[实用新型]电热源超临界工质透平主轴冷却实验装置结构

摘要

本实用新型公开了电热源超临界工质透平主轴冷却实验装置结构，包括电加热腔室壳体、低温腔室壳体、低温腔室端部壳体、透平轮盘、主轴、轴端固定环、密封段及其固定环、若干静密封、电源正负极接口、低温腔室进出口、高温导热电阻、接线柱、导线、若干隔热垫片、和温度传感器，该装置通过在一个腔室内用热电阻加热轮盘模拟叶片轮盘实际工况时的热量输入，在另一个腔室内使冷却工质通过密封段和主轴的间隙模拟主轴冷却过程，通过对电源电压和冷却工质的进出口压差调节、密封段和主轴的间隙的选取可实现对超临界工质透平轮盘主轴两侧的真实流动状态的模拟，进而实现对超临界工质透平轮盘主轴各工况温度梯度的计算。

主权项

1.电热源超临界工质透平主轴冷却实验装置结构，其特征在于：包括电加热腔室壳体(1)、低温腔室壳体(2)、低温腔室端部壳体(3)、透平轮盘(4)、主轴(5)、轴端固定环(6)、密封段(7)、密封段固定环(8)、轮盘隔热垫片(9)、轮盘低温腔室隔热垫片(10)、主轴低温腔室静密封(11)、电源正极接口(12)、电源负极接口(13)、低温腔室进口(14)、低温腔室出口(15)、高温导热电阻(16)、接线柱(17)、导线(18)、高低温腔室隔热垫片(19)和多个温度传感器，其中电加热腔室壳体(1)的整体形状为一端面开孔的中空盘状，低温腔室壳体(2)由一个环形套筒、一个带有中心圆孔的环和一个环形阶梯构成，带有中心圆孔的环位于电加热腔室壳体(1)端面的开孔内，上述环形阶梯位于环形套筒和带有中心圆孔的环的连接位置处的内侧，低温腔室壳体(2)上含有一个或多个低温腔室进口(14)和一个或多个低温腔室出口(15)，低温腔室出口(15)穿过上述环形阶梯，主轴(5)位于低温腔室壳体(2)的带有中心圆孔的环的内侧，主轴(5)通过主轴低温腔室静密封(11)与低温腔室壳体(2)的带有中心圆孔的环的内表面紧固，透平轮盘(4)位于加热腔室壳体(1)内，其中部与主轴(5)相连，密封段固定环(8)为环形套筒，密封段固定环(8)的外壁面与低温腔室壳体(2)的环形套筒的内壁面为过盈配合，密封段固定环(8)的内壁面与主轴(5)的外表面间留有间隙，密封段(7)固定于密封段固定环(8)的内壁面，密封段固定环(8)的内轴向端面由低温腔室壳体(2)的环形阶梯固定，低温腔室壳体(2)的环形套筒侧的外端面和密封段固定环(8)的外轴向端面均由低温腔室端部壳体(3)固定，主轴(5)的外端面通过轴端固定环(6)后由低温腔室端部壳体(3)固定，低温腔室壳体(2)的中心圆孔的环的外端面的中部通过轮盘低温腔室隔热垫片(10)与透平轮盘(4) 紧固，低温腔室壳体(2)的中心圆孔的环的外端面的外部通过高低温腔室隔热垫片(19)与电加热腔室壳体(1)的环形径向端面紧固，电加热腔室壳体(1)与其端面的开孔相对的内端面设置有一个或多个凸起结构，上述凸起结构通过轮盘隔热垫片(9)与透平轮盘(4)外端面紧固，电加热腔室壳体(1)上含有一个或多个电源正极接口(12)和一个或多个电源负极接口(13)，高温导热电阻(16)与透平轮盘(4)的径向端面相连，接线柱(17)与高温导热电阻(16)相连，接线柱(17)与导线(18)相连，导线(18)穿出电源正极接口(12)或电源负极接口(13)与实验装置外侧的电源电极相连，多个温度传感器位于透平轮盘(4)和主轴(5)上；所述装置具有一个电加热环腔和一个低温环腔，所述电加热环腔由电加热腔室壳体(1)的内表面、透平轮盘(4)的外表面、轮盘低温腔室隔热垫片(10)外表面、高低温腔室隔热垫片(19)的外表面围成；所述低温环腔由低温腔室壳体(2)的内表面、主轴(5)的外表面、密封段(7)的外表面、密封段固定环(8)的内外轴向端面和内表面、低温腔室端部壳体(3)的内表面、轴端固定环(6)的外表面围成；在电加热环腔内，使电功率通过若干高温导热电阻转化的热功率加热透平轮盘(4)，通过控制电源正极接口(12)和电源负极接口(12)的电压，调节透平轮盘(4)的热量输入值，透平轮盘(4)将热量传递给主轴(5)，在低温环腔内，通过控制低温腔室出口(15)和低温腔室进口(14)的压差，调节流经低温环腔的冷却工质的质量流量，主轴(5)将热量传递给冷却工质，通过监测透平轮盘(4)的温度和主轴(5)的外表面温度获得不同工况下主轴的温度梯度的实验数据。