[发明专利]一种可持续实现轮盘径向梯度温差的加温装置

说明书

本申请提供一种可持续实现轮盘径向梯度温差的加温装置，所述加温装置包括上盘体保温层(4)、下盘体保温层(5)、加温环(6)、盘心冷却装置(8)和盘体冷却装置(9)，其中：上盘体保温层(4)和下盘体保温层(5)均为环形板状结构，上盘体保温层(4)和下盘体保温层(5)之间形成腔体结构，用于安装轮盘；上盘体保温层(4)和下盘体保温层(5)之间设置N个加温环(6)，加温环(6)为圆环结构，加温环(6)上设置有环形的加热丝，用于加热轮盘；上盘体保温层(4)的圆心处设置轮盘安装轴，下盘体保温层(5)的圆心处设置盘心冷却装置(8)和盘体冷却装置(9)。

技术领域

本申请涉及航空发动机领域，具体涉及一种可持续实现轮盘径向梯度温差的加温装置。

背景技术

航空发动机轮盘强度试验是发动机研制过程中必须开展的研究及考核试验科目，主要试验目的是在轮盘试验器上模拟轮盘真实工作状态，考核轮盘在相应工况下的强度及寿命储备，为服役定型提供试验数据支持。发动机工作时，轮盘自盘缘至盘心温度逐渐降低，盘缘和盘心温度相差可达200℃，限于现有轮盘试验加温控制技术，设计轮盘强度试验多等效为均匀温度场，但与实际工况差别较大时会影响考核结果，特别是低循环试验中，会造成与发动机状态差异较大的试验结果，导致试验无效。在轮盘试验器上，为确保试验的准确性，必须真实再现轮盘服役中相同的温度梯度场。

国内现有轮盘强度试验用加温装置，常用的为上下炉盘式通用型大空间辐射加温装置，可适用于不同结构轮盘开展超转及低循环试验用。发明专利CN110987390A中提供了一种可实现涡轮叶片梯度温度场的旋转疲劳试验装置，采用电磁感应加热对涡轮叶片进行快速加温，涡轮盘体采用冷却水冷却散热方式，实现了叶片与盘体之间的温度梯度，但盘体温度无具体控制目标值。该装置仅适用于旋转叶片加温，而对于直径较大的轮盘无法适用。

国内外目前常用的建立大尺寸轮盘梯度温度场的做法为在盘心加一路冷却介质(气或水)，将盘心热量带走，同时自盘缘部位加温，形成梯度温度场。但限于盘心位置尺寸较小，冷却装置结构限制，冷却介质影响的区域有限；所以难以形成较持续稳定的梯度温度场。

发明专利CN 1068397718中提供了一种立式转子加温装置及系统，该装置采用盘缘加温方式，并通过冷却装置(3)伸入盘心空腔内，降低盘心部位温度，并通过盘心和盘缘之间隔热屏(1)，已实现轮盘盘心和盘缘的温差要求。该装置可以在短时间内能实现轮盘盘心和盘缘温度差要求，但不能形成盘心至盘缘稳定变化的梯度温度差；且在长时间加温试验中，由于加温装置保温效果较好，对于长时间加温后，装置内多余的热量不能及时散出，盘体温度将会逐渐趋于均温，所以，盘心至盘缘不能长时间形成稳定变化的梯度温度场。现有梯度加温装置结构示意图见图1。

可见，现有技术中，在进行航空发动机轮盘强度试验中，对轮盘进行旋转加温过程中，轮盘径向方向形成梯度温度后难以长时间保持的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种可持续实现轮盘径向梯度温差的加温装置，能够长时间保持轮盘径向方向形成的梯度温度。

本申请提供一种可持续实现轮盘径向梯度温差的加温装置，所述加温装置包括上盘体保温层(4)、下盘体保温层(5)、加温环(6)、盘心冷却装置(8)和盘体冷却装置(9)，其中：

上盘体保温层(4)和下盘体保温层(5)均为环形板状结构，上盘体保温层(4)和下盘体保温层(5)之间形成腔体结构，用于放置轮盘；上盘体保温层(4)和下盘体保温层(5)之间设置N个加温环(6)，加温环(6)为圆环结构，加温环(6)上设置有环形的发热丝，用于加热轮盘；上盘体保温层(4)的圆心处设置轮盘安装轴，下盘体保温层(5)的圆心处设置盘心冷却装置(8)和盘体冷却装置(9)，盘心冷却装置(8)为管路盘旋形成的圆柱结构，盘体冷却装置(9)为管路盘旋形成的圆盘结构，盘心冷却装置(8)设置在盘体冷却装置(9)的圆心处，盘心冷却装置(8)和盘体冷却装置(9)内部均填充有冷却介质；上盘体保温层(4)和下盘体保温层(5)上设置有多个散热孔(7)；每个加温环(6)上设置一个测温孔(10)。