[发明专利]一种利用阵列水射流解决涡轮叶片热障涂层堵孔的装置与方法

权利要求书

1.一种利用阵列水射流解决涡轮叶片热障涂层堵孔的装置，它包括工作台（15）和夹具座（16），其特征在于：涡轮叶片（7）通过榫头夹具安装在夹具座（16）上，夹具座（16）安装在工作台（15）上；叶背射流板（6）和叶盆射流板（8）分别安装在第一集液腔（5）和第二集液腔（10）的侧方；第一集液腔（5）和第二集液腔（10）分别连接有第一进液口（4）和第二进液口（9）；第一集液腔（5）与第一伺服运动台（3）连接，第二集液腔（10）与第二伺服运动台（11）连接；第一伺服电机（1）和第二伺服电机（13）分别驱动第一集液腔（5）和第二集液腔（10），以调整叶背射流板（6）与涡轮叶片（7）叶背之间、叶盆射流板（8）与涡轮叶片（7）叶盆之间的射流加工间距至设定值；叶背射流板（6）根据涡轮叶片叶背型面反拷贝制作；叶背射流板（6）上制作有与第一集液腔（5）相贯通的阵列射流孔，每个射流孔对应涡轮叶片叶背上的一个气膜孔，每个射流孔与所对应气膜孔的孔径大小及孔轴方向一致；叶盆射流板（8）根据涡轮叶片叶盆型面反拷贝制作，叶盆射流板（8）上制作有与第二集液腔（10）相贯通的阵列射流孔，每个射流孔对应涡轮叶片叶盆上的一个气膜孔，每个射流孔与所对应气膜孔的孔径大小及孔轴方向一致。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：叶背射流板（6）距离涡轮叶片（7）的叶背的距离为5mm-10mm；叶盆射流板（8）距离涡轮叶片（7）的叶盆的距离为5mm-10mm。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：叶背射流板（6）与叶盆射流板（8）上的射流孔为带有圆锥收缩流道的圆柱喷嘴结构，圆锥收缩段长度为射流孔出口直径的1-2倍，射流孔入口直径为射流孔出口直径的2倍。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的第一集液腔、第二集液腔、叶背射流板（6）、叶盆射流板（8）均采用不锈钢材质制作。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：射流工作液体采用自来水，通过第一进液口（4）和第二进液口（9）分别向第一集液腔（5）和第二集液腔（10）提供工作液。

6.一种利用阵列水射流解决涡轮叶片热障涂层堵孔的方法，其步骤在于：

第一步，制作叶背射流板（6）和叶盆射流板（8）：根据涡轮叶片叶背和叶盆的几何形状、气膜孔位置、数量、方向以及加工间距反拷贝制作叶背射流板（6）和叶盆射流板（8）；叶背射流板（6）和叶盆射流板（8）的厚度为5-10mm，距离涡轮叶片对应面的间距为5-10mm；在叶背射流板及叶盆射流板上制作阵列射流孔，使每个射流孔对应于涡轮叶片上的一个气膜孔，且每个射流孔与所对应的气膜孔孔径大小及孔轴方向一致；

第二步，将叶背射流板（6）安装在第一集液腔（5）上，将叶盆射流板（8）安装在第二集液腔（10）上，使叶背射流板（6）和叶盆射流板（8）上的射流孔与对应的第一集液腔（5）和第二集液腔（10）内腔贯通；

第三步：将待加工的涡轮叶片（7）的榫头放置在榫头夹具（20）内，并使夹具夹紧榫头；

第四步：通过控制第一伺服电机（1）和第二伺服电机（13）分别移动第一集液腔（5）和第二集液腔（10），使得叶背射流板（6）和叶盆射流板（8）分别与涡轮叶片叶背及叶盆之间的距离为设定好的加工间距；

第五步：通过第一进液口和第二进液口向对应的第一集液腔（5）和第二集液腔（10）内加注压力为5-20MPa的自来水，使叶背射流板（6）和叶盆射流板（8）上的射流孔产生高压射流，开始水射流通孔加工；

第六步：保持水射流通孔加工时间1-5分钟，具体加工时间根据具体型号的涡轮叶片及热障涂层堵孔程度通过试验确定；通孔加工完成后，停止第一进液口和第二进液口的进液；

第七步：通过第一伺服电机（1）和第二伺服电机（13）移动第一集液腔（5）和第二集液腔（10），取出加工好的涡轮叶片；重新回到第三步，进行下一个涡轮叶片的通孔加工。