一种采用气液压加载方式的机匣件热内压试验系统的制作方法

文档序号:28617900发布日期:2022-01-22 13:06阅读:107来源:国知局
一种采用气液压加载方式的机匣件热内压试验系统的制作方法

1.本发明涉及航空发动机的机匣件热内压试验技术领域,特别是涉及一种采用气液压加载方式的机匣件热内压试验系统。


背景技术:

2.机匣件是航空发动机的重要零件之一,它是整个发动机的基座,是航空发动机上的主要承力部件。航空发动机的机匣件,主要承受着工作环境下的热气流载荷,而热气流载荷可以等效为温度、压力以及空间机械载荷的叠加效果。
3.随着航空发动机的技术发展,发动机的各部件均需要考虑在满足强度设计要求的基础上,尽量降低自身的重量,为此,需要对航空发动机的各部件进行结构的重新优化设计,或采用非金属复合材料替代传统金属材料,以达到满足航空发动机总体质量控制指标的要求。
4.为此,以往采用的高安全系数的设计和传统金属材料高温强度性能线性下降等效理论的考核思路,已经无法满足机匣件的结构优化设计考核要求,目前,需要考虑真实高温环境对结构材料性能的影响,所以高温复合环境下的强度考核,成为机匣件的主要考核方式。
5.目前,机匣件在高温复合环境下进行强度考核的难点,主要表现为:温度和压力载荷的耦合热内压的加载。传统的液压加载控制系统,很难实现高温环境载荷的施加,而传统的气压加载控制系统在实现热内压加载过程中,通常存在温度控制均匀性差的问题,并且在开展破坏试验时,现有的气压加载方式存在较大的安全隐患。


技术实现要素:

6.本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷,提供一种采用气液压加载方式的机匣件热内压试验系统。
7.为此,本发明提供了一种采用气液压加载方式的机匣件热内压试验系统,包括受试腔体、气液压控制腔体、温度加载系统和压力加载系统,其中:受试腔体和受试机匣件的内腔,预先充满耐高温液压油;气液压控制腔体内,预先注入预设体积的耐高温液压油;温度加载系统,与受试腔体相连接,用于将受试腔体内的耐高温液压油加热直至目标温度;压力加载系统,与气液压控制腔体相连通,用于向气液压控制腔体内部充入预设高压的气体,直至气液压控制腔体内部的气体压力大于或等于预设的目标压力值;气液压控制腔体,与受试腔体相连通,用于通过其内的耐高温液压油,传递压力载荷至受试腔体;受试腔体,用于安装中空的受试机匣件,为受试机匣件提供预设高温和预设高压的密封环境,通过将受试腔体内耐高温液压油的热量传递至受试机匣件,向受试机匣件施
加热载荷,以及接收气液压控制腔体传递的压力载荷,通过耐高温液压油向受试机匣件施加压力载荷,实现对受试机匣件的热内压考核;受试机匣件,为上下两端分别具有上部法兰和下部法兰的筒状结构;对于受试腔体,其包括受试腔底座、下模拟段、上模拟段、电加热器支撑板、电加热器、受试腔内承载筒和受试腔排气孔;下模拟段和上模拟段,均为中空的结构且上下两端开口;受试腔底座的顶部,密封连接所述下模拟段的底部;下模拟段的顶部,密封连接所述受试机匣件的下部法兰;受试机匣件的上部法兰,密封连接上模拟段;上模拟段、下模拟段和受试机匣件的内腔组合在一起形成的整体内腔,用于承受所述气液压控制腔体传递的压力载荷;上模拟段、下模拟段和受试机匣件的四周侧壁内侧,环绕地设置有电加热器;电加热器的下端,固定在电加热器支撑板上;电加热器,浸泡在充满耐高温液压油的受试腔体内;电加热器,用于对受试腔体内接触的耐高温液压油进行加热,施加热载荷;电加热器的内侧方向,设置有受试腔内承载筒;耐高温液压油,位于受试腔内承载筒与上模拟段的内壁、下模拟段的内壁和受试机匣件的内壁之间的间隙中;电加热器支撑板和受试腔内承载筒的底部,均与受试腔底座的上表面密封连接;温度加载系统,具体包括温度压力控制器、可控硅和温度传感器;温度传感器,安装在受试机匣件的内壁上,用于实时采集受试机匣件的内壁温度;温度压力控制器,与温度传感器相连接,用于通过温度传感器采集受试机匣件的内壁温度,当受试机匣件的内壁温度小于预设的目标温度时,发出运行控制信号给可控硅;可控硅,分别与温度压力控制器和电加热器相连接,用于在收到温度压力控制器发来的运行控制信号后,驱动电加热器对受试腔体内的耐高温液压油进行加热,直至受试机匣件的内壁温度不小于预设的目标温度为止;压力加载系统,具体包括高压稳定气源、高压比例阀、排气电磁阀和压力传感器;高压稳定气源,用于向气液压控制腔体输出高压气体,具体通过中空的连接管道,与气液压控制腔体顶部的气液压腔进气孔相连通;压力传感器,安装在气液压控制腔体顶部的气液压腔压力监测孔上,用于实时采集气液压控制腔体内的压力;温度压力控制器,与压力传感器相连接,用于通过压力传感器采集气液压控制腔体内的压力,当气液压控制腔体内的压力小于预设的目标压力值时,发出调节控制信号给高压比例阀,以及当气液压控制腔体内的压力大于或者等于预设的排气压力阈值时,发出排气控制信号给排气电磁阀;高压比例阀,与温度压力控制器相连接,用于根据温度压力控制器发来的调节控制信号,控制高压稳定气源向气液压控制腔体输出的高压气体体积,直至气液压控制腔体内的压力不小于预设的目标压力值,即控制高压稳定气源加载气液压控制腔体内的压力至目标载荷,气液压控制腔体内的压力同步传递至受试机匣件;
排气电磁阀,与温度压力控制器相连接,用于根据温度压力控制器发来的排气控制信号,控制气液压控制腔体向外排气,直至气液压控制腔体内的压力等于预设的目标压力值。
8.由以上本发明提供的技术方案可见,与现有技术相比较,本发明提供了一种采用气液压加载方式的机匣件热内压试验系统,其设计科学,能够满足机匣件热内压试验考核需求,能够有效实现对机匣件受试腔体温度和压力的精确控制,不仅突破了现有液压加载控制系统难以实现高温载荷施加的困难,而且解决了现有气压加载控制系统存在的温度控制均匀性差的问题,具有重大的实践意义。
9.本发明的应用,可以避免现有的气压加载方式在开展破坏试验时存在的危险爆破隐患。
10.本发明的应用,有利于有效解决现有航空发动机机匣件热内压考核过程中存在的压力和温度控制精度较差的问题。
附图说明
11.图1为本发明的一种采用气液压加载方式的机匣件热内压试验系统的结构示意简图;图2为本发明提供的一种采用气液压加载方式的机匣件热内压试验系统中,受试腔体和气液压控制腔体的连接结构半剖示意图;图3为图2所示a部分的局部放大结构示意图;图4为图2所示b部分的局部放大结构示意图;图5为图2所示c部分的局部放大结构示意图;图6为图2所示d部分的局部放大结构示意图;图7为本发明提供的一种采用气液压加载方式的机匣件热内压试验系统中,受试腔体的立体爆炸分解结构示意图;图8为本发明提供的一种采用气液压加载方式的机匣件热内压试验系统中,作为试验件的受试机匣件的立体结构放大示意图;图中:1.受试腔体;10.受试机匣件,11.受试腔底座,12.下模拟段,13.上模拟段,14.电加热器支撑板,15.电加热器;101.上部法兰,102.下部法兰;111.第一密封槽,112.第二密封槽,113.第三密封槽,114.第四密封槽,115.第五密封槽,116.第六密封槽;121.第一外延凸台,122.第二外延凸台,123.第三外延凸台;160.承载筒向外延伸部; 16.受试腔内承载筒;171.第一密封圈,172.第二密封圈,173.第三密封圈,174.第四密封圈,175.第五密封圈,176.第六密封圈;181.第一密封紧固螺栓,182.第二密封紧固螺栓,183.第三密封紧固螺栓,184.第四密封紧固螺栓,185.第五密封紧固螺栓;
19.受试腔排气孔;2.气液压控制腔体;21.气液压腔排气孔,22.气液压腔进气孔,23.气液压腔压力监测孔,24.气液压腔进油孔,25.气液压腔排油孔;26.腔体连通管,27.耐高温液压油,28.高压气体;3.温度压力控制器,4.可控硅,5.温度传感器,6.高压稳定气源,7.高压比例阀,8.排气电磁阀,9.压力传感器。
具体实施方式
12.下面将结合本发明的实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
13.在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
14.在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
15.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
16.参见图1至图8,本发明提供了一种采用气液压加载方式的机匣件热内压试验系统,包括受试腔体1、气液压控制腔体2、温度加载系统和压力加载系统,其中:受试腔体1和受试机匣件10的内腔,预先充满耐高温液压油27;气液压控制腔体2内,预先注入预设体积的耐高温液压油27;温度加载系统,与受试腔体1相连接,用于将受试腔体1内的耐高温液压油27加热直至目标温度;压力加载系统,与气液压控制腔体2相连通,用于向气液压控制腔体2内部充入预设高压的气体,直至气液压控制腔体2内部的气体压力大于或等于预设的目标压力值;气液压控制腔体2,与受试腔体1相连通,用于通过其内的耐高温液压油27,传递压力载荷至受试腔体1;受试腔体1,用于安装中空的受试机匣件10(即试验件),为受试机匣件10提供预设高温和预设高压的密封环境,通过将受试腔体1内耐高温液压油27的热量传递至受试机匣件10,向受试机匣件10施加热载荷,以及接收气液压控制腔体2传递的压力载荷,通过耐高
温液压油27向受试机匣件10施加压力载荷,最终实现向受试机匣件10施加热内压(即由热载荷和压力载荷耦合形成的热内压),实现对受试机匣件10的热内压考核;受试机匣件10,为上下两端分别具有上部法兰101和下部法兰102(即带有上下法兰对接翻边)的筒状结构。
17.需要说明的是,在本发明中,受试腔体1,是与受试机匣件10合围在一起的、可承受高温高压的密封的腔体。
18.在本发明中,具体实现上,如图2至图6所示,对于受试腔体1,其包括受试腔底座11、下模拟段12、上模拟段13、电加热器支撑板14、电加热器15、受试腔内承载筒16和受试腔排气孔19;下模拟段12和上模拟段13,均为中空的结构且上下两端开口;受试腔底座11的顶部,密封连接所述下模拟段12的底部;下模拟段12的顶部,密封连接所述受试机匣件10的下部法兰102;受试机匣件10的上部法兰101,密封连接上模拟段13;上模拟段13、下模拟段12和受试机匣件10的内腔组合在一起形成的整体内腔,用于承受所述气液压控制腔体2传递的压力载荷;上模拟段13、下模拟段12和受试机匣件10的四周侧壁内侧,环绕地设置有电加热器15;电加热器15的下端,固定在电加热器支撑板14上;电加热器15,浸泡在受试腔体1内的耐高温液压油27里面;电加热器15,用于对受试腔体1内的耐高温液压油27进行加热;电加热器15的内侧方向,设置有受试腔内承载筒16;耐高温液压油27,位于受试腔内承载筒16与上模拟段13的内壁、下模拟段12的内壁和受试机匣件10的内壁之间的间隙中;电加热器支撑板14和受试腔内承载筒16的底部,均与受试腔底座11的上表面密封连接。
19.需要说明的是,受试机匣件10为典型的带有上下法兰对接翻边的薄壁筒状结构。
20.具体实现上,参见图6,为了让受试腔底座11的顶部密封连接所述下模拟段12的底部,具体结构如下:下模拟段12的底部设置有环绕分布的第一外延凸台121;第一外延凸台121上,等间距设置有多个第一螺栓通孔;受试腔底座11的上表面,在与第一外延凸台121上的每个第一螺栓通孔相对应的位置,分别设置有一个第一螺纹孔;下模拟段12与受试腔底座11,通过多根第一密封紧固螺栓181相紧固连接在一起;每根第一密封紧固螺栓181贯穿第一外延凸台121上的一个螺栓通孔后,与受试腔底座11上表面的一个第一螺纹孔相螺纹连接;受试腔底座11的上表面,开有环形的第一密封槽111;第一密封槽111内,设置有第一密封圈171(具体是耐高温的、o型的密封圈);第一密封圈171,位于第一外延凸台121的正下方,且位于第一密封紧固螺栓181的内侧方向。
21.需要说明的是,下模拟段12通过耐高温的、o型的第一密封圈171和第一密封紧固螺栓181,固定安装于受试腔底座11的上表面。受试腔底座11,用于支撑和安装下模拟段12。
22.需要说明的是,电加热器15下部的引出电极,密封焊接固定于电加热器支撑板14上。
23.具体实现上,参见图6,为了让电加热器支撑板14与受试腔底座11的上表面密封连接,具体结构如下:受试腔底座11的上表面,开有环形的第二密封槽112;第二密封槽112内,设置有第二密封圈172(具体是耐高温的、o型的密封圈);圆形的电加热器支撑板14的四周边缘,等间距设置有多个第二螺栓通孔;受试腔底座11的上表面,在与电加热器支撑板14上的每个第二螺栓通孔相对应的位置,分别设置有一个第二螺纹孔;电加热器支撑板14与受试腔底座11,通过多根第二密封紧固螺栓182相紧固连接在一起;每根第二密封紧固螺栓182贯穿电加热器支撑板14上的一个第二螺栓通孔后,与受试腔底座11上表面的一个第二螺纹孔相螺纹连接。
24.需要说明的是,电加热器支撑板14,通过耐高温的、o型的第二密封圈172和第二密封紧固螺栓182,固定安装于受试腔底座11的上表面。受试腔底座11的上表面,用于支撑和安装电加热器支撑板14。
25.需要说明的是,具体实现上,受试腔底座11上开有阵列的通孔,用于引出电加热器15的电极。
26.具体实现上,参见图6,为了让受试腔内承载筒16的底部,与受试腔底座11的上表面密封连接,具体结构如下:受试腔底座11的上表面,开有环形的第三密封槽113;第三密封槽113内,设置有第三密封圈173(具体是耐高温的、o型的密封圈);受试腔内承载筒16的底部内侧四周边缘,等间距设置有多个第三螺栓通孔;受试腔底座11的上表面,在与受试腔内承载筒16底部的每个第三螺栓通孔相对应的位置,分别设置有一个第三螺纹孔;受试腔内承载筒16与受试腔底座11,通过多根第三密封紧固螺栓183相紧固连接在一起;每根第三密封紧固螺栓183贯穿受试腔内承载筒16上的一个第三螺栓通孔后,与受试腔底座11上表面的一个第三螺纹孔相螺纹连接。
27.需要说明的是,受试腔底座11的上表面,用于支撑和安装受试腔内承载筒16,受试腔内承载筒16,通过耐高温的、o型的第三密封圈173和第三密封紧固螺栓183,固定安装于受试腔底座11的上表面。
28.具体实现上,参见图5,为了让下模拟段12的顶部密封连接所述受试机匣件10的下部法兰102,具体结构如下:受试机匣件10的下部法兰102上,等间距设置有多个第四螺纹孔;下模拟段12的顶部设置有环绕分布的第二外延凸台122;第二外延凸台122,在与下部法兰102上每个第四螺纹孔相对应的位置上,分别设
置有一个第四螺栓通孔;受试机匣件10的下部法兰102与下模拟段12的第二外延凸台122,通过多根第四密封紧固螺栓184相紧固连接在一起;每根第四密封紧固螺栓184,依次贯穿位置对应的下部法兰102上的一个第四螺纹孔和第二外延凸台122上的一个第四螺栓通孔;第二外延凸台122的上表面,开有环形的第四密封槽114;第四密封槽114内,设置有第四密封圈174(具体是耐高温的、o型的密封圈);第四密封圈174,位于第四密封紧固螺栓184的内侧方向。
29.需要说明的是,对于本发明,下模拟段12,用于支撑和安装受试机匣件10,下模拟段12,通过耐高温的、o型的第四密封圈174和第四密封紧固螺栓184,固定安装受试机匣件10的下表面(具体是下部法兰102的下表面)。
30.具体实现上,电加热器15的外形结构,为仿形的环形,其形状与受试机匣件10相匹配,其加载的引出电极,密封焊接固定于电加热器支撑板14上。
31.具体实现上,参见图4,为让受试机匣件10的上部法兰101,密封连接上模拟段13,具体结构如下:受试机匣件10的上部法兰101上,等间距设置有多个第五螺纹孔;上模拟段13的底部设置有环绕分布的第三外延凸台123;第三外延凸台123,在与上部法兰101上每个第五螺纹孔相对应的位置上,分别设置有一个第五螺栓通孔;受试机匣件10的上部法兰101与上模拟段13的第三外延凸台123,通过多根第五密封紧固螺栓185相紧固连接在一起;每根第五密封紧固螺栓185,依次贯穿位置对应的上部法兰101上的一个第五螺纹孔和第三外延凸台123上的一个第五螺栓通孔;第三外延凸台123的下表面,开有环形的第五密封槽115;第五密封槽115内,设置有第五密封圈175(具体是耐高温的、o型的密封圈);第五密封圈175,位于第五密封紧固螺栓185的内侧方向。
32.需要说明的是,对于本发明,上模拟段13下表面,用于与受试机匣件10密封装配对接。上模拟段13,通过耐高温的、o型的第五密封圈175和第五密封紧固螺栓185,固定安装于受试机匣件10的上表面。
33.具体实现上,参见图3,受试腔内承载筒16的上端四周外侧,环绕地设置有承载筒向外延伸部160;承载筒向外延伸部160的四周侧壁上,开有环绕分布的、上下间隔的两条第六密封槽116;每条第六密封槽116内,设置有第六密封圈176;受试腔内承载筒16上端的承载筒向外延伸部160,用于与上模拟段13的上部四周内壁形成密封匹配结构。
34.具体实现上,参见图2,受试腔内承载筒16的承载筒向外延伸部160中,开有受试腔排气孔19,便于初始注入耐高温液压油27;受试腔排气孔19,位于电加热器15的正上方。
35.需要说明的是,对于本发明,电加热器15以及耐高温的、o型的多个密封圈和耐高温液压油27,为现有技术成熟的工艺产品,可从市场上定制购得,在此不再赘述。
36.需要说明的是,对于本发明,其上安装受试机匣件10的受试腔体1在试验过程中充满耐高温液压油27,最终由耐高温液压油27将温度载荷和压力载荷传递至受试机匣件10的内壁面,以实现对受试机匣件10的热内压载荷考核。
37.对于本发明,选用高比热容的耐高温液压油27,作为温度载荷传递介质,可以实现高精度的温度均匀度控制。
38.在本发明中,具体实现上,如图2所示,气液压控制腔体2的顶部,设置有气液压腔排气孔21、气液压腔进气孔22、气液压腔压力监测孔23和气液压腔进油孔24;气液压控制腔体2的底部,设置有气液压腔排油孔25;气液压控制腔体2内,注入有耐高温液压油27以及高压气体28(即具有预设高压值的气体,例如3mpa的氮气)。
39.气液压控制腔体2底部的出液口,通过中空的腔体连通管26与受试腔体1的受试腔底座11上设置的进液口相连通;受试腔底座11上设置的进液口,与受试腔内承载筒16和下模拟段12内壁之间的空腔相连通;气液压控制腔体2内的耐高温液压油27,占气液压控制腔体2容积的一半。
40.需要说明的是,腔体连通管26,用于在试验过程中,将气液压控制腔体2内的压力载荷传递至受试腔体1,从而施加于受试机匣件10。
41.需要说明的是,耐高温液压油27,为受试腔体1内电加热器15与受试机匣件10之间的热载荷传递介质,本发明通过采用耐高温液压油27作为热载荷传递介质,可以有效保障热内压试验过程中受试机匣件10内表面的温度均匀度。
42.需要说明的是,具体实现上,高压气体28通过压力加载系统充入气液压控制腔体2内,用于对气液压控制腔体2施加压力至目标载荷,同时,通过腔体连通管26及耐高温液压油27将压力载荷传递至受试腔体1内,从而进一步施加压力载荷于受试机匣件10上。
43.具体实现上,气液压腔进油孔24,用于在试验系统初始状态注入耐高温液压油27,并通过腔体连通管26将耐高温液压油27充满受试腔体1,同时保证耐高温液压油27占气液压控制腔体2容积的一半。
44.具体实现上,气液压控制腔体2内注入的耐高温液压油27的液面高度,高于受试腔内承载筒16上端的承载筒向外延伸部160底面高度,从而能够保证将耐高温液压油27充满受试腔体1。
45.具体实现上,气液压腔排油孔25,用于在试验过程中调节气液压控制腔体2内的耐高温液压油27的液位,以及在试验结束后排出耐高温液压油27。需要说明的是,腔体连通管26采用耐高温的软管,在通过气液压腔排油孔25将气液压控制腔体2内的耐高温液压油27 排出后,可以将腔体连通管26的一端从气液压控制腔体2底部的出液口处拆卸下来,使得腔体连通管26的一端外露,接着让腔体连通管26外露的一端下垂并低于受试腔体1的底部高度,即可通过腔体连通管26将受试腔体1内部的耐高温液压油排净。
46.具体实现上,气液压腔进气孔22和气液压腔排气孔21,用于压力加载系统在对气液压控制腔体2进行压力载荷施加过程中的进排气控制。
47.具体实现上,气液压腔压力监测孔23,用于安装压力加载系统中的压力传感器9,以对气液压控制腔体2内的压力进行实时监测,并参与压力的反馈控制。
48.需要说明的是,对于本发明,气液压控制腔体2是实现气液压方式加载压力的控制枢纽,在试验过程中腔内充有一半的耐高温液压油27和一半的高压气体28;气液压控制腔体2腔内的压力,通过压力加载系统对气液压控制腔体2内充入高压气体28来实现,并将压力载荷作用于耐高温液压油27,再通过腔体连通管26将压力载荷传递至受试腔体1,并作用于受试腔体1上安装的受试机匣件10。
49.对于本发明,通过气液压控制腔体2,实现了温度和压力加载介质的解耦,更易于温度和压力载荷的施加和精度控制。
50.在本发明中,具体实现上,如图1所示,温度加载系统,具体包括温度压力控制器3、可控硅4和温度传感器5;温度传感器5,安装在受试机匣件10的内壁上,用于实时采集受试机匣件10的内壁温度;温度压力控制器3,与温度传感器5相连接,用于通过温度传感器5采集受试机匣件10的内壁温度,当受试机匣件10的内壁温度小于预设的目标温度时,发出运行控制信号给可控硅4;可控硅4,分别与温度压力控制器3和电加热器15相连接,用于在收到温度压力控制器3发来的运行控制信号后,驱动电加热器15对受试腔体1内的耐高温液压油27进行加热,直至受试机匣件10的内壁温度不小于(即等于或者大于)预设的目标温度为止。
51.需要说明的是,对于本发明,温度压力控制器3为试验系统的温度控制核心,用于通过温度传感器5采集受试机匣件10的内壁温度并参与温度控制比较后,发送运行控制信号至可控硅4,再由可控硅4驱动电加热器15对耐高温液压油27加热至目标温度,并由耐高温液压油27同步将热量传递至受试机匣件10,以实现温度加载。
52.具体实现上,温度压力控制器3、可控硅4和温度传感器5,均为现有的成熟技术产品,可从市场上定制购得,在此不再赘述。
53.需要说明的是,对于本发明,温度加载系统采用科学的热试验技术,协同电加热器15的仿形设计,可以有效的实现大尺寸变截面机匣结构件的高精度均匀加热控制。
54.在本发明中,具体实现上,如图1所示,压力加载系统,具体包括高压稳定气源6、高压比例阀7、排气电磁阀8和压力传感器9;高压稳定气源6,用于向气液压控制腔体2输出高压气体,具体通过中空的连接管道,与气液压控制腔体2顶部的气液压腔进气孔22相连通;压力传感器9,安装在气液压控制腔体2顶部的气液压腔压力监测孔23上,用于实时采集气液压控制腔体2内的压力;温度压力控制器3,与压力传感器9相连接,用于通过压力传感器9采集气液压控制腔体2内的压力,当气液压控制腔体2内的压力小于预设的目标压力值时,发出调节控制信号给高压比例阀7,以及当气液压控制腔体2内的压力大于或者等于预设的排气压力阈值时,发出排气控制信号给排气电磁阀8;预设的排气压力阈值,大于预设的目标压力值;需要说明的是,排气压力阈值和目标压力值,可以根据用户试验的需要进行相应
的设定。
55.需要说明的是,温度压力控制器3为试验系统的压力控制核心,用于通过压力传感器9采集气液压控制腔体2内的压力,并参与压力控制后发送控制信号至高压比例阀7和排气电磁阀8,用于控制气液压控制腔体2的进排气。
56.具体实现上,高压稳定气源6,为现有的能够产生高压气体的设备,例如可以是现有的能够产生高压气体的氮气瓶组,可以通过减压阀实现输出压力的稳定控制,输出压力3mpa左右的高压氮气,就能够满足大多数机匣件热内压考核要求。
57.具体实现上,高压比例阀7,与温度压力控制器3相连接,用于根据温度压力控制器3发来的调节控制信号,控制高压稳定气源6向气液压控制腔体2输出的高压气体体积,直至气液压控制腔体2内的压力不小于(即大于或者等于)预设的目标压力值,即控制高压稳定气源6加载气液压控制腔体2内的压力至目标载荷,气液压控制腔体2内的压力同步传递至受试机匣件10。
58.具体实现上,排气电磁阀8,与温度压力控制器3相连接,用于根据温度压力控制器3发来的排气控制信号,控制气液压控制腔体2向外排气,直至气液压控制腔体2内的压力等于预设的目标压力值。因此,排气电磁阀8的排气配合高压比例阀7的进气,实现气液压控制腔体2内压力的动态稳定控制。需要说明的是,对于本发明,在进行机匣件热内压试验时,对于气液压控制腔体2内部的气体压力,只需要大于或者等于预设的目标压力值,即可满足对机匣件进行试验的压力需求,并且在气液压控制腔体2内部的气体压力大于或者等于预设的排气压力阈值时,即可通过排气电磁阀8向外排气。
59.具体实现上,高压比例阀7、排气电磁阀8以及压力传感器9为成熟技术产品,可从市场上定制购得。
60.需要说明的是,对于本发明,压力加载系统采用高压比例阀7,来对气液压控制腔体2施加稳定的气体压力,可以有效保障压力的控制精度。
61.为了更加清楚地理解本发明的技术方案,下面说明本发明的工作原理。
62.对于本发明,在对受试机匣件10进行热内压考核过程中,首先,通过气液压腔进油孔24将耐高温液压油27加注至气液压控制腔体2,并通过腔体连通管26流入耐高温液压油27,使得注满受试腔体1,达到试验初始状态。
63.然后,在加载过程中,先由温度加载系统驱动电加热器15,将受试腔体1内的耐高温液压油27加热至目标温度,再由压力加载系统往气液压控制腔体2内充放入适量的高压气体28,以实现压力加载的控制,腔体连通管26将压力载荷同步传递至受试腔体1内并施加于受试机匣件10。
64.因此,对于本发明,通过科学的设计,实现了温度和压力加载介质的解耦,本发明通过让耐高温液压油27同时充当温度和压力加载的介质,因此,能够有效实现温度载荷和压力载荷的精确控制,突破了液压加载控制系统难以实现高温载荷施加的困难,并且解决了气压加载控制系统的温度控制均匀性差的问题,同时,也避免了气压加载方式开展破坏试验时的危险爆破隐患。
65.综上所述,与现有技术相比较,本发明提供的一种采用气液压加载方式的机匣件热内压试验系统,其设计科学,能够满足机匣件热内压试验考核需求,能够有效实现机匣件受试腔体温度和压力的精确控制,不仅突破了现有液压加载控制系统难以实现高温载荷施
加的困难,而且解决了现有气压加载控制系统存在的温度控制均匀性差的问题,具有重大的实践意义。
66.本发明的应用,可以避免现有的气压加载方式在开展破坏试验时存在的危险爆破隐患。
67.本发明的应用,有利于有效解决现有航空发动机机匣件热内压考核过程中存在的压力和温度控制精度较差的问题。
68.以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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