一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验机构

1.本发明属于叶尖间隙控制技术领域，具体涉及一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验机构。


背景技术：

2.间隙控制装置最早在高压涡轮上采用，如cfm56发动机的高压涡轮就已经采用。随着压气机增压比的不断提高，高压压气机，特别是最后几级叶片的高度显著减小，只有20～30mm，这时叶尖间隙漏气就成为非常突出的间题。为了进一步提高发动机的性能和效率，现代的先进发动机在高压压气机上除了采取必要的密封装置外，还采用了叶尖间隙控制装置，主动间隙控制方法是在高压压气机后段采用双层机匣，外层机匣作为承力件，内层机匣是压气机气流通道的外廓，在双层机匣之间构成环形腔。在发动机不同的工作状态，向腔内通以不同温度和不同压力的空气，同时向转子内腔也通以一定压力的空气，在气体压力和热变形的共同作用下，使机匣与转子的径向变形协调一致，保证在主要工作状态(如民用发动机为巡航状态)始终保持较小的间隙值。
3.在叶尖间隙试验过程中，需要使用相应的间隙控制试验机构，现针对于现有技术的间隙控制试验机构提出以下问题：
4.1、在叶尖间隙试验过程中，试验前与试验结束后均需要使用塞尺测量叶尖间隙尺寸以确保试验工况的准确性，然而现有技术的塞尺测量方式一般是通过人工手动对不同叶片内间隙进行测量，这种间隙测量方式容易出现数值偏差，影响后续实验结果；
5.2、在叶尖间隙试验过程中，需要调整叶片尺寸，然而现有技术的间隙控制试验机构一般是采用更换相应尺寸的叶片，之后再进行相关实验，但是由于叶尖间隙试验中涉及到八组叶片，因此在叶片尺寸更换时较为耗费时间。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验机构，以解决上述背景技术中提出的现有技术的叶轮间隙测量容易出现偏差的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验机构，包括上端壁平台、下端壁平台、轮毂端壁、间隙控制板、机匣端壁、叶片、间距调节螺母、直臂丝杠和横臂丝杠，所述上端壁平台中间贯穿设置有端壁固定套筒，所述端壁固定套筒另一端贯穿设置在下端壁平台下表面，所述上端壁平台中间设置有轮毂端壁，所述下端壁平台中间设置有机匣端壁，所述机匣端壁外表面两侧均固定连接有垂直连接架，两个所述垂直连接架均垂直于机匣端壁侧边，两个所述垂直连接架上表面滑动连接有水平连接架，所述水平连接架上表面滑动连接有活动滑块，所述活动滑块上端固定连接有测量塞尺，所述垂直连接架内部设置有直臂丝杠，所述直臂丝杠两端分别转动连接在垂直连接架内部相对两侧，所述直臂丝杠一端连接有伺服电机一，所述伺服电机一固定连接在垂直连接架
内壁表面，所述直臂丝杠表面螺纹连接有两个垂直移动环，且两个垂直移动环中间设置有连接块，所述连接块通过固定旋钮与垂直移动环相互连接，所述连接块上端固定连接在水平连接架下表面。
8.优选的，所述水平连接架内部设置有横臂丝杠，所述横臂丝杠两端分别转动连接在水平连接架内部两侧，所述横臂丝杠一端传动连接有伺服电机二，所述横臂丝杠两端均贯穿设置有连接轴承。
9.优选的，所述横臂丝杠相邻两端表面均螺纹连接有水平移动环，两个所述水平移动环中间设置有活动滑块。
10.优选的，所述上端壁平台和下端壁平台均设置在风机侧边，所述风机内侧表面设置有换热器。
11.优选的，所述轮毂端壁上端设置有间隙控制板，所述间隙控制板四角均通过连接孔贯穿设置有调节螺栓，所述调节螺栓下端贯穿设置在机匣端壁下表面。
12.优选的，所述间隙控制板与调节螺栓上下连接处均设置有间距调节螺母，所述间距调节螺母螺纹连接在调节螺栓外部。
13.优选的，所述间隙控制板内部表面设置有八个相邻的控制板叶片槽，所述轮毂端壁和机匣端壁表面分别设置有八个相邻的上叶片槽、下叶片槽，所述间隙控制板上表面设置有多个间隙微调旋钮，所述间隙微调旋钮下端均连接在叶片上表面。
14.优选的，所述轮毂端壁、机匣端壁中间贯穿设置有八个叶片，且所述叶片尺寸均小于控制板叶片槽、上叶片槽、下叶片槽尺寸，所述叶片表面设置有多个叶片静压孔。
15.优选的，所述轮毂端壁、机匣端壁表面分别设置有多个上端壁出口静压孔、下端壁出口静压孔，所述上端壁出口静压孔一侧设置有探针位移槽，所述上端壁出口静压孔另一侧设置有静压测量矩阵。
16.优选的，所述机匣端壁一侧表面设置有五孔静压板，所述五孔静压板表面设置有五孔探针扫掠槽。
17.与现有技术相比，本发明提供了一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验机构，具备以下有益效果：
18.1、本发明通过设置的伺服电机一，通过在伺服电机一的作用下能够使垂直连接架内部的直臂丝杠转动，在直臂丝杠转动时，能够使两组垂直移动环带动连接块以直臂方向移动，在连接块移动时，与之相连的水平连接架同时以直臂方向移动，以此方式能够调整测量塞尺与叶片之间的直线距离，从而便于测量塞尺对叶片进行测量，能够有效减少人工测量时的误差数值；
19.2、本发明通过设置的伺服电机二，在调整测量塞尺的水平位置时，通过在伺服电机二的作用下，能够使水平连接架内部的横臂丝杠转动，在横臂丝杠转动时，能够使两组水平移动环在横臂丝杠表面滑动，在水平移动环移动时，水平移动环中间的活动滑块相应的能够进行滑动，以此方式能够调整测量塞尺的水平位置，从而能够对不同位置叶片的间隙进行测量；
20.3、本发明通过设置的调节螺栓和间距调节螺母，在调整叶片尺寸时，由于间隙控制板四端均贯穿设置在调节螺栓内部，且间隙控制板上下两侧与调节螺栓均设置有间距调节螺母，通过在间隙控制板上下两侧分别拧动相应的间距调节螺母，以此方式能够调整间
隙控制板与下端壁平台之间的高度位置，从而实现对叶片间隙尺寸的调整；
21.4、本发明通过设置的间隙微调旋钮，通过在叶片上端拧动相对应的间隙微调旋钮，能够实现对单独叶片间隙的微调，通过设置的换热器，通过风机提供的高温来流在经过换热器换热后流经整流段整流，整流段内布置着的栅网结构可以击碎气流中的漩涡并控制流场中的湍流度，最后经过收缩段加速后进入叶栅流场，后续可通过探针测量相应的实验结果。
附图说明
22.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制，在附图中：
23.图1为本发明提出的一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验机构的结构示意图；
24.图2为本发明提出的一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验机构中垂直连接架和水平连接架俯视的剖视图；
25.图3为本发明提出的一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验机构中叶片的结构示意图；
26.图4为本发明提出的一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验机构中五孔静压板的结构示意图；
27.图5为本发明提出的一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验机构图2中a的放大图；
28.图6为本发明提出的一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验机构中轮毂端壁的俯视图；
29.图7为本发明提出的一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验机构中机匣端壁的俯视图；
30.图8为本发明提出的一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验机构中间隙控制板的俯视图；
31.图中：1、上端壁平台；2、下端壁平台；3、轮毂端壁；4、端壁固定套筒；5、间隙微调旋钮；6、间隙控制板；7、机匣端壁；8、叶片；9、风机；10、换热器；11、调节螺栓；12、间距调节螺母；13、连接轴承；14、五孔静压板；15、上端壁出口静压孔；16、探针位移槽；17、静压测量矩阵；18、下端壁出口静压孔；19、上叶片槽；20、连接孔；21、叶片静压孔；22、控制板叶片槽；23、五孔探针扫掠槽；24、垂直连接架；25、水平连接架；26、活动滑块；27、测量塞尺；28、伺服电机一；29、直臂丝杠；30、垂直移动环；31、连接块；32、固定旋钮；33、伺服电机二；34、横臂丝杠；35、水平移动环；36、下叶片槽。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
33.请参阅图1-8，本发明提供以下技术方案：一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验
机构，包括上端壁平台1、下端壁平台2、轮毂端壁3、间隙控制板6、机匣端壁7、叶片8、间距调节螺母12、直臂丝杠29和横臂丝杠34，上端壁平台1中间贯穿设置有端壁固定套筒4，端壁固定套筒4另一端贯穿设置在下端壁平台2下表面，上端壁平台1中间设置有轮毂端壁3，下端壁平台2中间设置有机匣端壁7，机匣端壁7外表面两侧均固定连接有垂直连接架24，两个垂直连接架24均垂直于机匣端壁7侧边，两个垂直连接架24上表面滑动连接有水平连接架25，水平连接架25上表面滑动连接有活动滑块26，活动滑块26上端固定连接有测量塞尺27，垂直连接架24内部设置有直臂丝杠29，直臂丝杠29两端分别转动连接在垂直连接架24内部相对两侧，直臂丝杠29一端连接有伺服电机一28，伺服电机一28固定连接在垂直连接架24内壁表面，直臂丝杠29表面螺纹连接有两个垂直移动环30，且两个垂直移动环30中间设置有连接块31，连接块31通过固定旋钮32与垂直移动环30相互连接，连接块31上端固定连接在水平连接架25下表面，通过在伺服电机一28的作用下能够使垂直连接架24内部的直臂丝杠29转动，在直臂丝杠29转动时，能够使两组垂直移动环30带动连接块31以直臂方向移动，在连接块31移动时，与之相连的水平连接架25同时以直臂方向移动，以此方式能够调整测量塞尺27与叶片8之间的直线距离，从而便于测量塞尺27对叶片8进行测量，能够有效减少人工测量时的误差数值。
34.本发明中，优选的，水平连接架25内部设置有横臂丝杠34，横臂丝杠34两端分别转动连接在水平连接架25内部两侧，横臂丝杠34一端传动连接有伺服电机二33，横臂丝杠34两端均贯穿设置有连接轴承13，在调整测量塞尺27的水平位置时，通过在伺服电机二33的作用下，能够使水平连接架25内部的横臂丝杠34转动，在横臂丝杠34转动时，能够使两组水平移动环35在横臂丝杠34表面滑动，在水平移动环35移动时，水平移动环35中间的活动滑块26相应的能够进行滑动，以此方式能够调整测量塞尺27的水平位置，从而能够对不同位置叶片8的间隙进行测量。
35.本发明中，优选的，横臂丝杠34相邻两端表面均螺纹连接有水平移动环35，两个水平移动环35中间设置有活动滑块26。
36.本发明中，优选的，上端壁平台1和下端壁平台2均设置在风机9侧边，风机9内侧表面设置有换热器10，叶片8位置调整结束后，通过风机9提供的高温来流在经过换热器10换热后流经整流段整流，整流段内布置着的栅网结构可以击碎气流中的漩涡并控制流场中的湍流度，最后经过收缩段加速后进入叶栅流场，后续可通过探针测量相应的实验结果，在探针测量结束后，以上述同样的方式再次使用测量塞尺对不同叶片8间隙进行测量。
37.本发明中，优选的，轮毂端壁3上端设置有间隙控制板6，间隙控制板6四角均通过连接孔20贯穿设置有调节螺栓11，调节螺栓11下端贯穿设置在机匣端壁7下表面。
38.本发明中，优选的，间隙控制板6与调节螺栓11上下连接处均设置有间距调节螺母12，间距调节螺母12螺纹连接在调节螺栓11外部，在调整叶片8尺寸时，由于间隙控制板6四端均贯穿设置在调节螺栓11内部，且间隙控制板6上下两侧与调节螺栓11均设置有间距调节螺母12，通过在间隙控制板6上下两侧分别拧动相应的间距调节螺母12，以此方式能够调整间隙控制板6与下端壁平台2之间的高度位置，从而实现对叶片8间隙尺寸的调整。
39.本发明中，优选的，间隙控制板6内部表面设置有八个相邻的控制板叶片槽22，轮毂端壁3和机匣端壁7表面分别设置有八个相邻的上叶片槽19、下叶片槽36，间隙控制板6上表面设置有多个间隙微调旋钮5，间隙微调旋钮5下端均连接在叶片8上表面，通过在叶片8
上端拧动相对应的间隙微调旋钮5，能够实现对单独叶片8间隙的微调。
40.本发明中，优选的，轮毂端壁3、机匣端壁7中间贯穿设置有八个叶片8，且叶片8尺寸均小于控制板叶片槽22、上叶片槽19、下叶片槽36尺寸，叶片8表面设置有多个叶片静压孔21。
41.本发明中，优选的，轮毂端壁3、机匣端壁7表面分别设置有多个上端壁出口静压孔15、下端壁出口静压孔18，上端壁出口静压孔15一侧设置有探针位移槽16，上端壁出口静压孔15另一侧设置有静压测量矩阵17。
42.本发明中，优选的，机匣端壁7一侧表面设置有五孔静压板14，五孔静压板14表面设置有五孔探针扫掠槽23。
43.本发明的工作原理及使用流程：使用时，通过在伺服电机一28的作用下能够使垂直连接架24内部的直臂丝杠29转动，在直臂丝杠29转动时，能够使两组垂直移动环30带动连接块31以直臂方向移动，在连接块31移动时，与之相连的水平连接架25同时以直臂方向移动，以此方式能够调整测量塞尺27与叶片8之间的直线距离，从而便于测量塞尺27对叶片8进行测量，能够有效减少人工测量时的误差数值，在调整测量塞尺27的水平位置时，通过在伺服电机二33的作用下，能够使水平连接架25内部的横臂丝杠34转动，在横臂丝杠34转动时，能够使两组水平移动环35在横臂丝杠34表面滑动，在水平移动环35移动时，水平移动环35中间的活动滑块26相应的能够进行滑动，以此方式能够调整测量塞尺27的水平位置，从而能够对不同位置叶片8的间隙进行测量，在调整叶片8尺寸时，由于间隙控制板6四端均贯穿设置在调节螺栓11内部，且间隙控制板6上下两侧与调节螺栓11均设置有间距调节螺母12，通过在间隙控制板6上下两侧分别拧动相应的间距调节螺母12，以此方式能够调整间隙控制板6与下端壁平台2之间的高度位置，从而实现对叶片8间隙尺寸的调整，通过在叶片8上端拧动相对应的间隙微调旋钮5，能够实现对单独叶片8间隙的微调，叶片8位置调整结束后，通过风机9提供的高温来流在经过换热器10换热后流经整流段整流，整流段内布置着的栅网结构可以击碎气流中的漩涡并控制流场中的湍流度，最后经过收缩段加速后进入叶栅流场，后续可通过探针测量相应的实验结果，在探针测量结束后，以上述同样的方式再次使用测量塞尺对不同叶片8间隙进行测量。
44.实施例一：
45.一种用于叶尖间隙试验的间隙控制试验机构，包括上端壁平台1、下端壁平台2、轮毂端壁3、间隙控制板6、机匣端壁7、叶片8、间距调节螺母12、直臂丝杠29和横臂丝杠34，上端壁平台1中间贯穿设置有端壁固定套筒4，端壁固定套筒4另一端贯穿设置在下端壁平台2下表面，上端壁平台1中间设置有轮毂端壁3，下端壁平台2中间设置有机匣端壁7，机匣端壁7外表面两侧均固定连接有垂直连接架24，两个垂直连接架24均垂直于机匣端壁7侧边，两个垂直连接架24上表面滑动连接有水平连接架25，水平连接架25上表面滑动连接有活动滑块26，活动滑块26上端固定连接有测量塞尺27，垂直连接架24内部设置有直臂丝杠29，直臂丝杠29两端分别转动连接在垂直连接架24内部相对两侧，直臂丝杠29一端连接有伺服电机一28，伺服电机一28固定连接在垂直连接架24内壁表面，直臂丝杠29表面螺纹连接有两个垂直移动环30，且两个垂直移动环30中间设置有连接块31，连接块31通过固定旋钮32与垂直移动环30相互连接，连接块31上端固定连接在水平连接架25下表面，通过在伺服电机一28的作用下能够使垂直连接架24内部的直臂丝杠29转动，在直臂丝杠29转动时，能够使两
组垂直移动环30带动连接块31以直臂方向移动，在连接块31移动时，与之相连的水平连接架25同时以直臂方向移动，以此方式能够调整测量塞尺27与叶片8之间的直线距离，从而便于测量塞尺27对叶片8进行测量，能够有效减少人工测量时的误差数值。
46.实施例二：
47.本发明中，优选的，上端壁平台1和下端壁平台2均设置在风机9侧边，风机9内侧表面设置有换热器10，叶片8位置调整结束后，通过风机9提供的高温来流在经过换热器10换热后流经整流段整流，整流段内布置着的栅网结构可以击碎气流中的漩涡并控制流场中的湍流度，最后经过收缩段加速后进入叶栅流场，后续可通过探针测量相应的实验结果，在探针测量结束后，以上述同样的方式再次使用测量塞尺对不同叶片8间隙进行测量。
48.本发明中，优选的，间隙控制板6与调节螺栓11上下连接处均设置有间距调节螺母12，间距调节螺母12螺纹连接在调节螺栓11外部，在调整叶片8尺寸时，由于间隙控制板6四端均贯穿设置在调节螺栓11内部，且间隙控制板6上下两侧与调节螺栓11均设置有间距调节螺母12，通过在间隙控制板6上下两侧分别拧动相应的间距调节螺母12，以此方式能够调整间隙控制板6与下端壁平台2之间的高度位置，从而实现对叶片8间隙尺寸的调整。
49.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。