[发明专利]一种试件液体冷却隔离层的卤素灯复杂梯度热疲劳试验装置

说明书

本发明公开了一种试件液体冷却隔离层的卤素灯复杂梯度热疲劳试验装置，包括截面呈六边形的钣金外罩箱体(1)，设置在钣金外罩箱体(1)顶部的箱体上盖(2)，设置在钣金外罩箱体(1)内的石英灯灯座(3)和若干个石英灯灯管(4)，以及设置在石英灯灯座(3)上的试件石英隔离罩(5)。本发明可对被测小面积试样进行高温度梯度的加热、并可对小面积试样进行盐雾与水雾冷却处理。该石英保护罩还兼具保护石英玻璃灯管，延长其使用寿命的作用。因此，本发明实现了一种经济、安全、清洁、安静、灵活和高效的梯度热冲击试验装置。

技术领域

本发明涉及一种试件液体冷却隔离层卤素灯复杂梯度热疲劳加热装置，适用于小面积复杂曲面结构热疲劳加热实验，可用于航空发动机叶片、小型高温热结构件等极端热环境或者稀薄流环境下高温试验的模拟。

背景技术

航空发动机是为“现代工业皇冠上的明珠”，是衡量一个国家综合科技水平、科技工业基础实力和综合国力的重要标志。随着航空飞行器性能的提高，航空发动机所需具备的推重比也有了更高要求。随着航空发动机性能的提高，将导致航空发动机高压涡轮进气口燃气温度提高，对航空发动机叶片寿命服役提出了极其苛刻的要求。针对航空发动机叶片，其内部含流道、高温度梯度(局部加热温度大于200℃/cm)，需要提供更加先进的热考方式。

目前对于如航空发动机叶片内部含流道的试件热疲劳考核问题，当前的方法有：采用高频电磁感应的方式，根据所需加热形面调整高频感应加热元器件的位置，难以对完整的实验工件进行加热；采用石英灯调整距离叶片内部含流道工件的位置，支架间布置裸露的石英灯加热管，对曲面进行加热测试。其中，石英灯加热管难以做到强制冷却，石英灯灯管的电线直接接入加热控制电源总线。实验过程中，首先将加热曲面推入到加热设备的支架内。传统的加热方式有以下几个问题：

1、裸露的石英灯加热管，灯管背部辐射不能高效地利用到加热过程。

2、单一化定制设备，不具有对于不同类型、大小的曲面气动加热试验适应性。

3、航空发动机叶片的温度场分布复杂、温度梯度大、叶片所处的面积小，对于定制设备，控制系统编写难度大，实验周期长。

4、冷却试件时冷却液可能喷溅到石英灯管上，导致石英灯管表面产生较大的热应力而损坏。

5、无法模拟高空稀薄流环境乃至真空环境，也无法利用保护气来进行实验。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种液体冷却夹层的卤素灯与平面加热装置，其具有结构紧凑、性能稳定、可大规模模块化拼接、温度易控、效率更好的特点，同时添加适应保护罩保护石英灯管延长其使用寿命，还为做高空稀薄流等更深一步的实验创造条件。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种试件液体冷却隔离层的卤素灯复杂梯度热疲劳试验装置，包括截面呈六边形的钣金外罩箱体，设置在钣金外罩箱体顶部的箱体上盖，设置在钣金外罩箱体内的石英灯灯座和若干个石英灯灯管，以及设置在石英灯灯座上的试件石英隔离罩；

石英灯灯座上设置有若干个石英灯卡槽，其上按周向均匀布置若干个石英灯灯管，钣金外罩箱体三个不相邻的第一壁面、第三壁面、第五壁面内布置有三个相同的第一冷却管路、第二冷却管路、第三冷却管路，为保证冷却水均匀流动，采用下进上出的流动方式，其中各个壁面上右下孔为第一侧壁水冷管道的进水口，右上孔为第一侧壁水冷管道的出水口，左下孔为第二侧壁水冷管道的进水口，左上孔为第二侧壁水冷管道的出水口；第一壁面的第一冷却管路中，冷却液从第一侧壁水冷管道的进水口流入钣金外罩箱体，从第一侧壁水冷管道的出水口流出后转接到第二侧壁水冷管道的进水口，再从第二侧壁水冷管道的出水口流出；箱体上盖布置有上盖内冷却液管道，冷却液从上盖水冷管路的进水口流入，沿通道从上盖水冷管路的出水口流出。