[实用新型]一种金属材料高温高压富氧燃烧试验设备

说明书

一种金属材料高温高压富氧燃烧试验设备，由压力容器、样品支架、进、排气系统、加热系统、点火系统、记录系统、陶瓷接料杯、底座组成：压力容器设置在底座上，底座设有通孔，样品支架位于压力容器中，样品支架设有用于夹持测试样品的样品夹，测试样品下方为陶瓷接料杯；进、排气系统由高压氧气泵、进气管、排气管、气动阀门、截止阀、压力传感器、PLC组成，用于对压力容器的加压和放气；加热系统由温控表、高频感应加热电源、加热铜排、热电偶电极、同轴感应加热电极和高频感应加热线圈组成，用于加热测试样品；点火系统包括直流电源和点火电极，在点火电极的正、负极之间设有NiCr电阻丝，用于点燃测试样品；记录系统由高速相机和蓝宝石观察窗组成。

技术领域

本实用新型属于金属材料燃烧行为测试及失效评价技术领域，具体涉及一种金属材料高温高压富氧燃烧试验设备。

背景技术

动力系统是航天发展的基础和核心，其推力的大小决定了火箭运载能力的大小。根据我国载人登月等重大航天活动和大规模进入空间的需求，研制重型运载火箭及其动力装置是关键。

推进剂是为火箭发动机提供动力的源泉，也决定了火箭发动机的发展方向。液氧煤油推进剂具有成本低、可靠性高、无毒环保的特点，代替了早期的偏二甲肼等有剧毒的燃料，成为了目前全世界火箭一级动力装置的首要选择。我国液氧煤油发动机研发起步较晚，开始于上世纪九十年代，并于2012年研制成功了我国最先进的120吨液氧煤油发动机，助力长征五、六、七火箭的成功发射。然而，目前液氧煤油火箭发动机的推力还不能满足我国载人登月的战略部署，需要研制起飞重量至少3000吨的重型火箭，这对火箭一级发动机提出了更高的要求。

新火箭发动机研发的难点是涡轮泵系统。涡轮泵是液体火箭发动机内唯一大负荷、高转速的运动部件，是液体火箭发动机的心脏，也是整个液体火箭发动机技术含量最高的部件。其中涡轮工作的环境是高温高压富氧的环境，在这种条件下，金属材料容易发生一种类似木材燃烧的现象，称为金属燃烧，而且材料的着火点随着压力的增加在逐渐降低。然而，由于国内超高压富氧燃烧设备的缺失，缺少材料抗高压富氧燃烧能力测试的关键性能数据。因此，我国急需研发高压富氧燃烧设备，建立材料富氧燃烧评价方法，为我国抗高压富氧燃烧材料的研发提供支撑。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种金属材料高温高压富氧燃烧试验设备，为我国抗高压富氧燃烧材料的研发提供支撑。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种金属材料高温高压富氧燃烧试验设备，其特征在于：该设备由压力容器、样品支架5、进、排气系统、加热系统、点火系统、记录系统、陶瓷接料杯13、底座15组成，其中：

压力容器由外层的耐压壳体1和内层的铜内衬2组成，压力容器设置在底座15上，且压力容器与底座15之间密封连接；样品支架5位于铜内衬2中，样品支架5顶端设有样品夹6，棒状的测试样品7利用样品夹6垂直悬挂在铜内衬2的内部，测试样品7下方设置陶瓷接料杯13；

进、排气系统由高压氧气泵、进气管3、排气管4、气动阀门、截止阀、压力传感器、PLC组成；所述进气管3和排气管4均插入铜内衬2中，高压氧气泵通过气动阀门与进气管3相连，并通过压力传感器控制高压氧气泵出口压力，排气管4上设有截止阀，PLC分别与高压氧气泵、压力传感器、气动阀门和截止阀相连；

加热系统由温控表、高频感应加热电源、加热铜排、热电偶电极16、同轴感应加热电极17和高频感应加热线圈9组成；热电偶电极16焊接在测试样品7中部，高频感应加热线圈9环绕在测试样品7周围，且高频感应加热线圈9与同轴感应加热电极17相连；温控表输入端连接热电偶电极16，输出端连接高频感应加热电源；高频感应加热电源与同轴感应加热电极17之间通过加热铜排连接；

点火系统包括直流电源和点火电极11；在点火电极11的正、负极之间连接有NiCr电阻丝；