[發明專利]CMC火焰筒試驗箱及其試驗方法

在審

• 申請號: 202110085156.4
• 申請日: 2021-01-22
• 公開（公告）號: CN112903302A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 宋迎東;陳正揚;高希光;張盛;于國強
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01M15/14
• 分類號: G01M15/14
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 張明浩;徐燕

1.一種CMC火焰筒試驗箱，包括箱體，其特征在于：箱體內設低溫涵道(1)和高溫涵道(2),所述的低溫涵道一端為低溫涵道進氣口(3)，另一端經試驗件取放區與高溫涵道(2)連接，所述的高溫涵道(2)包括一個高溫進氣口(4)和一個排氣口(5)，所述的高溫進氣口(4)密封連接可拆式氣流調整器(6)，試驗件(7)密封固定安裝在試驗件取放區上，將低溫涵道(1)與高溫涵道(2)分隔，所述的試驗件(7)表面設置有貫穿試驗件(7)的氣膜孔(8)，低溫氣流通過低溫涵道進氣口(3)進入，流經試驗件(7)表面的氣膜孔(8),進入高溫涵道(2)，高溫氣流從可拆式氣流調整器(6)流經高溫進氣口(4)進入高溫涵道(2)，作用于試驗件(7)表面，兩股氣流相互作用，部分氣流經由排氣口(5)排出，部分氣流在高溫涵道(2)形成回流，箱體設置有石英窗口(11),通過石英窗口(11)能觀測到試驗件(7)表面經高溫作用的應變反應。

2.根據權利要求1所述的CMC火焰筒試驗箱，其特征在于：所述的試驗件取放區貫穿箱體上下部，且貫穿處均以蓋板(9)密封，所述的蓋板(9)與箱體之間還設置有用于增加密封性的陶瓷基纖維墊片，所述的蓋板(9)表面設置有卡槽(10), 試驗件(7)夾在上下兩個蓋板(9)的卡槽(10)中固定，所述的試驗件(7)與卡槽(10)側壁具有間隙。

3.根據權利要求2所述的CMC火焰筒試驗箱，其特征在于：所述的蓋板(9)采用高溫合金材料制作，可承受900℃高溫。

4.根據權利要求1所述的CMC火焰筒試驗箱，其特征在于：所述的試驗件(7)橫截面尺寸與試驗件取放區相適應，試驗件(7)采用多層CMC纖維布鋪設，氣膜孔(8)相對于試驗件(7)表面具有傾斜角度。

5.根據權利要求1所述的CMC火焰筒試驗箱，其特征在于：所述的高溫進氣口(4)開設在箱體的一側面上，其口徑尺寸小于箱體的縱截面尺寸，所述的可拆式氣流調整器(6)的主體部分為中空圓柱體，中空圓柱體的一端連接高溫氣流通道，另一端固定連接法蘭(12)，所述的法蘭(12)背面設置有帶通孔的凸塊(13)，凸塊(13)的大小與高溫進氣口(4)相適應，可拆式氣流調整器(6)與高溫進氣口(4)固定密封連接時，凸塊(13)與高溫進氣口(4)相卡合，法蘭(12)與箱體之間還設置有陶瓷基纖維墊片增加密封性。

6.根據權利要求5所述的CMC火焰筒試驗箱，其特征在于：所述的中空圓柱體與法蘭(12)的連接角度根據試驗要求設定，角度在45度到90度之間，所述的中空圓柱體的壁面采用高溫合金材料制作，可承受1200℃高溫。

7.根據權利要求6所述的CMC火焰筒試驗箱，其特征在于：所述的中空圓柱體的壁面的高溫合金材料為GH3044。

8.根據權利要求1所述的CMC火焰筒試驗箱，其特征在于：所述的CMC火焰筒試驗箱箱體壁面采用三層夾心結構，最內層采用高溫合金制作，中間層采用隔熱棉，最外層為奧氏體不銹鋼，最內層所用材料可承受900℃的高溫。

9.根據權利要求1所述的CMC火焰筒試驗箱，其特征在于：所述的低溫涵道進氣口(3)設置有進氣口法蘭(14)，進氣口法蘭(14)與低溫氣流通道相連接，排氣口(5)與高溫進氣口(4)相反方向設置，且設置有排氣口法蘭(15)，排氣口法蘭(15)與排氣通道相連接。

10.如權利要求1所述的CMC火焰筒試驗箱的試驗方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一，選取合適的試驗件(7)，根據試驗要求，對氣膜孔(8)的大小、孔間距、傾斜角度進行設定，采用激光對試驗件(7)表面進行加工；

步驟二，試驗件(7)上端與蓋板(9)表面的卡槽(10)固定連接，從箱體上部放入試驗件取放區，取用另一蓋板(9)從箱體下部對試驗件(7)下端進行固定連接，并在兩蓋板(9)與箱體之間放入陶瓷基纖維墊片密封，用螺釘將上、下兩蓋板(9)固定在箱體上；

步驟三，根據試驗要求，選取合適口徑、角度的可拆式氣流調整器(6)，將可拆式氣流調整器(6)固定在高溫進氣口(4)上，采用陶瓷基纖維墊片密封，用螺釘固定；

步驟四，低溫氣流通道連接進氣口法蘭(14)，排氣通道連接排氣口法蘭(15)；

步驟五，低溫氣流通過低溫涵道進氣口(3)流入低溫涵道(1)，經過貫穿試驗件(7)的氣膜孔(8)以一定角度流出，進入高溫涵道(2)，高溫氣流通過可拆式氣流調整器(6)經由高溫進氣口(4)流入高溫涵道(2)，作用于試驗件(7)表面，兩股氣流相互作用，部分氣流經由排氣口(5)排出，部分氣流在高溫涵道(2)中形成回流，模擬出真實CMC火焰筒的回流區，通過石英窗口(11)實時觀測試驗件(7)表面經高溫氣流作用的應變反應。