转子静子轴向间隙测量工具及测量方法

摘要

本公开涉及一种转子静子轴向间隙测量工具，包括：施力杆，呈刚性的空心弯管结构；柔性索，可伸缩地穿设于施力杆的内部，长度大于施力杆的长度，以使自身的第一端和第二端均伸出于施力杆；测量头，可拆卸地连接于柔性索的第一端，被配置为测量转子静子轴向间隙；以及切换组件，连接于柔性索的第二端和施力杆之间，并可改变柔性索的第二端与施力杆端部的距离，从而拉紧柔性索以使测量头和施力杆呈刚性连接，或放松柔性索以使测量头和施力杆呈柔性连接。基于此，本公开实施例能够顺利穿过非规则扭曲的叶片空间间隙，并伸入至动叶与静叶之间测量轴向间隙，在不损伤叶片的前提下准确测量转子静子轴向间隙。

说明书

技术领域

本公开涉及航空发动机装配领域，尤其涉及一种转子静子轴向间隙测量工具及测量方法。

背景技术

航空发动机的压气机及涡轮都包括着大量的转子和静子，其轴向装配精度不但影响着航空发动机的工作效率，还严重影响着其他相关部件的组装。以低压涡轮为例，低压涡轮由转子与静子两部分组成，装配过程中转子与静子交替进行装配，因此任一级转子或静子装配不到位，都有可能影响后续级转子和静子的装配精度。

如图1、2所示，转子或静子是否装配到位通常由转、静子轴向间隙或距离值来判断。由于低压涡轮动叶和静叶分布密集，布满流道，需要测量的值位于动叶或静叶之下，常规的测量工具难以穿越叶片到达测量位置：测量工具需穿过相邻两个动叶或静叶之间的缝隙，由于叶片密集且叶片形面为非规则异形曲面，测量工具要根据叶片缝隙截面的变化调整自身姿态方可穿过叶片，穿过叶片后还得在外力作用下推入动叶与静叶之间，即要保证准确伸入测量位置，还需保证在伸入过程中不损伤叶片，测量难度极大。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种转子静子轴向间隙测量工具及测量方法，能够顺利穿过非规则扭曲的叶片空间间隙，并伸入至动叶与静叶之间测量轴向间隙，在不损伤叶片的前提下准确测量转子静子轴向间隙。

在本公开的一个方面，提供一种转子静子轴向间隙测量工具，包括：

施力杆，呈刚性的空心弯管结构；

柔性索，可伸缩地穿设于所述施力杆的内部，长度大于所述施力杆的长度，以使自身的第一端和第二端均伸出于所述施力杆；

测量头，可拆卸地连接于所述柔性索的第一端，被配置为测量转子静子轴向间隙；以及

切换组件，连接于所述柔性索的第二端和所述施力杆之间，并可改变所述柔性索的第二端与所述施力杆端部的距离，从而拉紧所述柔性索以使所述测量头和所述施力杆呈刚性连接，或放松所述柔性索以使所述测量头和所述施力杆呈柔性连接。

在一些实施例中，所述施力杆的第一端设有内螺纹，所述柔性索在第一端打结并形成半径大于自身的第一结头，所述测量工具还包括：

锥形挡块，设有半径大于所述柔性索而小于所述第一结头的第一通孔，用以穿设所述柔性索；以及

转接头，与所述施力杆的第一端通过螺纹连接，并设有截面积向所述柔性索的第一端渐增的锥形孔，以容纳所述锥形挡块。

在一些实施例中，所述测量头与所述转接头通过螺纹可拆卸地连接。

在一些实施例中，所述转接头的外侧设有法兰台阶，所述施力杆可套设于所述转接头的法兰台阶。

在一些实施例中，所述柔性索在第二端打结并形成半径大于自身的第二结头，所述施力杆靠近所述第二结头的一端设有外螺纹，所述切换组件包括：

螺帽，设有半径大于所述柔性索而小于所述第二结头的第二通孔，用以穿设所述柔性索，所述螺帽与所述施力杆的外螺纹相配合，从而通过自身的旋转运动，改变所述柔性索的第二端与所述施力杆端部的距离。

在一些实施例中，所述测量头为多个，多个所述测量头具有不同的测量尺寸，从而根据不同的转子静子轴向间隙而进行适配。

在本公开的另一个方面，提供一种转子静子轴向间隙测量方法，应用如前文任一实施例所述的测量工具，所述测量方法包括以下步骤：

组装测量工具；

通过切换组件使测量头和施力杆呈柔性连接；

根据相邻叶片间隙的截面形状，在柔性索松弛状态下，调整测量工具形状，使得测量头顺着相邻叶片间隙穿过叶片；

待测量头穿过相邻叶片间隙，通过切换组件使测量头和施力杆呈刚性连接；

通过施力杆将测量头推入待测的动叶与静叶之间，测量转静子轴向间隙值。

在一些实施例中，所述组装测量工具步骤包括：

将柔性索第一端打结后穿过锥形挡块；

将带有柔性索的锥形挡块安装到转接头的锥形孔内；

将转接头拧紧至测量头的螺纹孔内；

将施力杆套装到转接头的法兰台阶上，并使柔性索穿过施力杆的中心孔；

将螺帽拧到施力杆上，并使柔性索穿过螺帽的中心孔；以及

对柔性索的第二端打结。

因此，根据本公开实施例，能够顺利穿过非规则扭曲的叶片空间间隙，并伸入至动叶与静叶之间测量轴向间隙，在不损伤叶片的前提下准确测量转子静子轴向间隙。

附图说明

构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。

参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：

图1是航空发动机转子静子轴向间隙的剖视角度示意图；

图2是航空发动机转子静子轴向间隙的立体角度示意图；

图3是根据本公开一些实施例的测量工具在测量转子静子轴向间隙状态下的示意图；

图4是根据本公开一些实施例的测量工具在测量转子静子轴向间隙状态下的示意图；

图5是根据本公开一些实施例的测量工具的立体结构示意图；

图6是根据本公开一些实施例的测量工具的剖视角度的结构示意图；

图7是根据本公开一些实施例的测量工具的测量头局部的剖视角度的结构示意图。

图中：

1，施力杆；2，柔性索；3，测量头；4，螺帽；5，锥形挡块；6，转接头；7，静子叶片；8，转子叶片；9，涡轮盘，H，转静子轴向间隙。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本公开中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1～7所示：

在本公开的一个方面，提供一种转子静子轴向间隙测量工具，包括：

施力杆1，呈刚性的空心弯管结构；

柔性索2，可伸缩地穿设于施力杆1的内部，长度大于施力杆1的长度，以使自身的第一端和第二端均伸出于施力杆1；

测量头3，可拆卸地连接于柔性索2的第一端，被配置为测量转子静子轴向间隙；以及

切换组件，连接于柔性索2的第二端和施力杆1之间，并可改变柔性索2的第二端与施力杆1端部的距离，从而拉紧柔性索2以使测量头3和施力杆1呈刚性连接，或放松柔性索2以使测量头3和施力杆1呈柔性连接。

本申请提出的测量工具，由测量头3和施力杆1两部分组成，测量头3与施力杆1通过柔性索2连接，柔性索2拉紧时可实现测量头3与施力杆1刚性连接，满足测量时需通过施力杆1施加外力将测量头3推入动叶与静叶之间；柔性索2松弛时，测量头3与施力杆1柔性连接，测量工具的形态可变，可根据叶片缝隙形状调整测量工具形态，实现测量工具穿越动叶或静叶，到达测量位置。

其中测量头3可以被构造为圆柱体结构，通过圆柱体结构的外周面卡设至转子静子的轴向间隙，从而利用光滑的圆柱面防止碰伤转子或静子叶片7。当然，对于本领域技术人员而言，测量头3也可以具有其他结构，例如三棱柱结构、球体等。

而其中的柔性索2则可以由钢索构成，以确保测量头3与切换组件之间的稳固连接，并具有一定的刚性，方便操作人员将测量头3伸入至叶片缝隙。

在一些实施例中，施力杆1的第一端设有内螺纹，柔性索2在第一端打结并形成半径大于自身的第一结头，测量工具还包括：

锥形挡块5，设有半径大于柔性索2而小于第一结头的第一通孔，用以穿设柔性索2；以及

转接头6，与施力杆1的第一端通过螺纹连接，并设有截面积向柔性索2的第一端渐增的锥形孔，以容纳锥形挡块5。通过锥形挡块5与转接头6上的锥形孔相配合，从而通过锥面的单一运动方向实现钢索的末端固定。

在一些实施例中，测量头3与转接头6通过螺纹可拆卸地连接。从而方便操作人员根据测量缝隙的大小而从成组设置的多尺寸测量头3中灵活适配对应的测量头3。

为实现转接头6与施力杆1之间的稳固连接，在一些实施例中，转接头6的外侧设有法兰台阶，施力杆1可套设于转接头6的法兰台阶。

在一些实施例中，柔性索2在第二端打结并形成半径大于自身的第二结头，施力杆1靠近第二结头的一端设有外螺纹，切换组件包括：

螺帽4，设有半径大于柔性索2而小于第二结头的第二通孔，用以穿设柔性索2，螺帽4与施力杆1的外螺纹相配合，从而通过自身的旋转运动，改变柔性索2的第二端与施力杆1端部的距离。

螺帽4远离施力杆1运动时，柔性索2被拉紧，此时柔性索2的第二端与施力杆1端部距离最远，测量头3相对于施力杆1刚性连接；相反的，螺帽4朝向施力杆1运动时，柔性索2被放松，此时柔性索2松弛，测量头3相对于施力杆1柔性连接。

在一些实施例中，测量头3为多个，多个测量头3具有不同的测量尺寸，从而根据不同的转子静子轴向间隙而进行适配。

在本公开的另一个方面，提供一种转子静子轴向间隙测量方法，应用如前文任一实施例的测量工具，测量方法包括以下步骤：

组装测量工具；

通过切换组件使测量头3和施力杆1呈柔性连接；

根据相邻叶片间隙的截面形状，在柔性索2松弛状态下，调整测量工具形状，使得测量头3顺着相邻叶片间隙穿过叶片；

待测量头3穿过相邻叶片间隙，通过切换组件使测量头3和施力杆1呈刚性连接；

通过施力杆1将测量头3推入待测的动叶与静叶之间，测量转静子轴向间隙值。

在一些实施例中，组装测量工具步骤包括：

将柔性索2第一端打结后穿过锥形挡块5；

将带有柔性索2的锥形挡块5安装到转接头6的锥形孔内；

将转接头6拧紧至测量头3的螺纹孔内；

将施力杆1套装到转接头6的法兰台阶上，并使柔性索2穿过施力杆1的中心孔；

将螺帽4拧到施力杆1上，并使柔性索2穿过螺帽4的中心孔；以及

对柔性索2的第二端打结。

因此，根据本公开实施例，能够顺利穿过非规则扭曲的叶片空间间隙，并伸入至动叶与静叶之间测量轴向间隙，在不损伤叶片的前提下准确测量转子静子轴向间隙。

至此，已经详细描述了本公开的各实施例。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。

虽然已经通过示例对本公开的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本公开的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本公开的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本公开的范围由所附权利要求来限定。