一种涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置

技术领域

本发明涉及航空发动机及燃气轮机叶片检修技术领域，特别涉及涡轮叶片使用后表面附着物清理及气膜孔堵塞检查清理装置。

背景技术

高压涡轮叶片在使用中裂纹缺陷时有发生，多为高压涡轮表面附着物堆积及气膜孔局部堵塞引发高压涡轮局部过热诱发裂纹的产生。因此，必须对涡轮叶片进行气膜孔堵塞位置确定，堵塞孔疏通及附着物清理。

目前对涡轮叶片进行气膜孔堵塞位置确定、堵塞孔疏通及附着物清理主要通过人工用银针穿透确认其通堵性，劳动强度大，工作效率低下。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中对涡轮叶片进行气膜孔堵塞位置确定、堵塞孔疏通及附着物清理主要通过人工用银针穿透确认其通堵性，劳动强度大，工作效率低下。

为此，本发明提供一种涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置，包括：

集成工作平台，其上适于放置涡轮叶片；

光源模块组件，设于所述集成工作平台上，所述光源模块用于涡轮叶片上气膜孔堵塞情况检查，以确定气膜孔通透状态；

气膜孔疏通组件，设于所述集成工作平台上，所述气膜孔疏通组件包括握持件以及探针，所述探针适于穿设于所述涡轮叶片上气膜孔以疏通所述气膜孔；

表面附着物清理组件，设于所述集成工作平台上，以对涡轮叶片表面附着物进行清理；

控制系统，与所述表面附着物清理组件电连接，以控制所述表面附着物清理组件运行。

可选地，所述表面附着物清理组件包括：

叶片夹具，用于固定所述涡轮叶片；

机械臂以及清理件，机械臂与所述清理件连接，所述机械臂被配置为受所述控制系统控制以带动所述清理件沿涡轮叶片型面进行运动，以沿叶片型面进行清理；

除尘件，用于涡轮叶片清理完成后，对脱落的附着物进行吸附清理。

可选地，所述叶片夹具包括；

底板，与所述集成工作平台固接；

定位板，与所述底板固定连接；

动叶夹板，与所述底板滑动连接，所述定位板与所述动叶夹板之间设有动叶夹持腔；

第一顶固件，与所述底板一端活动连接；

其中，所述夹持腔内适于放置动叶叶根，所述第一顶固件被配置为在外力作用下转动以驱动所述动叶夹板向所述定位板方向运动，以夹紧所述动叶叶根。

可选地；

所述动叶夹板处于所述动叶夹持腔一侧设有与所述动叶叶根适配的槽口；

所述叶片夹具还包括定位柱，设于所述动叶夹持腔内且与所述底板固接，所述定位柱适于抵接动叶前缘。

可选地，所述叶片夹具还包括；

第二顶固件，与所述底板另一端活动连接，所述第二顶固件与所述第一顶固件设于所述定位板相对两侧；

导叶夹板，与所述底板滑动连接，所述导叶夹板与所述定位板之间设有导叶夹持腔；

定位销钉，与所述定位板固接且设于所述导叶夹持腔内，所述定位销钉适于与涡轮叶片的导叶叶根定位孔前端抵接；

其中，所述第二顶固件被配置为在外力作用下转动，以驱动所述导叶夹板向所述定位板方向移动，以夹紧所述导叶。

可选地，所述叶片夹具被配置为夹装所述涡轮叶片后，所述涡轮叶片与所述机械臂完成粗定位，以使清理件准确完成涡轮叶片清理。

可选地，所述清理件清理路径包括动叶前缘部分、动叶前缘加叶盆部分、导叶前缘部分以及导叶前缘加叶盆部分。

可选地，所述探针包括直段式探针和倒勾式探针，所述直段式探针头部设有螺纹式花纹。

可选地，所述握持件包括：

壳体，其内设有电源以及控制器；

驱动件，与所述壳体连接，所述驱动件驱动端与所述探针连接，以驱动所述探针绕其轴线转动。

可选地，所述光源模块组件包括：

发光控制件；

发光器，与所述发光控制件电连接；

发光段，与所述发光器电连接，所述发光段为柔性材质，以便于进入所述涡轮叶片内部。

本发明提供的一种涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置，具有如下优点：

1.本发明提供一种涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置，包括集成工作平台、光源模块组件、气膜孔疏通组件、表面附着物清理组件以及控制系统，集成工作平台上适于放置涡轮叶片；光源模块组件设于所述集成工作平台上，所述光源模块用于涡轮叶片上气膜孔堵塞情况检查，以确定气膜孔通透状态；气膜孔疏通组件设于所述集成工作平台上，所述气膜孔疏通组件包括握持件以及探针，所述探针适于穿设于所述涡轮叶片上气膜孔以疏通所述气膜孔；表面附着物清理组件设于所述集成工作平台上，以对涡轮叶片表面附着物进行清理；控制系统与所述表面附着物清理组件电连接，以控制所述表面附着物清理组件运行。

此结构的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置，通过光源模块组件对涡轮叶片零件及组件状态下的气膜孔堵塞情况检查，确定气膜孔通透情况及修理后辅助检查检修情况；表面附着物清理组件实现对不同试验状态、不同试验时长后的涡轮叶片表面附着物进行清理，气膜孔疏通组件对堵塞及明显小于设计直径的气膜孔进行人工、电动疏通清理，通过设置光源模块组件、气膜孔疏通组件、表面附着物清理组件以及控制系统集成在集成工作平台上，实现自动清理系统控制。

2.本发明提供一种涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置，所述表面附着物清理组件包括叶片夹具、机械臂、清理件以及除尘件，叶片夹具用于固定所述涡轮叶片；机械臂与所述清理件连接，所述机械臂被配置为受所述控制系统控制以带动所述清理件沿涡轮叶片型面进行运动，以沿叶片型面进行清理；除尘件用于涡轮叶片清理完成后，对脱落的附着物进行吸附清理。

此结构的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置，通过设置叶片夹具、机械臂、清理件以及除尘件，既实现对涡轮叶片的固定，当涡轮叶片被正确装夹在叶片夹具后，也可实现涡轮叶片与机械臂的粗定位。

3.本发明提供一种涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置，所述叶片夹具包括底板、定位板、动叶夹板以及第一顶固件，底板与所述集成工作平台固接；定位板与所述底板固定连接；动叶夹板与所述底板滑动连接，所述定位板与所述动叶夹板之间设有动叶夹持腔；第一顶固件与所述底板一端活动连接；其中，所述夹持腔内适于放置动叶叶根，所述第一顶固件被配置为在外力作用下转动以驱动所述动叶夹板向所述定位板方向运动，以夹紧所述动叶叶根。

此结构的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置，通过设置底板、定位板、动叶夹板以及第一顶固件，能够实现对动叶进行固定。

4.本发明提供一种涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置，所述动叶夹板处于所述动叶夹持腔一侧设有与所述动叶叶根适配的槽口；所述叶片夹具还包括定位柱，设于所述动叶夹持腔内且与所述底板固接，所述定位柱适于抵接动叶前缘。

此结构的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置，通过设置定位柱，定位柱设于动叶夹持腔内且与底板固定连接，定位柱用于抵接动叶前缘，用来固定叶片安装的位置。安装时，动叶安装方向为动叶前缘与定位柱相接触，动叶叶根处的齿形底座与动叶夹板以及定位板相啮合，旋动第一顶固件，通过手动旋动第一顶固件将动叶夹板以及定位板夹紧动叶叶根处。

5.本发明提供一种涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置，所述清理件清理路径包括动叶前缘部分、动叶前缘加叶盆部分、导叶前缘部分以及导叶前缘加叶盆部分。

此结构的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置，通过设置清理件清理路径包括动叶前缘部分、动叶前缘加叶盆部分、导叶前缘部分以及导叶前缘加叶盆部分，能够实现对动叶以及导叶的有效清理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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他的附图。

图1为本发明的实施例中提供的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置中机械臂的结构示意视图；

图2为本发明的实施例中提供的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置中叶片夹具的结构示意视图；

图3为本发明的实施例中提供的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置中叶片夹具另一方向的结构示意视图；

图4为本发明的实施例中提供的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置中光源模块组件的结构示意视图；

图5为本发明的实施例中提供的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置中气膜孔疏通组件的结构示意视图；

图6为本发明的实施例中提供的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置中探针的两种结构示意视图；

图7为本发明的实施例中提供的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置中清理件的一种清理过程示意图；

图8为本发明的实施例中提供的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置中清理件的另一种清理过程示意图；

图9为本发明的实施例中提供的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置中清理件清理动叶前缘部分的运动轨迹；

图10为本发明的实施例中提供的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置中清理件清理动叶前缘加叶盆部分的运动轨迹；

图11为本发明的实施例中提供的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置中清理件清理导叶前缘部分的运动轨迹；

图12为本发明的实施例中提供的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置中清理件清理导叶前缘加叶盆部分的运动轨迹。

附图标记说明：

1-集成工作平台；

21-发光控制件；22-发光器；23-发光段；24-连接器；

31-握持件；32-探针；

41-叶片夹具；411-底板；412-定位板；413-动叶夹板；414-第一顶固件；415-定位柱；416-第二顶固件；417-导叶夹板；42-机械臂；43-清理件；

5-动叶；

6-导叶。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例

本实施例提供一种涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置，包括集成工作平台1、光源模块组件、气膜孔疏通组件、表面附着物清理组件以及控制系统。

在本实施例中，如图1至图3所示，集成工作平台1上用于固定表面附着物清理组件。具体的，表面附着物清理组件包括叶片夹具41、机械臂42、清理件43以及除尘件(图中未示出)。叶片夹具41与集成工作平台1固定连接，叶片夹具41用于固定涡轮叶片，涡轮叶片包括动叶5以及导叶6，机械臂42固定端也与集成工作平台1固定连接，机械臂42驱动端与清理件43固定连接，机械臂42用于带动清理件43在涡轮叶片表面移动，以对涡轮叶片表面进行清理；除尘件为现有技术中的便携式手持吸尘器，可对清理件43打磨过程中产生的灰尘进行收集。

在本实施例中，如图2和图3所示，叶片夹具41包括底板411、定位板412、动叶夹板413、第一顶固件414、定位柱415、第二顶固件416以及导叶夹板417。底板411与集成工作平台1固定连接，定位板412与底板411固定连接，动叶夹板413与底板411滑动连接，定位板412与动叶夹板413之间设有动叶夹持腔，第一顶固件414与底板411一端活动连接。其中，动叶夹持腔内适于放置动叶5叶根，第一顶固件414被配置为在外力作用下转动以驱动动叶夹板413向定位板412方向运动，以夹紧动叶5叶根。

具体的，如图2和图3所示，定位板412包括左右两块板，底板411的左右两侧上表面均设置有一板状凸起，定位板412的右侧板与底板411的右侧板状凸起之间固定有两根导柱，动叶夹板413穿设在两根导柱表面且可在两根导柱表面滑动；第一顶固件414为螺栓，螺栓穿设在底板411的右侧板状凸起上的螺纹孔内，通过拧动螺栓使得螺栓端部抵接在动叶夹板413的右侧表面并推动动叶夹板413向动叶5方向移动，直至动叶夹板413和定位板412的右侧板夹紧动叶5叶根。

在本实施例中，如图2和图3所示，动叶夹板413左侧表面以及定位板412的右侧板右侧表面均设有与动叶5叶根适配的槽口；叶片夹具41还包括定位柱415，定位柱415设于动叶夹持腔内且与底板411固定连接，定位柱415用于抵接动叶5前缘，用来固定动叶5安装的位置。安装时，动叶5安装方向为动叶5前缘与定位柱415相接触，动叶5叶根处的齿形底座与动叶夹板413以及定位板412相啮合，旋动第一顶固件414，通过手动旋动第一顶固件414将动叶夹板413夹紧动叶5叶根处。

在本实施例中，如图2和图3所示，第二顶固件416与底板411左端活动连接，第二顶固件416与第一顶固件414设于定位板412相对两侧；导叶夹板417与底板411滑动连接，导叶夹板417与定位板412之间设有导叶夹持腔。其中，第二顶固件416被配置为在外力作用下转动，以驱动导叶夹板417向定位板412方向移动，以夹紧导叶6。

在一些可替换的实施方式中，定位板412的左侧板与底板411的左侧板状凸起之间固定有两根导柱，导叶夹板417穿设在两根导柱表面且可在两根导柱表面滑动；第二顶固件416为螺栓，螺栓穿设在底板411的左侧板状凸起上的螺纹孔内，通过拧动螺栓使得螺栓端部抵接在导叶夹板417的左侧表面并推动导叶夹板417向导叶6方向移动，直至导叶夹板417和定位板412的左侧板夹紧导叶6叶根。

在一些可替换的实施方式中，导叶6的叶根处设有叶根定位孔，定位板412的左侧板表面上设有定位销钉(图中未示出)，安装时，将导叶6的叶根定位孔前端与定位销钉紧贴，导叶6的安装方向为导叶6前缘靠近定位销钉，导叶6叶根处的安装底座右端平放在定位板412的左侧板的台面上，安装底座左侧放在导叶夹板417右侧的弧面上，通过手动旋动第二顶固件416将导叶夹板417以及定位板412夹紧导叶6叶根处。

在本实施例中，动叶夹板413、定位板412以及导叶夹板417与涡轮叶片接触侧均选用非金属柔性材料，针对不同型号的涡轮叶片设计专用的夹具，材料接触型面依据叶形装夹部位进行定制，避免点面接触受力，防止对涡轮叶片产品表面产生物理损伤。

在本实施例中，安装时叶片夹具41处于图1中机械臂42的下方，机械臂42用于带动清理件43在涡轮叶片表面移动，以对涡轮叶片表面进行清理，涡轮叶片包括上述的动叶5和导叶6。

在本实施例中，图7和图8所示为本实施例中提供的涡轮叶片堵塞检查及清理集成装置中清理件43对涡轮叶片的清理过程示意图，清理件43为电动打磨笔和与其连接的清理刷头，清理刷头采用砂纸滚轮刷头，砂纸滚轮由多层砂纸制成，具有一定的柔性，当电动打磨笔带动刷头旋转贴住涡轮叶片表面时，即可进行涡轮叶片表面附着物清理。

在本实施例中，清理件43清理路径包括动叶前缘部分、动叶前缘加叶盆部分、导叶前缘部分以及导叶前缘加叶盆部分。其中，图9为本实施例中清理件43清理动叶前缘部分的运动轨迹；图10为本实施例中清理件43清理动叶前缘加叶盆部分的运动轨迹；图11为本实施例中清理件43清理导叶前缘部分的运动轨迹；图12为本实施例中清理件43清理导叶前缘加叶盆部分的运动轨迹。图9和图11分别为动叶5和导叶6水平面的路径，路径分为路径1和路径2。图10和图12为动叶5和导叶6垂直方向上的路径。在实际操作中的轨迹1为路径1，也可以采用轨迹2，轨迹2为的路径1加上路径2。

在本实施例中，如图10和图12所示，由于涡轮叶片形状特殊，清理件43清理过程是一层一层的刷，根据清理件43大小，清理涡轮叶片层数一共有8层，每一层都有一个预备点，预备点是用来开启清理件43的等待点。在图10和图12中，每走完一个路径，清理件43都会回到预备点，然后往下一层，当走完最后一层，机械臂42将回到最后一层的预备点，然后慢慢移动上升回到复位点，整个清理过程运动速度为2mm/s。

在一些实施例中，清理件43与机械臂42连接处安装有压力传感器，涡轮叶片清理时，清理件43与轮涡轮叶片表面接触后使得清理件43与机械臂42连接处产生微小形变，压力传感器则因此受到一个挤压力，并向外输出电信号。因此清理件43与涡轮叶片表面接触压力的大小可由压力传感器进行反馈，可根据压力传感器反馈的力值进行清理力度调节。同时，当压力超过设定域值时即断开电源，防止清理件43对涡轮叶片造成物理损伤。

在本实施例中，为检查在零件及组件状态下气膜孔通透性及修理后辅助检查检修情况提供有效光场，设计光源模块组件进行通透性检查。光源模块组件设于集成工作平台1上，如图4所示，光源模块组件包括发光控制件21、发光器22和发光段23，发光段23为体发光光纤，通过连接器24与发光器22进行连接，发光器22发出的光经发光段23照射到涡轮叶片上，发光段23的直径为0.5mm，有效发光长度为80mm。连接器24通过螺纹与发光控制件21进行连接，可方便更换发光段23。光源的启停由发光控制件21控制，整个模块由充电电池供电，可进行更换行充电，发光器22采用蓝色光源，发光强度可满足自然光强下人员进行观测。发光段23采用通体发光设计，实现动叶5零件、组件状态，导叶6(除死腔外)通透性检查。为进入腔体内部，光纤选用塑料光纤，使发光段23具有一定的柔性支撑，不易被折断，光纤损耗后，只需拆下连接器24插入新的光纤段即可。

在本实施例中，气膜孔疏通组件负责对堵塞及明显小于理论直径的气膜孔进行疏通，如图5和图6所示，气膜孔疏通组件包括握持件31以及探针32，探针32适于穿设于涡轮叶片上气膜孔以疏通气膜孔；握持件31包括壳体以及驱动件，壳体内设有电源以及控制器，驱动件与壳体连接，驱动件驱动端与探针32连接，以驱动探针32绕其轴线转动。驱动件为电机，控制器控制电机转动，进而带动探针32旋转进入堵塞气膜孔，使疏通后气膜孔直径满足设计最小理论直径，探针32直径根据不同孔径的气膜孔设计，包含0.25mm、0.3mm、0.35mm和0.40mm四种规格。其中，为覆盖不同类型涡轮叶片的气膜孔，设计直段式和倒勾式探针(倒钩式探针仅供手工操作)。

在本实施例中，光源模块组件、气膜孔疏通组件与除尘件均为手持。表面附着物清理组件还包括照明光源，可为清理后涡轮叶片表面质量人工检查提供照明条件，照明光源内置可充电电池，通过尾部一体式USB充电口进行充电，照明光源为手持式设计，方便使用人员多角度照射涡轮叶片表面，进行表面质量检查。照明光源采用现有技术中的照明装置。

在本实施例中，由于涡轮叶片清理时，涡轮叶片的姿态位置及规格尺寸直接影响清理过程。为实现覆盖多型号涡轮叶片清理，确保清理件43能正常进行清理工作，叶片夹具41同时还负责定位作用，当涡轮叶片被正确装夹在叶片夹具41后，即可实现涡轮叶片与机械臂42的粗定位。

完成粗定位后按照图9至图12中预设的轨迹，从起点开始沿着涡轮叶片起点法向方向自动靠近被检产品，当压力传感器压力值到达设定压力值时，机械臂42自动退回至预备点，控制系统根据压力值自动调整运动轨迹，然后启动清理件43，机械臂42自动沿着设定的轨迹对涡轮叶片进行清理，清理完毕自动回到安全预设点，运行灯熄灭，停止灯亮起，此时可以重新选择需要清理的涡轮叶片、清理区域和压力值等，按下启动，机械臂42将继续重复上述的过程。其中，控制系统采用现有技术中的PLC控制。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。