本发明专利技术公开了一种模拟燃气环境下的热疲劳试验装置，属于航空发动机技术领域。所述装置包括燃烧器、夹具、夹具支撑台、可移动平台、支撑架、鼓风机、炉体和排气装置。燃烧器、鼓风机和夹具都集成在炉体上，所述支撑架上固定炉体，并通过可移动平台连接夹具支撑台，夹具支撑台上固定夹具，燃烧器和排气装置位于炉体侧面；试验时圆管试验件内始终通过鼓风机提供高压冷却空气，用于在圆管试验件内外产生温度梯度，以模拟热障涂层和高温合金的真实工作环境。本发明专利技术真实的模拟发动机热端部件载荷谱，试验时能快速调整试验件在燃气火焰中的位置；装置结构紧凑、节能和便于运输。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及航空发动机
，是一种能模拟航空发动机热端部件真实工作环境、适用于航空煤油燃烧的热疲劳试验装置。该试验装置能实现室温～1300℃燃气的试验条件，可用于模拟航空发动机冷状态、启动、最大状态、停车等各个工作状态。从而研究发动机热端部件在燃气环境下的热疲劳行为，也可用于研究热障涂层在燃气环境下的氧化或热疲劳行为。
技术介绍
现代先进航空发动机热端部件的工作温度(Tt4)已经接近1600℃，高压涡轮导向器使用的高温合金基体被气膜和热障涂层隔绝后的温度为900℃～1050℃。目前研究热障涂层和高温合金的氧化行为都是在大气环境下(空气静止情况下使用电阻丝加热或者电涡流加热)进行的，而燃气中包含S和未充分雾化的燃油液滴，这些大气试验环境下没有的成分对高温合金和热障涂层的氧化有很重要的影响；高速燃气对热障涂层也有冲蚀作用，所以在大气环境下研究高温合金和热障涂层系统的氧化或热疲劳行为所得到的损伤数据已经不能达到工程应用的要求。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种模拟燃气环境下的热疲劳试验装置，该试验装置可以进行高温合金和带热障涂层的高温合金圆管试验件的氧化或热疲劳试验。本专利技术提供的模拟燃气环境下的热疲劳试验装置，包括燃烧器、夹具、夹具支撑台、可移动平台、支撑架、鼓风机、炉体和排气装置。夹具是本专利技术最重要部分，它的作用是支撑圆管试验件和为圆管试验件提供冷却空气通道。炉体是整个试验装置的支撑机构，燃烧器、鼓风机和夹具等都集成在炉体上，所述支撑架上固定设置炉体，支撑架带有脚轮方便运输和移动。燃烧器位于炉体侧面，用于产生高温燃气，其空气流量和油门大小均可调。鼓风机固定在支撑架上，位于炉体下方，通过进气管为圆管试验件提供高压冷却空气。通过控制加温、保温、降温时间和温度值来实现温度循环。试验时燃烧器产生圆柱形火焰，通过时间继电器来控制燃烧器工作的时间。燃烧器工作时实现试验件的加热和保温功能，燃烧器停机即完成降温的功能。通过加热、保温和降温得到简易的梯形温度循环。试验时圆管试验件内始终通有高压冷却空气，用于在圆管试验件内外产生温度梯度，以模拟热障涂层和高温合金的真实工作环境。本专利技术的优点在于：1、本专利技术试验装置很好的模拟了真实的发动机热端部件载荷谱；2、本专利技术试验装置试验件安装在L型的滑轨支架上，试验时能快速调整试验件在燃气火焰中的位置；3、本专利技术试验装置试验件内通空气冷却，能实现热障涂层沿厚度方向的温度梯度；4、本专利技术试验装置能够实现三根试验件同时开展试验，提高了试验效率；5、本专利技术试验装置结构紧凑、节能和便于运输。附图说明图1为本专利技术的热疲劳试验装置整体结构示意图；图2为本专利技术中圆管试验件的夹具结构示意图；图3为本专利技术中圆管试验件的夹具的爆炸图；图4为本专利技术中夹具冷却通道示意图；图5为本专利技术中炉体支撑结构调节示意图。图中：1.燃烧器；2.夹具；3.夹具支撑台；4.调节手柄；5.支撑架；6.鼓风机；7.炉体；8.排气装置；9.钢丝滑轮；10.夹具滑动导轨；11.钢丝；12.可移动平台；2-1.排气管；2-2.进气管；2-3.试验件；2-4.热电偶安装套筒A；2-5.可移动支座；2-6.滑道；2-7.调节螺栓；2-8.夹具安装螺栓；2-9.试验件固定长螺栓；2-10.下集气腔；2-11.上集气腔；2-12.热电偶安装套筒B；2-13.深孔；2-14.径向孔。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供一种模拟燃气环境下的热疲劳试验装置，如图1所示，所述的试验装置包括燃烧器1、夹具2、夹具支撑台3、可移动平台12、支撑架5、鼓风机6、炉体7和排气装置8。所述的支撑架5底部设置万向轮脚轮，便于运输和移动。在所述的支撑架5上固定设置有炉体7，炉体7的左右两个侧面上固定设置有燃烧器1和排气装置8，燃烧器1产生的高温燃气加热完试验件2-3后经由排气装置8排出。优选的，所述的燃烧器1和排气装置8同轴设置。炉体7底部的支撑架5上可前后滑动连接方式连接夹具支撑台3，所述的夹具支撑台3上左右滑动方式连接可移动平台12，所述夹具2通过连接螺栓2-8固定在可移动平台12上。所述鼓风机6固定在支撑架5上，位于炉体7下方，用于产生试验件2-3内腔冷却所需的高压冷却空气。实验时，将夹具支撑台3推入炉体7内，使得夹具2上的试验件2-3正对燃烧器1的火焰出口，通过可移动平台12相对夹具支撑台3的左右移动调整试验件2-3距离所述火焰出口的距离；试验结束后，夹具支撑台3可以向前滑动，带动夹具2上试验件2-3离开炉体7。如图1所示，夹具支撑台3为L型结构，底面的上下表面分别固定可移动平台12和支撑架5，所述的夹具支撑台3相对于支撑架5可以前后滑动，所述的可移动平台12相对于夹具支撑台3可以左右滑动。在所述的夹具支撑台3的侧面有三个开口，最上方的开口为观察窗，玻璃密封；中间的开口用于夹具2上的进气管2-2与鼓风机6的连接，以及排气管2-1与大气环境的连通，并且所述的中间的开口为左右方向长条开口，以便与在可移动平台12左右移动的过程中，提供有效的、足够的量程。最下面的开口包括左右两个，分别固定一个钢丝导轨9，钢丝导轨9上布置钢丝11。所述钢丝11的两端分别固定在可移动平台12的左右两侧，如图5所示，所述钢丝11通过4个钢丝导轮9形成一个水平面的矩形环，其中两个钢丝导轨9固定在夹具支撑台3的侧壁开口上，另外两个固定在夹具支撑台3的底面上，可移动平平台12可滑动连接在夹具支撑台3的两个平行导轨上，当钢丝11在水平方向运动，可移动平台12会受到钢丝11的左右牵引，产生沿着导轨的左右滑动，达到左右移动夹具2的目的，使得夹具2距离燃烧器1的位置可调，本专利技术中称为粗调，调整距离为300mm。所述夹具2结构如图2和图3所示，所述的夹具2包括试验件固定长螺栓2-9、热电偶安装套筒A2-4、热电偶安装套筒B2-12、进气管2-2及下集气腔2-10、排气管2-1及上集气腔2-11、可移动支座2-5及其滑道2-6、调节螺栓2-7和夹具安装螺栓2-8，所述的夹具安装螺栓2-8用于将可移动平台12和滑道2-6之间的固定连接。所述的滑道2-6上设置有可移动支座2-5，所述的可移动支座2-5可以沿着滑道2-6左右滑动。所述的调节螺栓2-7的一端螺纹连接在可移动支座2-5上，另一端伸出炉体7侧壁，通过在炉体7外侧转动调节螺栓2-7可以实现可移动支座2-5在滑道2-6上左右方向60mm的调节范围，即实现对试验件2-3和燃烧器1的火焰出口距离的微调节。所述的热电偶安装套筒A2-4和热电偶安装套筒B2-12用于安装高温热电偶以实时测量冷却空气在进/出圆管试验件2-3的温度。下集气腔2-10、上集气腔2-11、热电偶安装套筒2-4与圆管试验件2-3之间无机械连接，五者通过试验件固定长螺栓2-9压紧，防止试验件2-3松动，具体为：上集气腔2-11具有上下三个通孔，下集气腔2-10上表面上有和试验件固定长螺栓2-9连接的螺纹孔，试验时，试验件固定长螺栓2-9的螺纹端依次穿过上集气腔2-11、热电偶安装套筒A2-4、试验件2-3、热电偶安装套筒B2-12和下集气腔2-10，并螺纹连接在所述的下集气腔2-10上。所述夹具2可以同时进行3根试验件2-3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模拟燃气环境下的热疲劳试验装置，其特征在于：包括燃烧器、夹具、夹具支撑台、可移动平台、支撑架、鼓风机、炉体和排气装置；所述的支撑架底部设置万向轮脚轮，在所述的支撑架上固定设置有炉体，炉体的左右两个侧面上固定设置有燃烧器和排气装置，燃烧器产生的高温燃气加热完试验件后经由排气装置排出；炉体底部的支撑架上可前后滑动连接方式连接夹具支撑台，所述的夹具支撑台上左右滑动方式连接可移动平台，所述夹具通过连接螺栓固定在可移动平台上；所述鼓风机固定在支撑架上，位于炉体下方，用于产生试验件内腔冷却所需的高压冷却空气；实验时，将夹具支撑台推入炉体内，使得夹具上的试验件正对燃烧器的火焰出口，通过可移动平台相对夹具支撑台的左右移动调整试验件距离所述火焰出口的距离；试验结束后，夹具支撑台向前滑动，带动夹具上试验件离开炉体。
【技术特征摘要】
1.一种模拟燃气环境下的热疲劳试验装置，其特征在于：包括燃烧器、夹具、夹具支撑台、可移动平台、支撑架、鼓风机、炉体和排气装置；所述的支撑架底部设置万向轮脚轮，在所述的支撑架上固定设置有炉体，炉体的左右两个侧面上固定设置有燃烧器和排气装置，燃烧器产生的高温燃气加热完试验件后经由排气装置排出；炉体底部的支撑架上可前后滑动连接方式连接夹具支撑台，所述的夹具支撑台上左右滑动方式连接可移动平台，所述夹具通过连接螺栓固定在可移动平台上；所述鼓风机固定在支撑架上，位于炉体下方，用于产生试验件内腔冷却所需的高压冷却空气；实验时，将夹具支撑台推入炉体内，使得夹具上的试验件正对燃烧器的火焰出口，通过可移动平台相对夹具支撑台的左右移动调整试验件距离所述火焰出口的距离；试验结束后，夹具支撑台向前滑动，带动夹具上试验件离开炉体。2.根据权利要求1所述的一种模拟燃气环境下的热疲劳试验装置，其特征在于：夹具支撑台为L型结构，底面的上下表面分别固定可移动平台和支撑架，所述的夹具支撑台相对于支撑架可以前后滑动，所述的可移动平台相对于夹具支撑台可以左右滑动；在所述的夹具支撑台的侧面有三个开口，最上方的开口为观察窗，玻璃密封；中间的开口用于连接夹具上的进气管与鼓风机的连接，以及出气管与大气环境的连通；并且所述的中间的开口为左右方向长条开口，以便于在可移动平台左右移动的过程中，提供足够的量程；最下面的开口包括左右两个，分别固定一个钢丝导轨，钢丝导轨上布置钢丝。3.根据权利要求2所述的一种模拟燃气环境下的热疲劳试验装置，其特征在于：所述钢丝的两端分别固定在可移动平台的左右两侧，所述钢丝通过4个钢丝导轮形成一个水平面的矩形环，其中两个钢丝导轨固定在夹具支撑台的侧壁开口上，另外两个固定在夹具支撑台的底面上，可移动平平台可滑动连接在夹具支撑台的两个平行导轨上，当钢丝在水平方向运动，可移动平台会受到钢丝的左右牵引，产生沿着导轨的左右滑动，达到左右移动夹具的目的，使得夹具距离燃烧器的位置可调。4.根据权利要求1所述的一种模拟燃气环境下的热疲劳试验装置，其特征在于：所述夹具包括试验件固定长...
【专利技术属性】
技术研发人员：齐红宇，张蜃之，杨洪伟，杨晓光，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。