Герметизирующая головка установки для пневматических испытаний детали турбомашины летательного аппарата - RU2533928C2

Чертежи

Показать все 14 чертежа(ей)

Описание

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится, в общем, к области установок, выполняющих пневматические испытания деталей турбомашины летательного аппарата, имеющих контур течения газового потока.

Точнее, изобретение касается герметизирующей головки, которой снабжен этот тип установки; эта головка, также называемая головкой сопряжения испытательного стенда с испытуемой деталью, предназначена для герметичного контакта с испытуемой деталью для нагнетания газового потока в ее контур течения.

Тип выполняемого пневматического испытания может быть различным и касаться, например, измерения величины утечек через испытуемую деталь, например, величины утечек через полую направляющую лопатку турбины.

СОСТОЯНИЕ ИЗВЕСТНОГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ

Такая испытательная установка содержит обычно неподвижный стенд и держатель, на котором установлена испытуемая деталь, а также одну или несколько герметизирующих головок, предназначенных для вхождения в контакт с деталью, соответственно напротив отверстий последних, для подачи газовых потоков для выполнения испытаний.

Обычно каждая герметизирующая головка установлена на поршне силового цилиндра таким образом, чтобы иметь возможность перемещаться и поворачиваться/наклоняться по оси поршня в направлении его соответствующего отверстия. Выравнивание между герметизирующим элементом головки и отверстием испытуемой детали обычно гарантирует достаточную герметичность для циркуляции газового потока, выходящего из головки и входящего в отверстие детали.

Однако такое выравнивание может оказаться трудным получить и сохранить, в частности, из-за возможного смещения испытуемой детали, так как обычно предусмотрено, что оператор контролирует хорошую стыковку головки с деталью перед началом операции испытания. Это значительно замедляет способ испытаний, при том, что такие стыковки должны осуществляться часто.

Кроме того, герметичная природа стыковки может быть затруднена для визуального определения оператором. Таким образом, незначительная ошибка выравнивания между герметизирующим элементом и отверстием детали может ускользнуть при визуальном контроле оператором со значительными последствиями для выполняемых измерений.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Целью изобретения, таким образом, является устранение, по меньшей мере, частичное, указанных выше недостатков устройств из известного уровня техники.

Для этого, прежде всего, объектом изобретения является герметизирующая головка для установки, предназначенная для выполнения пневматических испытаний на детали турбомашины летательного аппарата, содержащей контур течения газового потока, при этом упомянутая головка содержит герметизирующий элемент, располагаемый на закрытой линии и пересекаемый внутри проходом для течения газового потока, причем упомянутый герметизирующий элемент имеет герметизирующую поверхность, предназначенную для вхождения в контакт с испытуемой деталью на уровне отверстия последней, предназначенного для питания упомянутым газовым потоком.

В соответствии с изобретением герметизирующая головка содержит, кроме того, средства центрирования герметизирующего элемента относительно упомянутого отверстия испытуемой детали, при этом упомянутые средства центрирования жестко соединены с этим элементом, выступают вперед от упомянутой герметизирующей поверхности внешней частью, окружающей эти средства центрирования.

Таким образом, это техническое решение предлагает изобретательное присоединение средств центрирования герметизирующего элемента, предназначенных для проникания в отверстие испытуемой детали для обеспечения эффективного выравнивания этих двух элементов, гарантирующего герметичную стыковку. Другими словами, средства центрирования выполнены таким образом, что их посадочное место внутри отверстия детали гарантирует удовлетворительное позиционирование внешней части герметизирующей поверхности вокруг отверстия. Таким образом, упрощается, даже отменяется, визуальный контроль оператором и уменьшаются до нуля риски получения негерметичной стыковки. Выполняемые пневматические испытания могут, таким образом, выполняться быстрее с получением, кроме того, надлежащих результатов из-за отсутствия утечки между отверстием детали и герметизирующей поверхностью головки на уровне их соединения.

Кроме того, специфической особенностью настоящего изобретения является воспроизводимость, сравнимая с требованиями, предъявляемыми к частичной или полной автоматизации установки для испытаний, снабженной такими головками. Следовательно, предпочтительно предусматривается такая автоматизация.

Предпочтительно, герметизирующая головка содержит также перфорированное основание, а также средства соединения между упомянутым перфорированным основанием и герметизирующим элементом, при этом упомянутая головка предназначена для обеспечения циркуляции потока воздуха, от задней части к передней, через, последовательно, перфорированное основание, средства соединения и упомянутый проход, определяемый герметизирующим элементом.

В данном случае упомянутые средства соединения, предпочтительно, предназначены для обеспечения отклонения упомянутых средств центрирования относительно упомянутого перфорированного основания. Эти средства обеспечивают, таким образом, самоцентрирование герметизирующего элемента относительно его соответствующего отверстия, выполненного на испытуемой детали. Кроме того, можно представить себе другие конфигурации для получения самоцентрирования герметизирующего элемента, которые позволяют отклонять совокупность инструментов, несущую герметизирующую головку, относительно испытуемой детали.

Предпочтительно, для обеспечения упомянутого отклонения средства соединения выполнены, например, в форме полой эластичной детали, например, детали вращения, предназначенной для пропускания газового потока и принимающей, например, форму сильфона. Такой сильфон, действительно, хорошо подходит для обеспечения отклонения герметизирующего элемента в процессе его самоцентрирования, придавая ему достаточную механическую жесткость для обеспечения соединения этого элемента с перфорированным основанием головки.

Предпочтительно, упомянутые средства центрирования содержат один или множество стержней центрирования, например, один, два, три или четыре в зависимости от формы отверстия, в которое они должны войти. Обычно стержни выполнены таким образом, чтобы создать как можно меньше помех потоку, входящему в испытуемую деталь.

Предпочтительно, упомянутые средства центрирования установлены съемно на упомянутом герметизирующем элементе для облегчения их замены в случае износа.

Объектом изобретения является также инструмент для установки, предназначенный для обеспечения пневматических испытаний на детали турбомашины летательного аппарата, имеющей контур течения газового потока, при этом упомянутый инструмент содержит герметизирующую головку, такую, как упомянута выше, а также успокоительную камеру газового потока, предназначенную для питания газовым потоком упомянутой герметизирующей головки и установленную на последней.

Предпочтительно, этот инструмент содержит, кроме того, силовой цилиндр, поршень которого несет упомянутую успокоительную камеру.

Объектом изобретения является также установка, предназначенная для осуществления пневматических испытаний на детали турбомашины летательного аппарата, имеющей контур течения газового потока, содержащая, по меньшей мере, инструмент, такой, как описан выше, и, предпочтительно, столько инструментов, сколько и отверстий, питаемых одновременно газовым потоком.

Наконец, объектом изобретения является способ осуществления пневматического испытания на детали турбомашины летательного аппарата, имеющей контур течения газового потока, с помощью герметизирующей головки, такой, как описана выше, при этом упомянутый способ содержит следующие этапы:

- перемещение герметизирующей головки в направлении испытуемой детали так, чтобы ее средства центрирования вошли в отверстие этой детали, причем перемещение продолжается до установления герметичного контакта между упомянутой герметизирующей поверхностью и испытуемой деталью;

- нагнетание газового потока в упомянутое отверстие испытуемой детали через упомянутую герметизирующую головку и

- осуществление измерений газового потока.

Другие преимущества и признаки изобретения станут очевидны при чтении нижеследующего подробного, не являющегося ограничительным, описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Это описание выполнено со ссылкой на чертежи, на которых:

- фиг. 1 схематично изображает вид сверху установки для проведения пневматических испытаний на детали турбомашины летательного аппарата, причем установка представлена в виде предпочтительного варианта осуществления настоящего изобретения;

- фиг. 2 изображает вид в разрезе по линии II-II на фиг. 1, изображающий герметизирующую головку, которой снабжена установка;

- фиг. 2а изображает вид, подобный виду, изображенному на фиг. 2, с герметизирующей головкой, выполненной в форме первого варианта осуществления;

- фиг. 2b изображает вид, подобный виду, изображенному на фиг. 2, с герметизирующей головкой, выполненной в форме второго варианта осуществления;

- фиг. 2b' изображает вид в разрезе по линии IIb'-IIb' на фиг. 2b;

- фиг. 3 изображает вид в разрезе по линии III-III по фиг.1;

- фиг. 4а и 4b схематично изображают перемещение герметизирующей головки в направлении испытуемой детали с самоцентрированием герметизирующего элемента;

- фиг. 5 изображает более детально вид в перспективе герметизирующей головки;

- фиг. 6а изображает вид в продольном разрезе головки, изображенной на фиг. 5, при этом головка находится в нерабочем положении;

- фиг. 6b изображает вид, подобный виду, представленному на фиг. 6а, после самоцентрирования герметизирующего элемента;

- фиг. 7а изображает вид в разрезе герметизирующей головки в нерабочем положении по варианту осуществления изобретения;

- фиг. 7b изображает вид, подобный виду, представленному на фиг. 7а, после самоцентрирования герметизирующего элемента;

- фиг. 8а изображает вид в разрезе герметизирующей головки, выполненной по другому варианту осуществления в нерабочем положении; и

- фиг. 8b изображает вид, подобный виду, представленному на фиг. 8а, после самоцентрирования герметизирующего элемента.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВОПЛОЩЕНИЙ

Прежде всего, на фиг. 1 изображена установка 1 для осуществления пневматических испытаний на детали 2 турбомашины летательного аппарата, содержащей контур течения газового потока, причем установка представляет собой предпочтительный вариант воплощения настоящего изобретения.

В данном случае испытуемая деталь 2 является, например, полой направляющей лопаткой, через которую при работе проходит поток воздуха, поступающий через один из ее радиальных краев и выходящий через отверстия (не изображенные), выполненные в ее задней кромке вдоль нее. Таким образом, установка 1 предназначена для определения величины утечки через направляющую лопатку 2, эта величина утечки должна быть точно определена испытанием, например, после ремонта лопатки.

Установка 1 содержит неподвижный стенд 4, который изображен только схематично и на котором неподвижно и съемно закреплена деталь 2 с помощью обозначенных на фиг. 1 позицией 6 классических средств крепления, известных специалистам. На этом стенде закреплен также инструмент 8, основной функцией которого является питание газовым потоком испытуемой детали 2, установленной на стенде. Следовательно, ясно, что если единственный инструмент 8 изображен на фиг. 1, установка может содержать их несколько, связанных одни с другими или независимых одни от других, при этом каждый предназначен для взаимодействия с конкретным отверстием детали 2, через которое должен нагнетаться газовый поток. Например, два инструмента 8 могут быть расположены с обеих сторон лопатки 2 так, чтобы одновременно нагнетать газовый поток через эти два противолежащих радиальных отверстия.

Инструмент 8 содержит силовой цилиндр 10, корпус 12 которого прикреплен к стенду 4, поршень 14 которого поступательно перемещается относительно его корпуса 12 в направлении его оси 16. Конец поршня 14 несет успокоительную камеру 16, в которую может быть введен газовый поток с помощью дополнительных средств питания 18, соединенных с этой камерой шлангом 20. В качестве примера, средства питания 18 могут принимать форму газового источника, размещенного со стороны стенда 4.

Кроме того, инструмент 8 содержит герметизирующую головку 22, которую несет неподвижно скрепленная и сообщающаяся с ней успокоительная камера 16. Для этого герметизирующая головка 22 содержит перфорированное основание 24, предназначенное для механического соединения на успокоительной камере 16, герметизирующий элемент/прокладка 26, а также средства соединения 28 между основанием 24 и герметизирующим элементом 26, опирающимся на испытуемую деталь 2.

С такой конфигурацией газовый поток циркулирует от задней части к передней последовательно через успокоительную камеру 16, перфорированное основание 24, средства соединения 28, герметизирующую прокладку 26 и поступает, наконец, в испытуемую деталь 2. Таким образом, получение искомой величины утечки заключается, например, в определении разности давления между двумя точками камеры 16, отнесенными одна от другой в направлении циркуляции газового потока, с помощью предназначенного для этого измерительного устройства 30.

На фиг. 1, 2 и 3 можно заметить, что герметизирующая прокладка 26 расположена по замкнутой линии 32, схематично представленной пунктирной линией на фиг. 2, эта прокладка ограничивает изнутри проход 34 газового потока, идущего в сторону испытуемой детали.

Одна из особенностей настоящего изобретения заключается в том, что герметизирующая головка 26 содержит, кроме того, средства центрирования герметизирующей прокладки относительно испытуемой детали, жестко соединенные с герметизирующей поверхностью 36, определяемой прокладкой и предназначенной для контакта с испытуемой деталью 2. В данном случае средства центрирования выполнены в виде нескольких стержней 38 центрирования, выступающих вперед, конец каждого из которых выполнен заостренным, утолщенным или обтекаемым для облегчения его введения в отверстие 40 испытуемой детали. Действительно, как это лучше видно на фиг. 1, стержни 38 центрирования предназначены для введения в отверстие 40, выполненное в детали 2, через которое циркулирует газовый поток, и примыкают к внутренней стенке этого отверстия 40.

Кроме того, герметизирующая поверхность 36 выполнена таким образом, что ее внешняя часть окружает средства 38 центрирования таким образом, что эта внешняя часть 44 опирается на деталь 2 вокруг отверстия 40, как схематично изображено на фиг. 3. Это позволяет обеспечивать прекрасную герметичность на уровне соединения между герметизирующей головкой 22 и испытуемой деталью 2. В этом предпочтительном варианте воплощения внешняя часть 44, окружающая выступающие стержни 38, соответствует целостности герметизирующей поверхности 36. Тем не менее, вариант воплощения, изображенный на фиг. 2а, представляет другую конфигурацию, в которой стержни 38 центрирования выходят из герметизирующей поверхности 36, вследствие чего последняя размещена внутри относительно этих стержней 38. Кроме того, последние не расположены в проходе 34, но снаружи относительно последнего, определяемого герметизирующей поверхностью 36.

В соответствии с еще одним вариантом осуществления, средства центрирования герметизирующего элемента 26 не принимают больше форму нескольких разнесенных один от другого стержней, а форму выступающей губки, обозначенной также позицией 38 на фиг. 2b и 2b', эта губка выступает непрерывно вокруг отверстия 34. Для облегчения введения этой губки 38 в соответствующее отверстие 40 детали 2, последняя имеет кромку с фаской 46.

На фиг. 4а и 4b показано перемещение герметизирующей головки 22 в направлении детали 2, хотя имеется небольшой недостаток выравнивания между деталями 2, 22. Другими словами, центральная ось 48 отверстия 40 не совпадает с центральной осью 50 герметизирующей прокладки 26 и наблюдается, например, смещение в миллиметр. Таким образом, следует отметить, что инструмент позволяет в данном случае сгладить недостатки выравнивания порядка нескольких миллиметров, например, 5 миллиметров, даже если обычно встречаемые недостатки выравнивания составляют порядка одного миллиметра.

Когда герметизирующая головка 22 перемещается под действием поршня инструмента в направлении 54, параллельном осям 48 и 50, по меньшей мере, один из стержней 38 центрирования своим заостренным концом входит в контакт с внутренней стенкой отверстия 40. По мере продвижения вперед головки 22 опора внутренней стенки отверстия 40 на упомянутый стержень 38 осуществляется отклонением совокупности стержней 38, приводящим к такому же отклонению герметизирующей прокладки 26, жестко соединенной с этими стержнями. Таким образом, ось 50 прокладки 26 постепенно сближается с осью 48 отверстия 40 до совмещения с последней, как изображено на фиг. 4b.

Как будет описано ниже, осуществленное таким образом самоцентрирование герметизирующего элемента 26 выполняется благодаря средствам соединения 28, которые позволяют скрадывать относительное перемещение между прокладкой 26 и перфорированным основанием 24 и оставаться в первоначальном положении.

Перемещение герметизирующей головки 22 с герметизирующей прокладкой 26, самоцентрирующейся относительно отверстия 40, продолжается до обеспечения герметичного контакта между внешней частью 44 герметизирующей поверхности 26 и поверхностью 56 детали 2, ограничивающей отверстие 40. И только, когда это герметичное соединение будет установлено, газовый поток может быть введен в успокоительную камеру установки, эта операция сопровождается требуемыми операциями измерения на этом потоке.

Фиг. 5 представляет вариант воплощения герметизирующей головки 22, при этом одна из особенностей заключается в том, что стержни 38 центрирования установлены съемно на герметизирующей прокладке 26. Действительно, предусмотрена вспомогательная деталь 60, снабженная основанием 62, из которого выступают стержни 38, причем эта вспомогательная деталь 60 предназначена для введения в полую головку 22 таким образом, чтобы каждый из стержней 38 прошел внутрь своей соответствующей втулки 64, предусмотренной внутри прохода 34, определяемого герметизирующей прокладкой 26.

Фиг. 6а изображает эту герметизирующую головку 22 в состоянии покоя, установленную на успокоительной камере 26 посредством своего основания 24 и расположенную в направляющей 66, неподвижно установленной на этой же самой успокоительной камере. В данном случае средства 28 соединения принимают форму полой эластичной детали кольцевой формы, принимающей форму сильфона, являющейся особенно удовлетворительной для обеспечения относительного перемещения между основанием 24 и герметизирующей прокладкой 26 в процессе самоцентрирования последней. На этот предмет фиг. 6b представляет герметизирующую головку 22 с ее прокладкой 26 в положении самоцентрирования относительно отверстия 40 детали 2, в которое введены средства 38 центрирования, при этом отклонение между герметизирующей прокладкой 26 и основанием 24, в данном случае, скрадывается эластичной деформацией сильфона 28. Естественно, в процессе отвода герметизирующей головки 26 наблюдается обратное отклонение, заставляющее прокладку 26 найти свое положение покоя, как изображено на фиг. 6а.

Фиг. 7а и 7b представляют вариант воплощения головки 22, в котором основная модификация заключается в конструкции средств 28 соединения. Они выполнены, в данном случае, в форме полого эластичного цилиндра, обладающего достаточной гибкостью для обеспечения самоцентрирования герметизирующего элемента 26 в отверстии 40 детали 2, как изображено на фиг. 7b. Действительно, гибкость цилиндра 28, предпочтительно кольцевого сечения, обеспечивает отклонение этой прокладки 26 относительно основания 24, остающегося неподвижным.

Наконец, фиг. 8а и 8b представляют другой вариант воплощения герметизирующей головки 22, в котором основные изменения заключаются также в конструкции средств 28 соединения. Они содержат, в данном случае, два, по существу, жестких концентрических цилиндра 28а, 28b, при этом внешний цилиндр 28а, включающий перфорированное основание 24, жестко соединен с успокоительной камерой 16. Кроме того, внутренний цилиндр 28b несет на своем переднем краю герметизирующую прокладку 26 и пружину, которая, при необходимости, может быть расположена между его задним краем и успокоительной камерой 16. В данном случае, между двумя цилиндрами 28а, 28b предусмотрен радиальный зазор 70 для того, чтобы иметь возможность обеспечить радиальное смещение между герметизирующей прокладкой 26 и основанием 24 головки 22. Действительно, как изображено на фиг. 8b, самоцентрирование герметизирующего элемента 26 в отверстии 40 детали 2 может быть осуществлено путем использования зазора 70, предусмотренного для этой цели. Для сохранения герметичности внутри головки 22 может быть предусмотрено, чтобы проход 34, выполненный через герметизирующую прокладку 26, был связан с успокоительной камерой 16 трубопроводом 72, предпочтительно гибким, проходящим через полое пространство, определяемое внутренним цилиндром 28b и основанием 24.

Во всем предшествующем описании было представлено положение, в котором дефект выравнивания выражается в смещении между центральной осью 50 герметизирующей прокладки 26 и центральной осью 48 отверстия 40, предназначенного для взаимодействия с инструментом, который несет головка 22, причем эти две оси 48, 50 смещены, но остаются, однако, параллельными. Таким образом, искомое отклонение для получения самоцентрирования герметизирующей прокладки соответствует радиальному отклонению, старающемуся совместить эти две упомянутые оси.

Тем не менее, изобретение не ограничено этим типом коррекции выравнивания, оно может также быть адаптировано для исправления других недостатков выравнивания, как, например, тех, которые являются следствием легкого наклона одной из двух осей относительно другой, при этом наблюдаемое при самоцентрировании герметизирующей прокладки 26 отклонение соответствует, в данном случае, постепенной коррекции этого наклона также путем совмещения этих двух осей 48, 50. Однако в случае, показанном на этой фигуре, речь идет о «радиальном отклонении» прокладки 26 относительно перфорированного основания 24 герметизирующей головки 22.

Как указано выше, герметизирующая головка 22 выполнена таким образом, чтобы обеспечить перемещение герметизирующей прокладки 26 относительно основания 24, при виде спереди, порядка нескольких миллиметров от положения покоя.

Разумеется, специалист в данной области техники может вносить различные модификации в изобретение, которое было описано только в рамках не ограничивающих примеров.

Реферат

Изобретение относится к области пневматических испытаний и может быть использовано в установке, предназначенной для пневматических испытаний на детали (2) турбомашины летательного аппарата, содержащей контур течения газового потока. Сущность: герметизирующая головка (22) содержит герметизирующий элемент (26), пересекаемый внутри проходом для течения газового потока. Причем герметизирующий элемент (26) имеет герметизирующую поверхность (36), предназначенную для вхождения в контакт с испытуемой деталью на уровне отверстия (40), предназначенного для подачи в нее газового потока. Кроме того, герметизирующая головка (22) содержит средства (38) центрирования герметизирующего элемента (26) относительно отверстия (40) испытуемой детали. При этом средства (38) центрирования жестко соединены с герметизирующим элементом (26) и выступают вперед из герметизирующей поверхности (36), имеющей внешнюю часть (44), окружающую эти средства центрирования. Технический результат: повышение скорости и достоверности результатов испытаний детали турбомашины летательного аппарата. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула