[发明专利]连续式高温密封性能测试用风洞装置

说明书

本发明公开了连续式高温密封性能测试用风洞装置，包括空气压缩机、气瓶、常温压力表、截止阀a、减压阀、空气流量计a、管道式空气加热器、截止阀b、高温温度计a、高温压力表、试验段、空气流量计b、高温温度计b，本装置由空气压缩机给空气加压并保存在气瓶内，然后经减压阀调节压力，接着通过管道式空气加热器加热，最后通过试验段，测试件固定在试验段特定的沟槽内，通过更换不同尺寸的调整垫片来改变试验段上盖板与底座之间的距离来改变测试件的压缩量，通过在密封装置前后安装的高温温度计a、高温压力表、空气流量计b、高温温度计b可以得到不同压缩量、不同压差条件下、不同温度下测试件的密封与隔热参数。

技术领域

本发明涉及一种连续式高温密封性能测试用风洞装置，主要用于航空密封材料等多种材料的密封性能实验技术领域。

背景技术

高温密封在工业生产中扮演着非常重要的角色，广泛应用于能源行业的各种高温反应炉和燃烧室。在航天、航空行业也大量运用高温密封，且密封性能对飞行器的性能有决定性的影响。如美国曾经试飞的X-51A高超声速试验飞行器在首飞试验中就是因为发动机与尾喷管之间的密封泄漏导致无法达到预定马赫数。如今随着各国的航天航空技术的飞快进步以及越来越复杂的军事演变，各国都在竞相发展速度更快，飞行距离更远的高超声速飞行器。目前高温密封已成为制约飞行器飞行速度和可靠性的关键因素。

风洞(wind tunnel)即风洞实验室，是以人工的方式产生并且控制气流，用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况，并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具之一。风洞实验是飞行器研制工作中的一个不可缺少的组成部分。它不仅在航空和航天工程的研究和发展中起着重要作用，随着工业空气动力学的发展，在交通运输、房屋建筑、风能利用等领域更是不可或缺的。这种实验方法，流动条件容易控制。实验时，常将模型或实物固定在风洞中进行反复吹风，通过测控仪器和设备取得实验数据。密封性能测试实验台对促进密封技术的进步起着重要作用。为研究密封件在高温下的热密和气密性能，高温风洞试验将成为重要手段。电弧风洞是目前常用的高温风洞，在运行时高压气流经电弧加热器加热，通过喷管膨胀加速，形成高温射流，对安装在喷管出口的试件进行烧蚀试验，试验后的气流进入扩压器减速，通过冷却器冷却至常温后进入真空容器。

目前，国内电弧风洞一般采用金属丝大电流熔融引弧的方法起动电弧加热器，但在使用过程中也暴露了一系列无法克服的问题。如：(1)准备时间长，每完成一次试验必须放掉试验段真空，安装金属丝完毕后重新抽真空；(2)可靠性差，气流量稍大，就会造成金属丝虚接、吹断；(3)熔渣影响设备安全，未完全熔融的金属丝落在电极之间，降低绝缘，导致局部放电，烧损设备；(4)熔化后的金属丝粉末堵塞测压管道，影响参数测试。

目前的高温密封性能测试装置一般都是对某几个参数单独测量，如通常都是在常温条件下测试密封件不同压缩量、不同压差环境下的泄漏量，在加热炉内加热然后加压来测试密封件的隔热性能,这些高温密封性能测试装置分开模拟密封件在工作过程中的初始和峰值温度状态下的密封性能，它们都没有做温度、压力、压缩量三种载荷同时作用时的试验。。但密封件的性能受各种边界载荷的影响，且密封件真实的使用环境也是多载荷相互耦合影响的环境，因而分开模拟的实验方案有一定的局限性，实验数据存在局部片面性，本发明正是为解决此问题而进行的。

美国NASA的格林研究中心在研究高温密封时曾开发了几套高温密封性能测试装置，但这些高温密封性能测试装置只能测试单一或某几项载荷下的密封性能。格林研究中心为了测试密封件的泄漏量，开发了一套室温泄漏流量装置，但该装置无法测试热载荷下的泄漏量。格林研究中心为了测试密封件在不同压缩量和高温下的隔热性能和泄露量，开发的一套电弧喷气试验的控制面密封试验夹具装置，该装置使用的高温气体为氧和乙炔的燃烧气体，只能通过调节喷嘴与密封件的距离来调节热流量，导致气体温度无法连续精确控制；同时该试验台没有设置压力控制装置，导致密封件两侧的压力也无法调节；同时该试验台通过调整控制面板的角度来测试密封件在不同压缩量下的性能参数，无法得到密封件的准确压缩量。