[发明专利]一种立式转子加温装置及系统

说明书

本发明涉及一种立式转子加温装置包括保温装置包括上炉膛和下炉膛，上炉膛与下炉膛通过螺栓连接形成加温区域；转子固定装置包括转接法兰和传动轴，试验转子置于加温区域内且连接于转接法兰，且转接法兰与传动轴固定连接，传动轴能够带动试验转子转动；盘心冷却装置包括支架和冷却管，支架一端固定于下炉膛且另一端伸入转子盘心空腔内，冷却管环绕于支架用于给转子盘心部位降温；加温铠缆环绕于转子盘缘部位，用于给转子盘缘部位加温；隔热屏分别连接于上炉膛和下炉膛，设置在转子盘缘部位与转子盘心部位之间，用于隔热。本发明的立式转子加温装置结构简单、通用性强、使用方便，可显著的使得转子盘缘与转子盘心之间的温差扩大。

技术领域

本发明属于航空发动机试验技术领域，尤其涉及一种立式转子加温装置及系统。

背景技术

在试验器上进行航空发动机轮盘转子强度和疲劳试验时，为尽可能模拟发动机工作状态，除对轮盘施加离心载荷外，常常还需要施加温度载荷。在某规范中明确规定转子超转试验应在“第一级涡轮转子进口稳态最高允许的燃气温度”下进行，轮盘破裂试验时“内孔或盘心材料应达到最高设计温度”。美国AC通报涡轮转子强度要求确定试验条件时“应根据发动机的测量温度和准确分析确定温度和温度梯度。若试验状态下达不到上述确定的温度和温度梯度，则应通过调整试验转速或叶片质量加以补偿”。

以某型机高压涡轮转子为例，真实发动机状态下，盘心和盘缘的最大瞬态温差达到150℃以上。强度试验(超转/破裂)时，受现有的技术条件限制，无法达到较大的温差要求，只能通过温度修正提高试验转速，修正后的转速过高，会使非考核部位的应力提高，增加试验风险。因此，设计大温差加温装置，真实模拟发动机工作状态，提高试验技术水平意义重大。

现有的施加温度载荷方法采用结构单一的圆柱形加温炉实现。现有的立式转子试验系统示意图如图1所示，加温装置100’固定在立式转子试验器上，将试验转子160包裹在内。热量传递的基本方式包括热传导、热对流及热辐射，在转子试验器的真空条件下，加温元件(图中所示加温圆盘)产生的热量到试验转子160的传递主要依靠热辐射，试验转子160本身内部的热量传递主要依靠热传导。受盘体结构、空间限制、热量传递的影响，轮盘状的试验转子160易于形成恒定的均匀温度场，难以实现转子盘缘与转子盘心之间具有较大梯度的温度场。

现有的立式转子试验器的加温装置存在诸多不足，主要是在以下几个方面：

圆盘加热元件结构简单，布局缺乏针对性；只有加热元件无冷却装置，真空状态下无法形成稳定温度梯度；试验件降温冷却时间长，效率低下。

因此，需要设计一种能够实现大梯度温度场的轮盘试验加温装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种立式转子加温装置及系统，用于解决上述任一问题。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种立式转子加温装置，包括

保温装置，所述保温装置包括上炉膛和下炉膛，所述上炉膛与下炉膛通过螺栓连接形成加温区域；

转子固定装置，所述转子固定装置包括转接法兰和传动轴，试验转子置于所述加温区域内且连接于转接法兰，且转接法兰与传动轴固定连接，传动轴能够带动试验转子转动；

盘心冷却装置，所述盘心冷却装置包括支架和冷却管，所述支架一端固定于下炉膛且另一端伸入转子盘心空腔内，所述冷却管环绕于支架用于给转子盘心部位降温；以及还包括

加温铠缆，所述加温铠缆环绕于转子盘缘部位，用于给转子盘缘部位加温；

隔热屏，所述隔热屏分别连接于上炉膛和下炉膛，设置在转子盘缘部位与转子盘心部位之间，用于隔热。

本发明一优选实施例的是，所述冷却管以所述支架为轴心，以螺旋方式环绕所述支架。

本发明一优选实施例的是，所述冷却管采用水冷冷却，冷却介质为水。