[發明專利]一種試件液體冷卻隔離層的鹵素燈復雜梯度熱疲勞試驗裝置

在審

• 申請號: 202011497499.3
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112525947A
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 楊晶晶;范學領;吳堅;吳光耀;羅輔歡;蔣昊南;李東旭
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;中國航發四川燃氣渦輪研究院
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00;H05B3/00;H05B3/02;F21V29/56
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

本發明公開了一種試件液體冷卻隔離層的鹵素燈復雜梯度熱疲勞試驗裝置，包括截面呈六邊形的鈑金外罩箱體(1)，設置在鈑金外罩箱體(1)頂部的箱體上蓋(2)，設置在鈑金外罩箱體(1)內的石英燈燈座(3)和若干個石英燈燈管(4)，以及設置在石英燈燈座(3)上的試件石英隔離罩(5)。本發明可對被測小面積試樣進行高溫度梯度的加熱、并可對小面積試樣進行鹽霧與水霧冷卻處理。該石英保護罩還兼具保護石英玻璃燈管，延長其使用壽命的作用。因此，本發明實現了一種經濟、安全、清潔、安靜、靈活和高效的梯度熱沖擊試驗裝置。

技術領域

本發明涉及一種試件液體冷卻隔離層鹵素燈復雜梯度熱疲勞加熱裝置，適用于小面積復雜曲面結構熱疲勞加熱實驗，可用于航空發動機葉片、小型高溫熱結構件等極端熱環境或者稀薄流環境下高溫試驗的模擬。

背景技術

航空發動機是為“現代工業皇冠上的明珠”，是衡量一個國家綜合科技水平、科技工業基礎實力和綜合國力的重要標志。隨著航空飛行器性能的提高，航空發動機所需具備的推重比也有了更高要求。隨著航空發動機性能的提高，將導致航空發動機高壓渦輪進氣口燃氣溫度提高，對航空發動機葉片壽命服役提出了極其苛刻的要求。針對航空發動機葉片，其內部含流道、高溫度梯度(局部加熱溫度大于200℃/cm)，需要提供更加先進的熱考方式。

目前對于如航空發動機葉片內部含流道的試件熱疲勞考核問題，當前的方法有：采用高頻電磁感應的方式，根據所需加熱形面調整高頻感應加熱元器件的位置，難以對完整的實驗工件進行加熱；采用石英燈調整距離葉片內部含流道工件的位置，支架間布置裸露的石英燈加熱管，對曲面進行加熱測試。其中，石英燈加熱管難以做到強制冷卻，石英燈燈管的電線直接接入加熱控制電源總線。實驗過程中，首先將加熱曲面推入到加熱設備的支架內。傳統的加熱方式有以下幾個問題：

1、裸露的石英燈加熱管，燈管背部輻射不能高效地利用到加熱過程。

2、單一化定制設備，不具有對于不同類型、大小的曲面氣動加熱試驗適應性。

3、航空發動機葉片的溫度場分布復雜、溫度梯度大、葉片所處的面積小，對于定制設備，控制系統編寫難度大，實驗周期長。

4、冷卻試件時冷卻液可能噴濺到石英燈管上，導致石英燈管表面產生較大的熱應力而損壞。

5、無法模擬高空稀薄流環境乃至真空環境，也無法利用保護氣來進行實驗。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種液體冷卻夾層的鹵素燈與平面加熱裝置，其具有結構緊湊、性能穩定、可大規模模塊化拼接、溫度易控、效率更好的特點，同時添加適應保護罩保護石英燈管延長其使用壽命，還為做高空稀薄流等更深一步的實驗創造條件。

本發明采用如下技術方案來實現的：

一種試件液體冷卻隔離層的鹵素燈復雜梯度熱疲勞試驗裝置，包括截面呈六邊形的鈑金外罩箱體，設置在鈑金外罩箱體頂部的箱體上蓋，設置在鈑金外罩箱體內的石英燈燈座和若干個石英燈燈管，以及設置在石英燈燈座上的試件石英隔離罩；

石英燈燈座上設置有若干個石英燈卡槽，其上按周向均勻布置若干個石英燈燈管，鈑金外罩箱體三個不相鄰的第一壁面、第三壁面、第五壁面內布置有三個相同的第一冷卻管路、第二冷卻管路、第三冷卻管路，為保證冷卻水均勻流動，采用下進上出的流動方式，其中各個壁面上右下孔為第一側壁水冷管道的進水口，右上孔為第一側壁水冷管道的出水口，左下孔為第二側壁水冷管道的進水口，左上孔為第二側壁水冷管道的出水口；第一壁面的第一冷卻管路中，冷卻液從第一側壁水冷管道的進水口流入鈑金外罩箱體，從第一側壁水冷管道的出水口流出后轉接到第二側壁水冷管道的進水口，再從第二側壁水冷管道的出水口流出；箱體上蓋布置有上蓋內冷卻液管道，冷卻液從上蓋水冷管路的進水口流入，沿通道從上蓋水冷管路的出水口流出。