[實用新型]一種超重力環境下材料力學性能測試的高溫加熱裝置

有效

• 申請號: 201920934890.1
• 申請日: 2019-06-20
• 公開（公告）號: CN210922175U
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 韋華;謝亞丹;林偉岸;蔣建群;張澤;陳云敏
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F27B17/00
• 分類號: F27B17/00;G01N3/02;G01N3/18
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本實用新型公開了一種超重力環境下材料力學性能測試的高溫加熱裝置。高溫加熱裝置固定于超重力試驗艙中，所述的高溫加熱裝置包括從上到下依次布置連接的上爐體、中爐體、下爐體以及隔熱保溫層、高強度爐管、發熱體和爐體承載體；爐體承載體置于下爐體的下腔體隔熱層底部，高強度爐管置于爐體承載體上，高強度爐管外分別和上爐體的上腔體隔熱層、中爐體的中腔體隔熱層、下爐體的下腔體隔熱層之間填充有隔熱保溫層；高強度爐管內部加工有螺旋狀凹槽并裝有發熱體。本實用新型配合超重力環境，可加熱高轉速條件下材料性能測試樣品，解決了高速旋轉狀態下材料高溫性能測試加熱的關鍵難題，且裝備簡單、操作方便。

技術領域

本實用新型涉及高溫加熱領域，尤其涉及一種適用于在超重力環境下給材料力學性能測試樣品高溫加熱。

背景技術

高壓渦輪工作葉片作為航空發動機和燃氣輪機熱端部件關鍵組成部分之一，服役時長期工作在高溫、高壓、高轉速、交變負載等耦合加載條件下，是發動機中工作條件最惡劣的轉動部件，其使用可靠性直接影響整機性能。服役時渦輪工作葉片繞發動機軸線高速旋轉，其作用是利用燃氣膨脹做功，將燃氣的位能和熱能轉換為轉子的機械功，所以服役過程中渦輪工作葉片主要承受離心載荷、熱載荷、氣動載荷和振動載荷的耦合作用。離心載荷產生的離心應力，屬于體積力，使積疊線與徑向線不完全重合的彎扭結構葉片，同時產生徑向拉應力、扭轉應力和彎曲應力。熱載荷產生的熱應力與幾何約束密切相關，幾何約束越多，熱應力越大。氣動載荷產生的氣動力，是一種表面分布壓力，屬于面積力，作用在葉片各個表面，沿葉高和葉寬方向呈不均勻分布。因此，渦輪工作葉片在徑向拉應力、扭轉應力、彎曲應力和熱應力的耦合作用下同時發生剪切變形、拉伸變形和扭曲變形，這顯然不同于實驗室單軸應力狀態下的變形行為。

但目前航空發動機渦輪葉片用材的性能數據主要來自實驗室標準試樣的力學性能數據。雖然標準試樣力學性能數據在一定程度上能為葉片強度設計提供實驗依據，但與實際葉片相比，標準試樣在性能測試過程中無法綜合反映離心載荷-熱載荷耦合條件對葉片微觀組織和裂紋擴展路徑的影響。所以，現有技術中缺少了能根據發動機葉片工況環境測試材料的力學性能的裝置和方式。

實用新型內容

本實用新型需要解決的是針對上述超重力、高溫試驗條件下材料高溫性能測試過程中樣品加熱難的問題，提供一種裝配簡單、使用方便、安全系數高，且可用于超重力工況的高溫加熱裝置。

本實用新型將為高轉速-高溫耦合環境下材料性能測試提供一種超重力環境下材料力學性能測試的高溫加熱裝置，解決高速旋轉狀態下材料高溫性能測試加熱的關鍵難題，且應用于超重力試驗裝置內的高溫加熱裝置必須具有結構簡單、安全可靠的特點，設計要符合高強度輕質量的理念。

本實用新型采用的技術方案是：

所述的高溫加熱裝置固定于超重力實驗艙中，所述的高溫加熱裝置包括從上到下依次布置連接的上爐體、中爐體、下爐體以及隔熱保溫層、高強度爐管、發熱體和爐體承載體；

上爐體主要由上隔熱蓋、上腔體外殼、上腔體中殼、上腔體隔熱層、上腔體下固定蓋組成，上腔體外殼、上腔體中殼、上腔體隔熱層分別從外到內安裝形成上爐三層結構，上隔熱蓋和上腔體下固定蓋分別安裝于上爐三層結構的上端和下端使得上爐三層結構固定連接，上腔體外殼和上腔體中殼之間以及上腔體中殼和上腔體隔熱層之間均有間隙作為空氣隔熱層；

中爐體主要由中隔熱蓋、中腔體外殼、中腔體中殼、中腔體隔熱層、中腔體下固定蓋組成，中腔體外殼、中腔體中殼、中腔體隔熱層分別從外到內安裝形成中爐三層結構，中隔熱蓋和中腔體下固定蓋分別安裝于中爐三層結構的上端和下端使得中爐三層結構固定連接，中腔體外殼和中腔體中殼之間以及中腔體中殼和中腔體隔熱層之間均有間隙作為空氣隔熱層；上爐體的上腔體下固定蓋和中爐體的中隔熱蓋之間固定連接；