叶片分离装置以及发动机包容性试验装置.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103808515 A (43)申请公布日 2014.05.21 CN 103808515 A (21)申请号 201210448993.X (22)申请日 2012.11.12 G01M 15/02(2006.01) G01M 15/00(2006.01) (71)申请人 中航商用航空发动机有限责任公司 地址 201109 上海市闵行区虹梅南路 5696 号 101 室 (72)发明人 陈健 侯乃先 杨坤 周超羡 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人 曲瑞 (54) 发明名称 叶片分离装置以及发动机包容性试验装置 (57)。

2、 摘要 本发明公开了一种叶片分离装置以及发动机 包容性试验装置， 涉及航空发动机技术领域。解 决了现有技术存在试验成功率底、 耗时耗力的技 术问题。本发明提供的叶片分离装置， 包括爆炸 物、 存放腔以及控制装置， 其中 ： 存放腔设置于叶 片榫头外壁或轮盘的榫槽内壁上， 爆炸物嵌于存 放腔内 ； 控制装置用于引爆爆炸物， 使爆炸物通 过爆炸的方式将叶片分离为至少两部分。本发明 提供的发动机包容性试验装置， 包括本发明任一 技术方案提供的叶片分离装置。本发明用于提高 包容性试验的成功率。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权。

3、局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图4页 (10)申请公布号 CN 103808515 A CN 103808515 A 1/1 页 2 1. 一种叶片分离装置， 其特征在于， 包括爆炸物、 存放腔以及控制装置， 其中 ： 所述存放腔设置于叶片榫头外壁或轮盘的榫槽内壁上， 所述爆炸物嵌于所述存放腔 内 ； 所述控制装置用于引爆所述爆炸物， 使所述爆炸物通过爆炸的方式将所述叶片分离为 至少两部分。 2. 根据权利要求 1 所述的叶片分离装置， 其特征在于， 所述爆炸物为炸药， 所述控制装 置包括控制器以及嵌于所述炸药内的引信， 所述控制器用于通过对所述引信发射无线信号 的方。

4、式驱动所述引信引爆所述炸药。 3. 根据权利要求 2 所述的叶片分离装置， 其特征在于， 所述无线信号包括红外信号、 电 磁波信号以及声波信号至少其中之一。 4.根据权利要求13任一所述的叶片分离装置， 其特征在于， 所述叶片分离装置还包 括防爆板， 所述防爆板介于所述爆炸物与所述轮盘的榫槽内壁之间。 5. 根据权利要求 4 所述的叶片分离装置， 其特征在于， 所述存放腔设置于所述叶片榫 头位置相对的两侧部的外壁上。 6. 根据权利要求 4 所述的叶片分离装置， 其特征在于， 所述存放腔的长度方向与所述 轮盘的榫槽的长度方向相平行。 7. 根据权利要求 4 所述的叶片分离装置， 其特征在于， 。

5、所述防爆板位置相对的两侧面 中其中一侧面与所述轮盘的榫槽内壁相抵接， 其中另一侧面与所述爆炸物、 所述叶片榫头 相抵接。 8. 根据权利要求 4 所述的叶片分离装置， 其特征在于， 所述存放腔开口周围还设置有 限位槽， 所述防爆板的边沿部分嵌于所述限位槽内， 且所述防爆板背离所述爆炸物的一侧 面与所述限位槽周围的所述叶片榫头外壁之间平滑连接。 9.根据权利要求13任一所述的叶片分离装置， 其特征在于， 所述叶片分离装置还包 括弹性垫片， 所述弹性垫片嵌于所述轮盘的榫槽内壁与所述叶片榫头之间。 10. 一种发动机包容性试验装置， 包括权利要求 1 9 任一所述的叶片分离装置。 权 利 要 求 书。

6、 CN 103808515 A 2 1/5 页 3 叶片分离装置以及发动机包容性试验装置 技术领域 0001 本发明涉及航空发动机技术领域， 具体涉及一种叶片分离装置以及设置该叶片分 离装置的发动机包容性试验装置。 背景技术 0002 航空发动机叶片包容性试验是发动机型号定型或适航取证时必须进行的重要试 验之一， 该试验用以判断航空发动机是否满足叶片脱落后包容性的要求。包容性是指发动 机结构对叶片产生后形成的碎片的包容性能。 包容性优良的发动机抵御碎片穿透力的性能 更为强大。 0003 在实施叶片包容性试验时， 需满足一定的试验条件， 试验条件包括 ： 0004 1. 叶片在最危险的位置断裂，。

7、 可以选择叶片最外层榫槽处， 或整体叶盘结构单个 叶片的 80% 处断裂 ； 如图 1 所示叶片榫头 （简称榫头） 41、 叶片的轮盘 （简称 ： 轮盘） 的榫槽为 航空发动机中叶片与轮盘常见的连接结构， 其中 ： 叶片榫头 41 与叶片的叶身 40 一体， 榫槽 与轮盘一体。 0005 2.叶片在最大允许转速下断裂， 为保守起见， 可以选择红线转速。 符合设计的叶片 在短时红线转速下不会迅速断裂， 更难以保证在 “叶片最危险位置” 断裂， 因此在实际叶片 包容性试验过程中， 一般会对叶片进行预制处理。 目前最常见的处理方法是 ： 如图1所示在 叶片榫头 41 上进行切割， 切割出切口 44 。

8、以降低该位置承受离心力载荷的能力。 0006 上述在如图 1 所示叶片的榫头 41 上切割切口 44 的方法在技术上存在以下明显的 缺陷 ： 0007 1. 预制切口 44 应如何切制以及切多大难以精确确定 ； 0008 2. 若切口 44 切得过大， 叶片未达到设定的 “最大转速” 时便发生断裂， 脱落的叶片 未达到预定的动能， 无法考核发动机包容能力， 试验失败， 所以试验成功率低 ； 0009 3. 为防止出现缺陷 2 中所述的试验失败的情况， 切口 44 一般切得较小， 在 “最大 转速” 下运转不发生断裂， 此时只能取下叶片再度切割然后再安装， 但同样存在切得过大提 前断裂或切得过小。

9、无法断裂的情形。显然， 这种处理方式耗时耗力， 难以精确控制。 发明内容 0010 本发明的目的是提出一种叶片分离装置以及设置该叶片分离装置的发动机包容 性试验装置， 解决了现有技术存在试验成功率底、 耗时耗力的技术问题。另外， 本发明优选 技术方案还解决了现有技术存在难以精确控制的技术问题。 0011 为实现上述目的， 本发明提供了以下技术方案 ： 0012 本发明实施例提供的叶片分离装置， 包括爆炸物、 存放腔以及控制装置， 其中 ： 0013 所述存放腔设置于叶片榫头外壁或轮盘的榫槽内壁上， 所述爆炸物嵌于所述存放 腔内 ； 0014 所述控制装置用于引爆所述爆炸物， 使所述爆炸物通过爆。

10、炸的方式将所述叶片分 说 明 书 CN 103808515 A 3 2/5 页 4 离为至少两部分。 0015 在一个实施例中， 所述爆炸物为炸药， 所述控制装置包括控制器以及嵌于所述炸 药内的引信， 所述控制器用于通过对所述引信发射无线信号的方式驱动所述引信引爆所述 炸药。 0016 在一个实施例中， 所述无线信号包括红外信号、 电磁波信号以及声波信号至少其 中之一。 0017 在一个实施例中， 所述叶片分离装置还包括防爆板， 所述防爆板介于所述爆炸物 与所述轮盘的榫槽内壁之间。 0018 在一个实施例中， 所述存放腔设置于所述叶片榫头位置相对的两侧部的外壁上。 0019 在一个实施例中， 。

11、所述存放腔的长度方向与所述轮盘的榫槽的长度方向相平行。 0020 在一个实施例中， 所述防爆板位置相对的两侧面中其中一侧面与所述轮盘的榫槽 内壁相抵接， 其中另一侧面与所述爆炸物、 所述叶片榫头相抵接。 0021 在一个实施例中， 所述存放腔开口周围还设置有限位槽， 所述防爆板的边沿部分 嵌于所述限位槽内， 且所述防爆板背离所述爆炸物的一侧面与所述限位槽周围的所述叶片 榫头外壁之间平滑连接。 0022 在一个实施例中， 所述叶片分离装置还包括弹性垫片， 所述弹性垫片嵌于所述轮 盘的榫槽内壁与所述叶片榫头之间。 0023 本发明实施例提供的发动机包容性试验装置， 包括本发明实施例任一技术方案提 。

12、供的叶片分离装置。 0024 基于上述技术方案， 本发明实施例至少可以产生如下技术效果 ： 0025 由于本发明实施例提供的叶片分离装置中的控制装置可以通过引爆爆炸物， 使爆 炸物通过爆炸的方式将叶片分离为至少两部分， 而控制装置引爆的时机 （例如 ： 转速达到预 定值时） 完全可以由工作人员根据试验的需要来决定， 所以工作人员可以在适宜的时机直 接引爆爆炸物从而将叶片分离为多个碎片以保证包容性试验成功、 顺利的进行， 试验成功 率更高， 因为无需设置切口， 故而也不存在设置切口所导致的耗时耗力， 切口难以精确控制 等诸多技术缺陷， 所以解决了现有技术存在试验成功率底、 耗时耗力的技术问题。 。

13、附图说明 0026 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本申请的一部分， 本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明， 并不构成对本发明的不当限定。在附图中 ： 0027 图 1 为现有技术中设置有切口的叶片的结构的示意图 ； 0028 图 2 为设置有本发明实施例所提供的叶片分离装置的叶片的组装过程的示意图 ； 0029 图 3 为设置有本发明实施例所提供的叶片分离装置的叶片的立体结构的示意图 ； 0030 图 4 为图 3 所示叶片内叶片分离装置处的结构的局部剖视示意图 ； 0031 图 5 为图 3 所示叶片内叶片分离装置中控制装置与爆炸物之间控制关系的示意 图 ； 0。

14、032 图中标记 ： 1、 爆炸物 ； 2、 存放腔 ； 3、 控制装置 ； 31、 控制器 ； 32、 引信 ； 40、 叶身 ； 41、 叶片榫头 ； 42、 轮盘 ； 43、 榫槽 ； 44、 切口 ； 5、 防爆板 ； 6、 限位槽 ； 7、 弹性垫片 ； 81、 箭头 ； 82、 箭 头。 说 明 书 CN 103808515 A 4 3/5 页 5 具体实施方式 0033 下面通过附图图 2 图 5 以及列举本发明的一些可选实施例的方式， 对本发明的 技术方案 （包括优选技术方案） 做进一步的详细描述。需要说明的是 ： 本实施例中的任何技 术特征、 任何技术方案均是多种可选的技术特。

15、征或可选的技术方案中的一种或几种， 为了 描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方 案， 也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一， 所以本领域 技术人员应该知晓 ： 本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护 范围， 本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代 技术方案。 0034 本发明实施例提供了一种包容性试验成功率高、 省时省力且更便于控制的叶片分 离装置以及设置该叶片分离装置的发动机包容性试验装置。 0035 下面结合图 2 图 5 对本发明提供的技术方案进行更为详细的阐述， 将。

16、本发明提 供的任一技术手段进行替换或将本发明提供的两个或更多个技术手段互相进行组合而得 到的技术方案均应该在本发明的保护范围之内。 0036 如图 2 图 5 所示， 本发明实施例所提供的叶片分离装置， 包括如图 4 和图 5 所示 的爆炸物 1、 如图 2 所示的存放腔 2 以及控制装置 3， 其中 ： 如图 2 所示存放腔 2 设置于叶片 榫头 41 外壁， 爆炸物 1 嵌于存放腔 2 内。控制装置 3 用于引爆爆炸物 1， 使爆炸物 1 通过爆 炸的方式将叶片分离为至少两部分。分离后的叶片形成多个碎片， 由此便可以进行设置该 叶片的发动机的包容性试验。图 2 中还示意出了叶片的叶身 40。

17、。 0037 由于本发明中控制装置 3 引爆的时机 （例如 ： 转速达到预定值时） 可以由工作人员 根据试验的需要来决定， 所以工作人员可以在适宜的时机直接引爆爆炸物 1， 从而将叶片分 离为多个碎片以保证包容性试验成功、 顺利的进行， 试验成功率更高， 0038 当然， 将如图 2 所示存放腔 2 设置于轮盘 42 的榫槽 43 内壁上、 既设置在叶片榫头 41 外壁上又设置在榫槽 43 内壁上或设置于叶片上其他位置的技术方案也在本发明的保护 范围之内。 0039 本实施例中如图 5 所示爆炸物 1 优选为炸药， 控制装置 3 包括控制器 31 以及嵌于 炸药内的引信32， 控制器31用于通。

18、过对引信32发射无线信号的方式驱动引信32以引爆炸 药。 0040 通过发射无线信号的方式传输引爆信号的电子装置的线路容易搭建， 而且控制器 31 可以实现远程控制， 试验过程中安全性更好。 0041 当然， 使用雷管等其他爆炸物以取代炸药的技术方案或者使用电线或其他导体连 接的方式以取代无线信号的连接方式也在本发明的保护范围之内。 0042 本实施例中无线信号包括红外信号、 电磁波信号以及声波信号至少其中之一， 无 线信号优选为红外信号。以上无线信号具有指令传输速度快、 线路便于搭建的优点。 0043 当然， 使用其他无线信号的方式以取代上述无线信号的技术方案也在本发明的保 护范围之内。 0。

19、044 本实施例中叶片分离装置还包括如图 2 或图 4 所示防爆板 5， 防爆板 5 优选为钢 板， 防爆板 5 介于爆炸物 1 与轮盘 42 的榫槽 43 内壁之间。防爆板 5 可以对爆炸物 1 释放 说 明 书 CN 103808515 A 5 4/5 页 6 的爆炸力起到一定的防御、 导向作用， 从而保证爆炸力主要作用于叶片榫头 41。 0045 当然， 将防爆板 5 的结构设置为其他形状或者将防爆板 5 的位置进行更改的技术 方案也在本发明的保护范围之内。 0046 本实施例中存放腔 2 设置于叶片榫头 41 位置相对的两侧部的外壁上。这种结构 可以保证爆炸物 1 释放的爆炸力的作用点。

20、更为集中， 由此可以加快叶片分离的速度。 0047 本实施例中存放腔 2 的长度方向与轮盘 42 的榫槽 43 的长度方向相平行。这种结 构可以充分利用轮盘 42 上的空间， 同时， 还可以容纳较多爆炸物 1 以保证叶片足以因爆炸 力而分裂。 0048 本实施例中防爆板 5 位置相对的两侧面中其中一侧面与轮盘 42 的榫槽 43 内壁相 抵接， 其中另一侧面与爆炸物 1、 叶片榫头 41 相抵接。 0049 防爆板 5 覆盖爆炸物 1 不仅可以保证爆炸物 1 释放的爆炸力主要作用于叶片榫头 41上， 进而加速叶片分离， 而且可以避免爆炸物1释放的爆炸力对轮盘42造成损坏， 由此延 长了轮盘 4。

21、2 的使用寿命以及整个试验的安全性。 0050 本实施例中存放腔 2 开口周围还设置有限位槽 6（如图 2 中黑色粗线条所示） ， 限 位槽 6 也可以称为安装边， 防爆板 5 的边沿部分嵌于限位槽 6 内， 且防爆板 5 背离爆炸物 1 的一侧面与限位槽 6 周围的叶片榫头 41 外壁之间平滑连接。 0051 该结构不仅具有结构紧凑、 便于安装的优点， 而且限位槽6对防爆板5可以起到较 好的限位作用， 同时， 可以避免爆炸物 1（例如炸药） 从防爆板 5 与轮盘 42 的榫槽 43 之间 泄露。 0052 本实施例中叶片分离装置还包括弹性垫片7， 弹性垫片7嵌于轮盘42的榫槽43内 壁与叶片。

22、榫头 41 之间。弹性垫片 7 可以避免叶片榫头 41 从轮盘 42 的榫槽 43 内松脱。图 3 所示箭头 81 表示在轮盘 42 的榫槽 43 内壁与叶片榫头 41 之间嵌入弹性垫片 7 后， 弹性垫 片 7 对叶片施加的抵接力的方向。 0053 当然， 使用其他结构件以取代弹性垫片 7 或不设置弹性垫片 7 的技术方案也在本 发明的保护范围之内。 0054 如图 2 图 5 所示， 本发明提供的叶片分离装置的设置以及使用过程如下 ： 0055 1、 对叶片榫头41侧面进行预切割处理， 形成一种集用于存放炸药的存放腔2和用 于放置隔爆板 5 的限位槽 6 为一体的腔体。 0056 2、 在。

23、切割的存放腔 2 中填上爆炸物 1 和引信 32。本发明中采用无线引信， 该系统 可以准确方便地在设定条件下引爆。爆炸物 1 此处选择使用炸药， 由于炸药本身为现有技 术， 所以本发明不直接给出炸药具体技术要求， 但选择标准为 ： 能量大、 效率高、 稳定性好， 即 ： 要求较少的炸药能成功将叶片炸脱， 而且炸药稳定性较高， 在运输、 安装过程中不会发 生爆炸， 只能由无线引信引爆。 0057 3、 分别用一防爆板 5 封住填好炸药和引信 32 的存放腔 2， 存放腔 2 与防爆板 5 内 侧面形成一个密封的爆炸腔， 防爆板 5 的形状使得防爆板 5 安装后， 保证叶片榫头 41 与榫 槽 4。

24、3 原有的装配关系。 0058 5、 带爆破装置的叶片榫头 41 与榫槽 43 装配 ： 先将叶片榫头 41 从榫槽 43 的断面 插入槽中， 用一径向预紧力使叶片榫头 41 与榫槽 43 接触， 再从榫槽 43 的端面插入弹性垫 片 7（弹性垫片 7 优选为带弹片的榫头垫块） ， 实现叶片榫头 41 与榫槽 43 的装配。 说 明 书 CN 103808515 A 6 5/5 页 7 0059 4、 完成后继试验安装， 包括转动挡圈环、 配平螺钉等， 该类工序与现有试验方法一 致， 本发明不做详细说明。 0060 5、 试验时， 将转子加速至预定转速， 待转速稳定后， 操作控制装置 3 通过。

25、红外等无 线信号方式引爆炸药， 炸药释放的爆炸力对叶片榫头41形成挤压力的方向如图4中箭头82 所示， 在该挤压力的作用下可以实现叶片脱落。 0061 如图2图5所示， 本发明实施例提供的发动机包容性试验装置， 包括本发明任一 技术方案所提供的叶片分离装置。 0062 由于本发明提供的发动机包容性试验装置包括本发明任一技术方案所提供的叶 片分离装置， 所以至少可以产生与本发明提供的叶片分离装置相同的技术效果， 至少可以 解决相同的技术问题， 这一点本文不再赘述。 0063 需要说明的是 ： 将本发明任一技术方案所提供的叶片分离装置应用于发动机包容 性试验装置之外的其他装置上的技术方案也在本发明。

26、的保护范围之内。 0064 上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外， 如果其公开了数值范围， 那么 公开的数值范围均为优选的数值范围， 任何本领域的技术人员应该理解 ： 优选的数值范围 仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多， 无法 穷举， 所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案， 并且， 上述列举的数值不 应构成对本发明创造保护范围的限制。 0065 同时， 上述本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件， 那么， 除另 有声明外， 固定连接可以理解为 ： 能够拆卸地固定连接 （例如使用螺栓或螺钉连接） ， 也可以 理解为 ： 不可拆。

27、卸的固定连接 （例如铆接、 焊接） ， 当然， 互相固定连接也可以为一体式结构 （例如使用铸造、 锻造或注塑等工艺一体成形制造出来） 所取代 （明显无法采用一体成形工 艺除外） 。 0066 另外， 上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术 语除另有声明外其含义包括与其近似、 类似或接近的状态或形状。本发明提供的任一部件 既可以是由多个单独的组成部分组装而成， 也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。 0067 最后应当说明的是 : 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制 ； 尽 管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明， 所属领域的普通技术人员应当理解 ： 依然 可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换 ； 而不脱离本发 明技术方案的精神， 其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。 说 明 书 CN 103808515 A 7 1/4 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103808515 A 8 2/4 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103808515 A 9 3/4 页 10 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103808515 A 10 4/4 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 103808515 A 11 。