[發明專利]水冷裝置及渦輪葉片高溫高周疲勞試驗裝置

有效

• 申請號: 202010350913.1
• 申請日: 2020-04-28
• 公開（公告）號: CN111486645B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 彭春雷;張萍;雷沫枝;高俊;王平
• 申請（專利權）人: 中國航發湖南動力機械研究所
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M13/00;F25D17/02;F28D1/03
• 代理公司: 北京律智知識產權代理有限公司 11438
• 代理人: 孫寶海;闞梓瑄

本發明提出一種水冷裝置及渦輪葉片高溫高周疲勞試驗裝置。水冷裝置包含下層水冷結構及上層水冷結構。下層水冷結構具有下層腔體，下層水冷結構的側面設置有進水孔，下層腔體內設置有下隔板，下隔板呈螺旋形并將下層腔體分隔呈螺旋通道狀，下層腔體的最外圈連接于進水孔，最內圈位于下層腔體的中心位置。上層水冷結構設置于下層水冷結構的上面并具有上層腔體，上層水冷結構的側面設置有出水孔，上層腔體內設置有上隔板，上隔板呈螺旋形并將上層腔體分隔呈螺旋通道狀，上層腔體的最外圈連接于出水孔，最內圈位于上層腔體的中心位置。水冷裝置具有連通接口，連通接口連通下層腔體的最內圈與上層腔體的最內圈。

技術領域

本發明涉及航空發動機葉片疲勞試驗技術領域，尤其涉及一種水冷裝置及渦輪葉片高溫高周疲勞試驗裝置。

背景技術

航空發動機葉片疲勞試驗可以獲得葉片的S-N曲線或指定載荷下的疲勞壽命，應盡可能模擬葉片的工作環境，使試驗結果更貼近真實情況。航空發動機渦輪葉片的工作環境溫度高達數百攝氏度甚至上千攝氏度，其在高溫環境下的高周疲勞特性與常溫環境下的差別較大，需要進行高溫下的高周疲勞試驗。試驗時渦輪葉片通過夾具安裝到振動臺臺面，可采用加溫爐或其它加溫裝置對渦輪葉片加溫，但加溫爐的熱輻射和渦輪葉片的熱傳導會顯著增加振動臺臺面溫度，如不采取隔離措施，振動臺臺面將產生熱變形，影響振動臺的正常工作甚至造成振動臺損壞。

現有的航空發動機葉片疲勞試驗通常在常溫下進行，與葉片的實際工作環境溫度差別較大，不能夠直接反映工作環境下葉片的疲勞特性，采用常溫試驗數據對渦輪葉片進行強度壽命評估存在較大的偏差和不確定性。振動臺作為一個電子設備，工作時自身產生的熱量用冷卻風機冷卻，才能夠保證其正常工作。但是進行高溫高周疲勞試驗時，振動臺長時間承受高溫熱輻射和熱傳導，其配套的冷卻風機對臺面不能提供有效的冷卻防護，必須采取措施隔熱。

承上，現有的渦輪葉片高溫高周疲勞試驗裝置，在設計中均未考慮葉片的工作溫度，得到的時常溫狀態下的葉片疲勞特性。因此，要得到葉片實際工作環境下的疲勞特性，必須模擬葉片實際工作的溫度。而現有的葉片振動疲勞試驗不考慮葉片的工作環境溫度，這樣造成試驗所得的疲勞特性與實際情況差別較大，不能準確反映實際情況下葉片的疲勞特性。

發明內容

本發明的一個主要目的在于克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供一種能夠降低試驗設備的振動臺臺面溫度，并能夠使試驗設備在適宜的工作環境溫度下工作的水冷裝置。

本發明的另一個主要目的在于克服上述現有技術的至少一種缺陷，提供一種具有上述水冷裝置的渦輪葉片高溫高周疲勞試驗裝置。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

根據本發明的一個方面，提供一種水冷裝置，安裝于渦輪葉片高溫高周疲勞試驗裝置的振動臺上。其中，所述水冷裝置包含下層水冷結構以及上層水冷結構。所述下層水冷結構具有下層腔體，所述下層水冷結構的側面設置有連通所述下層腔體與外界的進水孔，所述下層腔體內設置有下隔板，所述下隔板呈螺旋形并將所述下層腔體分隔呈螺旋通道狀，所述下層腔體的最外圈連接于所述進水孔，且最內圈位于所述下層腔體的中心位置。所述上層水冷結構設置于所述下層水冷結構的上面并具有上層腔體，所述上層水冷結構的側面設置有連通所述上層腔體與外界的出水孔，所述上層腔體內設置有上隔板，所述上隔板呈螺旋形并將所述上層腔體分隔呈螺旋通道狀，所述上層腔體的最外圈連接于所述出水孔，且最內圈位于所述上層腔體的中心位置。其中，所述水冷裝置具有連通接口，所述連通接口豎直設置于所述下層腔體的中心位置與所述上層腔體的中心位置之間，以連通所述下層腔體的最內圈與所述上層腔體的最內圈。

根據本發明的其中一個實施方式，所述下層水冷結構在水平面上的正投影圖形為圓形，所述上層水冷結構在水平面上的正投影圖形為圓形，且兩個正投影圖形的對應圓圓心重合、對應圓半徑相等。