觸，將孔板限位鎖定，使孔板不會從輪槽中竄出，并將孔板裝配槽的開口封堵，起密封作用，避免冷卻介質從孔板裝配槽的開口泄出。

作為優選，所述孔板的底面上有一個凸臺，位于節流孔板的軸向中分線上，凸臺的左端面與孔板的左端面齊平；所述鎖鍵的左端面底部有一左伸凸臺，該左伸凸臺的豎直高度等于節流孔板上的凸臺高度，所述孔板的右部底面坐落在鎖鍵的凸臺上；所述孔板、鎖鍵組合后，通過它們的凸臺坐落在葉輪輪槽內；所述鎖鍵裝配槽是徑向豎直開口槽，槽口在下，鎖鍵由下向上裝進其裝配槽內；當鎖鍵裝配到位后，其左端面與孔板的右端面對齊接觸，將孔板限位鎖定，使孔板不會從輪槽中竄出，并將孔板裝配槽的開口封堵，起密封作用，避免冷卻介質從孔板裝配槽的開口泄出。

所述孔板與其裝配槽為軌槽配合結構，孔板的橫截面輪廓是上寬下窄的階梯結構或梯形結構，所述孔板裝配槽是與孔板適配的“T”形滑槽或燕尾滑槽；所述鎖鍵裝配槽是徑向豎直開口槽，槽口在下，鎖鍵由下向上裝進其裝配槽內，當鎖鍵裝配到位后，其左端面與孔板的右端面對齊接觸，將孔板限位鎖定，使孔板不會從輪槽中竄出，并將孔板裝配槽的開口封堵，起密封作用，避免冷卻介質從孔板裝配槽的開口泄出。

作為優選，所述孔板具有整體結構的主體和掛鉤，所述掛鉤從孔板主體的右端延伸而出，向上回形彎折；所述葉根底面設有孔板主體裝配槽和鎖鍵裝配槽，葉根右側面上設有孔板掛鉤裝配槽；所述孔板裝配槽是軸向水平開口槽，開口位于葉根的一側，孔板從開口側裝入其裝配槽內，與葉根裝入葉輪輪槽的方向一致；當孔板主體裝入其裝配槽時，孔板掛鉤也同步裝入掛鉤裝配槽，孔板通過其掛鉤懸掛在葉根上；所述鎖鍵裝配槽是徑向豎直開口槽，槽口在下，鎖鍵由下向上裝進其裝配槽內；當鎖鍵裝配到位后，其左端面與孔板的右端面接觸，將孔板限位鎖定，使孔板不會從輪槽中竄出，并將孔板裝配槽的開口封堵，起密封作用，避免冷卻介質從孔板裝配槽的開口泄出。

本發明的有益效果：

由于孔板采用裝配結構，拆裝方便，節省試驗時間，提高試驗工效，并避免了因反復焊接損傷孔板和葉根，導致其變形，確保實驗數據精確、真實可靠。

附圖說明

圖1是本發明實施例1的節流孔板配置結構圖，其中：

圖1-1是孔板的結構圖；

圖1-2 是鎖鍵結構圖；

圖1-3是葉根結構圖；

圖1-4至圖1-7是孔板、鎖鍵裝配過程示意圖。

圖2是本發明實施例2的節流孔板配置結構圖，其中：

圖2-1是孔板的結構圖；

圖2-2 是鎖鍵結構圖；

圖2-3葉根結構圖；

圖2-4至圖2-7是孔板、鎖鍵裝配過程示意圖。

圖3是本發明實施例3的節流孔板配置結構圖，其中：

圖3-1是孔板的結構圖；

圖3-2 是葉根結構圖；

圖3-3是鎖鍵結構圖；

圖3-4至圖3-7是孔板、鎖鍵裝配過程示意圖。

圖4是本發明實施例4的節流孔板配置結構圖，其中：

圖4-1是孔板的結構圖；

圖4-2 是葉根結構圖；

圖4-3是鎖鍵結構圖；

圖4-4至圖4-7是孔板、鎖鍵裝配過程示意圖。

具體實施方式

本發明確定空心葉片冷卻介質流量的試驗方法，包括如下步驟：

（1）、準備步驟

制造一只空心葉片、一個試驗用葉輪、一副節流孔板、一個鎖鍵，所述空心葉片通過其葉根裝配在試驗用葉輪的輪槽內；所述空心葉片的葉根有冷卻介質進口，葉根底面上有水平布置的節流孔板裝配槽和豎直布置的鎖鍵裝配槽，所述節流孔板、鎖鍵分別裝配在各自的裝配槽內，由鎖鍵將節流孔板限位鎖定；所述試驗用葉輪具有冷卻介質輸入通道，對應空心葉片的冷卻介質進口;

（2）、試驗步驟

模擬空心葉片工況，向空心葉片通入冷卻介質，利用節流孔板測量冷卻介質流量，并測量該流量所對應的葉片工作溫度，與設計的溫度值對比，若不符，則拆下節流孔板，修改其通流面積，重新裝配，再次測量、對比，如此反復，直至葉片工作溫度符合設計值。

所述葉根底面的孔板裝配槽是軸向水平開口槽，開口位于葉根的一側，作為節流孔板的裝入口；所述鎖鍵裝配槽是徑向豎直開口槽，槽口在下，鎖鍵由下向上裝進其裝配槽內；裝配后，鎖鍵的左端面正好與孔板的右端面對齊接觸，節流孔板被鎖鍵限位鎖定；裝配具體步驟是:

A、先把孔板裝入其裝配槽內；

B、再把葉片的葉根連同孔板一起推進葉輪的輪槽，不推到位，留出鎖鍵的安裝操作空間；

C、將鎖鍵裝進其裝配槽內；

D、繼續把葉片的葉根連同孔板、鎖鍵一并推進葉輪的輪槽，直至到位；

拆卸步驟與上述步驟相反。

在上述方案中，孔板的具體配置結構是靈活多樣的，舉例詳細說明如下。

實施例一

參見圖1-1、圖1-2、圖1-3、圖1-4至圖1-7：本發明的空心葉片冷卻介質節流孔板的配置結構，所述空心葉片通過其葉根3裝在葉輪4的輪槽中，所述輪槽具有冷卻介質輸入通道，所述空心葉片的冷卻介質入口設在葉根3底面，與輪槽的冷卻介質輸入通道相對應，在空心葉片的冷卻介質入口設有節流孔板1，用于限定冷卻介質流量。所述孔板1采用裝配方式配置在葉根3與輪槽的結合部，并采用鎖鍵2將孔板1限位鎖定；所述葉根3底面設有孔板裝配槽3-2和鎖鍵裝配槽3-1，所述孔板裝配槽3-2是軸向水平開口槽，開口位于葉根3的右側，孔板1從右向左裝入其裝配槽3-2內，與葉根3裝入輪槽的方向一致。所述孔板1的中央有節流孔1-1，孔板1底面有一對左右分布的凸臺1-2，布置在孔板的軸向中分線上，左凸臺的左端面與孔板的左端面齊平，右凸臺的右端面與孔板的右端面齊平，當孔板1裝配到位后，通過其凸臺1-2坐落在葉輪輪槽內；所述鎖鍵裝配槽3-1位于葉根3的右部，它的左壁面與孔板1的右端面齊平，該槽3-1是徑向豎直開口槽，槽口在下，鎖鍵2由下向上裝進其裝配槽3-1內；當鎖鍵2裝配到位后，其左端面與孔板1的右端面接觸，將孔板1限位鎖定，使孔板1不會從輪槽中竄出，并將孔板裝配槽3-2的開口封堵，起密封作用，避免冷卻介質從孔板裝配槽3-2的開口泄出。

上述空心葉片冷卻介質節流孔板的裝配方法，包括如下步驟：

A、先把孔板1裝入其裝配槽3-2內,如圖1-4所示；

B、再把葉片的葉根3連同孔板1一起從右向左推進葉輪4的輪槽，不推到位，留出鎖鍵2的安裝操作空間，如圖1-5所示；

C、將鎖鍵2裝進其裝配槽3-1內，如圖1-6所示；

D、繼續把試驗用葉片的葉根3連同節流孔板1、鎖鍵2一并推進葉輪4的輪槽，直至到位，如圖1-7所示。

拆卸步驟與上述步驟相反。

實施例二

參見圖2-1、圖2-2、圖2-3、圖2-4至圖2-7，本空心葉片冷卻介質節流孔板的配置結構，所述空心葉片通過其葉根3裝在葉輪4的輪槽中，所述葉輪4具有冷卻介質輸入通道，所述空心葉片的冷卻介質入口設在葉根底面，與葉輪4的冷卻介質輸入通道相對應，在空心葉片的冷卻介質入口設有節流孔板1，用于限定冷卻介質流量。所述孔板1采用裝配方式配置在葉根3與葉輪4輪槽的結合部，并采用鎖鍵2將孔板1限位鎖定。所述葉根3底面設有孔板裝配槽3-2和鎖鍵裝配槽3-1，所述孔板裝配槽3-2是軸向水平開口槽，開口位于葉根3的右側，孔板1從右向左裝入其裝配槽3-2內，與葉根3裝入葉輪4輪槽的方向一致；所述孔板1的中央有節流孔1-1，底面上有一個凸臺1-2，位于孔板1的軸向中分線上，凸臺1-2的左端面與孔板1的左端面齊平；所述鎖鍵2的左端面底部有一左伸凸臺2-1，該左伸凸臺2-1的豎直高度等于孔板1上的凸臺1-2高度，所述孔板1的右部底面坐落在鎖鍵2的凸臺2-1上；所述孔板1、鎖鍵2組合后，通過它們的凸臺1-2、2-1坐落在葉輪4的輪槽內；所述鎖鍵裝配槽3-1位于葉根3的右部，它的左壁面與孔板1的右端面齊平，該鎖鍵裝配槽3-1是徑向豎直開口槽，槽口在下，鎖鍵2由下向上裝進其裝配槽3-1內；當鎖鍵2裝配到位后，其左端面與孔板1的由端面接觸，將孔板1限位鎖定，使孔板1不會從葉輪4的輪槽中竄出，并將孔板裝配槽3-2的開口封堵，起密封作用，避免冷卻介質從孔板裝配槽3-2的開口泄出。

上述空心葉片冷卻介質節流孔板的裝配方法，包括如下步驟：

A、先把孔板1裝入其裝配槽3-2內，如圖2-4所示；

B、再把葉片的葉根3連同孔板1一起從右向左推進葉輪4的輪槽，不推到位，留出鎖鍵2的安裝操作空間，如圖2-5所示；

C、將鎖鍵2裝進其裝配槽3-1內，如圖2-6所示；

D、繼續把葉片的葉根3連同節流孔板1、鎖鍵2一并推進葉輪4的輪槽，直至到位，如圖2-7所示。

拆卸步驟與上述步驟相反。

實施例三

參見圖3-1、圖3-2、圖3-3、圖3-4至圖3-7，本空心葉片冷卻介質節流孔板的配置結構，所述空心葉片通過其葉根2裝在葉輪4的輪槽中，所述葉輪4具有冷卻介質輸入通道，所述空心葉片的冷卻介質入口設在葉根2的底面，與葉輪4的冷卻介質輸入通道相對應，在空心葉片的冷卻介質入口設有節流孔板1，用于限定冷卻介質流量。所述孔板1的中央有節流孔1-1，孔板1采用裝配方式配置在葉根2與葉輪4輪槽的結合部，并采用鎖鍵3將孔板1限位鎖定。所述葉根2的底面開有冷卻介質入口2-2、孔板裝配槽2-1、鎖鍵裝配槽2-3。所述孔板裝配槽2-1是軸向水平開口槽，開口位于葉根2的右側，孔板1從右向左裝入其裝配槽2-1內，與葉根2裝入葉輪4輪槽的方向一致；所述孔板1與其裝配槽2-1為軌槽配合結構，孔板1的橫截面輪廓是上寬下窄的階梯結構（也可是梯形結構），上部一對寬邊作為滑軌，所述孔板裝配槽2-1是與孔板滑軌適配的“T”形滑槽（或燕尾槽）；所述鎖鍵裝配槽2-3位于葉根2的右部，它的左壁面與孔板1的右端面齊平，該鎖鍵裝配槽2-3是徑向豎直開口槽，槽口在下，鎖鍵3由下向上裝進其裝配槽2-3內，當鎖鍵3裝配到位后，其左端面與孔板1的右端面接觸，將孔板1限位鎖定，使孔板1不會從葉輪4的輪槽中竄出，并將孔板裝配槽2-1的開口封堵，起密封作用，避免冷卻介質從孔板裝配槽2-1的開口泄出。

上述空心葉片冷卻介質節流孔板的裝配方法，包括步驟：

A、先把孔板1裝入其裝配槽內，如圖3-4所示；

B、再把葉片的葉根2連同孔板1一起從右向左推進葉輪4的輪槽，不推到位，留出鎖鍵3的安裝操作空間，如圖3-5所示；

C、將鎖鍵3裝進其裝配槽內，如圖3-6所示；

D、繼續把葉片的葉根2連同節流孔板1、鎖鍵3一并推進葉輪4的輪槽，直至到位，如圖3-7所示。

拆卸步驟與上述步驟相反。

實施例四

參見圖4-1、圖4-2、圖4-3、圖4-4至圖4-7，本空心葉片冷卻介質節流孔板的配置結構，所述空心葉片通過其葉根2裝在葉輪4的輪槽中，所述葉輪4具有冷卻介質輸入通道，所述空心葉片的冷卻介質入口2-2設在葉根2的底面，與葉輪的冷卻介質輸入通道相對應，在空心葉片的冷卻介質入口2-2設有節流孔板1，用于限定冷卻介質流量。所述孔板1采用裝配方式配置在葉根2與葉輪4輪槽的結合部，并采用鎖鍵3將孔板1限位鎖定。所述孔板1具有整體結構的主體和掛鉤1-2，孔板1的中央有節流孔1-1，所述掛鉤1-2從孔板1主體的右端延伸而出，向上回形彎折；所述葉根2的底面設有孔板主體裝配槽2-1和鎖鍵裝配槽2-3，葉根2右側面上設有孔板掛鉤裝配槽2-4，所述孔板主體裝配槽2-1是軸向水平開口槽，開口位于葉根2的右側，孔板1從右向左裝入其裝配槽2-1內，與葉根2裝入葉輪4的輪槽的方向一致；當孔板主體裝入其裝配槽2-1時，孔板掛鉤1-1也同步裝入其裝配槽2-4，孔板1通過其掛鉤1-2懸掛在葉根2上；所述鎖鍵裝配槽2-3位于葉根2的右部，它的左壁面與孔板1的右端面齊平，該鎖鍵裝配槽2-3是徑向豎直開口槽，槽口在下，鎖鍵3由下向上裝進其裝配槽2-3內；當鎖鍵3裝配到位后，其左端面與孔板1的右端面接觸，將孔板1限位鎖定，使孔板1不會從葉輪4的輪槽中竄出，并將孔板主體裝配槽2-1和孔板掛鉤裝配槽2-4的開口封堵，起密封作用，避免冷卻介質從孔板裝配槽的開口泄出。

上述空心葉片冷卻介質節流孔板的裝配方法，包括步驟：

A、先把孔板1裝入其裝配槽內2-1、2-4內，如圖4-4所示；

B、再把葉片的葉根2連同孔板1一起從右向左推進葉輪4的輪槽，不推到位，留出鎖鍵3的安裝操作空間，如圖4-5所示；

C、將鎖鍵3裝進其裝配槽2-3內，如圖4-6所示；

D、繼續把葉片的葉根2連同節流孔板1、鎖鍵3一并推進葉輪4的輪槽，直至到位，如圖4-7所示。

拆卸步驟與上述步驟相反。

上述實施例僅僅是為了說明本發明，而不是限制本發明，本發明的保護范圍由權利要求確定，依據本發明的基本思想，還可以設計出更多的孔板配置結構，依據本發明的基本思想所做的任何結構改變，都在本發明的保護范圍內。