CN203519411U - 多工位转盘 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多工位转盘，包括：具有用于安装试样的多个安装部的转盘主体；设置于所述转盘主体内以使冷却液流通的通道。本实用新型的多工位转盘可适用于用于动态循环测试热障涂层抗热冲击性能的高温焰流装置中，由此，可以在测试过程中降低该多工位转盘的温度，防止其过热，可使其在测试过程中保持可靠的强度。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多工位转盘，具体地，涉及一种用于动态循环测试热障涂层抗热冲击性能的高温焰流装置的多工位转盘。
背景技术
提高航空发动机、尤其指航空燃气涡轮发动机的热效率的重要途径之一是提高该涡轮发动机的涡轮入口燃气温度。随着航空发动机向更高推重比的方向发展，其涡轮入口燃气温度也随之不断攀升，即使在采用高效气膜冷却技术的前提下，高压涡轮导向叶片的工作温度也超过了目前高温性能最优异的单晶高温合金叶片的可靠服役温度。因此，在叶片的表面采用隔热防护涂层（即热障涂层）已成为解决这一问题的有效措施之一。
热障涂层能够显著减少高温燃气向高温合金叶片基体传递的热量，降低叶片表面温度，并利于延长叶片服役寿命。热障涂层技术已成为航空发动机的核心技术之一。美国、欧盟和我国的航空发动机推进计划中均将热障涂层技术列为与高温结构材料、高效叶片冷却技术并重的高性能航空发动机高压涡轮叶片技术的三大关键技术之一。随着高推重比航空发动机研制进程的快速推进，对具有耐高温、隔热和抗热冲击等优异性能的热障涂层材料的需求愈加迫切。
其中，抗热冲击性能是衡量热障涂层使役性能的一项重要性能指标，直接关系到其可靠性和服役寿命。研制的热障涂层材料能否满足实际服役要求，需先期通过反复的地面台架试车考核来验证。然而，研制的材料直接进行台架试车考核，未免成本高、周期长、风险大。因此，为获得热障涂层材料使役性能的初步评价结果，亟待开展台架试车考核前的模拟实际工况条件下的热障涂层材料使役行为研究。
对于热障涂层的抗热冲击性能测试，在高温电炉静态试验过程中，涂层和高温合金基材处于同一温场环境，与热障涂层的实际服役工况条件差异较大，采用常规的氧/乙炔焰虽然可以对材料进行高低温循环冲击测试，但焰流径向温度梯度较大，不能满足较大均恒温场范围的测试要求，将不可避免地造成试样局部过热，导致对涂层失效的误判，因而不能真实反映涂层的抗热冲击性能。因此，亟需在能够满足较大均恒温场范围测试要求的装置上开展模拟实际工况条件下的热障涂层的抗热冲击性能测试。
目前，可进行材料抗热冲击性能动态测试的设备多为自制，并无统一的规格和标准，不同设备的功能参数差别亦较大，且该类测试装置用途具有特殊性，许多性能参数不予公开。目前可查到的资料显示，国内几家科研院所搭建了以氧/煤气或氧/乙炔焰流为热源的测试装置，煤气、乙炔燃气焰流的热焓值均较低，加热能力不强；而且，这几家单位采用的是焰流喷嘴均为孔径小于30 mm的单孔火焰喷嘴，火焰射流的束斑较小，且焰流径向温度梯度较大，所以焰流的有效测试区域直径小于Φ30 mm。
针对以上问题，且为了应对热障涂层抗热冲击性能测试的需求，研制了一种能够满足较大均恒温场范围测试要求的高温焰流装置，开展模拟实际工况条件下热障涂层的抗热冲击性能测试。高温焰流装置的火焰射流喷嘴采用大口径多芯多圈同心设计，可产生较大束斑且呈层流状态的焰流，而且使用的燃气（丙烷）具有远高于煤气、天然气和乙炔的热焓值，助燃气使用纯氧，获得了具有较强加热能力的焰流。同时，为提高测试结果的可比性和重复性，同时提高测试效率，满足高温焰流装置多工位并行考核测试的需求，多工位试样夹持机构采用多工位转盘设计，多个试样并行测试时多路火焰同时加热，因此，对夹持试样的转盘提出了更高的长时间可靠强度要求。
实用新型内容
针对上述存在的问题和不足，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可保持长时间可靠强度的多工位转盘，其可适用于用于动态循环测试热障涂层抗热冲击性能的高温焰流装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型的一种多工位转盘，包括：具有用于安装试样的多个安装部的转盘主体；设置于所述转盘主体内以使冷却液流通的通道。
根据本实用新型，通过在该多工位转盘的转盘主体内设置使冷却液流通的通道，可以对该多工位转盘进行冷却。尤其是，本实用新型的多工位转盘适用于用于动态循环测试热障涂层抗热冲击性能的高温焰流装置中，由此，可以在测试过程中降低该多工位转盘的温度，防止其过热，可使其在测试过程中保持可靠的强度。有利于用于热障涂层试样抗热冲击性能的自动循环测试的实现。
又，在本实用新型中也可以是，所述通道围绕各安装部的至少一部分。
根据本实用新型，由于在该多工位转盘中，各安装部处所承受的温度较高，通过使冷却液流通的通道围绕各安装部的至少一部分，可以有效地对各安装部进行冷却，更有利于在测试过程中降低该多工位转盘的温度。
又，在本实用新型中也可以是，所述多个安装部设置为靠近所述转盘主体的周缘分布。
根据本实用新型，通过将多个安装部设置为靠近转盘主体的周缘分布，可以在转盘主体中设置尽可能多的安装部，可提高测试效率。
又，在本实用新型中也可以是，所述多个安装部沿所述转盘主体的周缘等间隔分布。
根据本实用新型，由于各个安装部对应于该多工位转盘的各个工位，通过使该多个安装部沿转盘主体的周缘等间隔分布，可以有利于控制该转盘主体的各个工位的转动。
又，在本实用新型中也可以是，所述通道的冷却液输入口和冷却液输出口均位于所述转盘主体的中心，所述通道形成为从位于所述中心处的所述冷却液输入口起延伸至所述转盘主体的周缘处，并沿所述周缘延伸后回到位于所述中心处的所述冷却液输出口的结构。
根据本实用新型，通过由此构成的冷却液流通通道可以使该通道在转盘主体内的长度设置为尽可能长，从而可较大程度发挥冷却液对该多工位转盘的冷却作用。
又，在本实用新型中也可以是，所述冷却液输入口和冷却液输出口分别与支撑所述转盘主体的支撑构件中的冷却液输入通道和冷却液输出通道相连。
根据本实用新型，可以易于使冷却液经冷却液输入口流入至该转盘主体中的通道后再经冷却液输出口离开转盘主体。
又，在本实用新型中也可以是，所述冷却液输入通道与冷却液输出通道相互嵌套。
根据本实用新型，通过将冷却液输入通道与冷却液输出通道相互嵌套，可以使流出该转盘主体中的通道的热的冷却液直接流出而不会和进入该转盘主体中的通道的冷的冷却液混合。
又，在本实用新型中也可以是，所述多个安装部形成为沿所述转盘主体的周缘分布且向所述转盘主体的径向外侧开口的多个槽部。
根据本实用新型，可以将各个测试试样安装于上述各槽部中。
又，在本实用新型中也可以是，所述多个安装部包括沿所述转盘主体的周缘分布的多个孔部。
根据本实用新型，可以将各个测试试样安装于上述各孔部中。
又，在本实用新型中也可以是，所述通道在所述转盘主体内形成为弯曲的形状。
根据本实用新型，可以进一步使该通道在转盘主体内的长度设置为尽可能长，从而可更大程度发挥冷却液对该多工位转盘的冷却作用。
根据下述具体实施方式并参考附图，本实用新型的上述及其他目的、特征和优点将更加清晰。
附图说明
图1是本实用新型的多工位转盘所适用的用于动态循环测试热障涂层抗热冲击性能的高温焰流装置的一实施形态的局部结构示意图；
图2是根据本实用新型的多工位转盘的一实施形态的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施形态对本实用新型作进一步详细的说明。
本实用新型的多工位转盘适用于动态循环测试热障涂层抗热冲击性能的高温焰流装置。该动态循环测试热障涂层抗热冲击性能的高温焰流装置适用于在航空发动机领域中，对作为衡量热障涂层使役性能的一项重要性能指标的抗热冲击性能进行测试。图1是本实用新型的多工位转盘所适用的动态循环测试热障涂层抗热冲击性能的高温焰流装置的一实施形态的局部结构示意图。
如图1所示，本实用新型的用于动态循环测试热障涂层抗热冲击性能的高温焰流装置，至少包括用于安装多个试样的可转动的试样安装单元（即后文所述的多工位转盘3）；用于对试样的涂层面进行加热的加热单元；用于对试样进行冷却的冷却单元；以及对上述各单元的运行进行控制的控制单元（图示省略），该控制单元配置为控制该多工位转盘的转动以使多个试样交替进行加热和冷却。其中，采用本实用新型的高温焰流装置进行测试的试样例如可以是以高温合金圆片为基材，而基材正面采用热喷涂或气相沉积工艺制备的陶瓷热障涂层。
更具体地，在本实用新型中，通过控制单元使加热单元的焰流喷嘴1对多个试样中的至少一部分试样的涂层面进行喷焰加热后，通过传动轴2转动带动该多工位转盘3转动，使冷却单元的喷嘴4对加热后的该至少一部分试样的涂层面进行冷却，且在冷却的同时对多个试样中剩余试样的涂层面进行喷焰加热。由此，能够有效地使多个试样并行进行抗热冲击性能的动态循环测试。从而，本实用新型可以有利于在进行模拟航空发动机涡轮叶片热障涂层材料服役工况条件下的涂层材料试样抗热冲击性能的自动循环测试。
尤其是，上述高温焰流装置的焰流喷嘴采用大口径多芯多圈同心设计，可产生较大束斑且呈层流状态的焰流，而且使用的燃气（丙烷）具有远高于煤气、天然气和乙炔的热焓值，助燃气使用纯氧，获得了具有较强加热能力的焰流。因此，对夹持试样的该多工位转盘提出了更高的长时间可靠强度要求。
图2是根据本实用新型的多工位转盘3的一实施形态的结构示意图。本实用新型的多工位转盘3，包括具有用于安装试样的多个安装部5的转盘主体6，以及设置于该转盘主体6内以使冷却液流通的通道7。通过在该多工位转盘3的转盘主体6内设置使冷却液流通的通道7，可以对该多工位转盘3进行冷却。尤其是，本实用新型的多工位转盘3适用于动态循环测试热障涂层抗热冲击性能的高温焰流装置中，由此，可以在测试过程中降低该多工位转盘3的温度，防止其过热，可使其在测试过程中保持可靠的强度。有利于热障涂层试样抗热冲击性能自动循环测试的实现。
该多个安装部5可以设置为靠近转盘主体6的周缘分布。由此，可以在转盘主体6中设置尽可能多的安装部5，可提高测试效率。优选地，该多个安装部5沿转盘主体6的周缘等间隔分布。由于各个安装部5对应于该多工位转盘3的各个工位，通过使该多个安装部5沿转盘主体6的周缘等间隔分布，可以有利于控制该转盘主体6的各个工位的转动。
在图2所示的实施形态中，该多工位转盘3是具有八工位的转盘，其材质可以为不锈钢，直径例如为900 mm，厚30 mm，且沿转盘主体6的圆周八等分角度（45度）各有一个形状、尺寸相同的对应于试样工位的安装部5，用以夹持待测试的试样。
且在该实施形态中，该多个安装部5形成为沿转盘主体6的周缘分布且向该转盘主体6的径向外侧开口的多个槽部。更具体地，该槽部由70 mm×70 mm的正方形和Φ70 mm的半圆组合，用以夹持试样。但本实用新型并不限于此，在本实用新型的其他实施形态中，该多个安装部5也可以形成为沿转盘主体6的周缘分布的多个孔部等其他结构。
在本实施形态中，上述通道7可以是截面呈矩形，孔道宽20 mm，深10 mm，为冷却液提供流动通道，达到测试过程中降低转盘温度之目的。但本实用新型的该通道的形状及尺寸并不限于此。
此外，该通道7可以围绕各安装部5的至少一部分。由于在该多工位转盘3中，各安装部5（工位位置）处在测试过程中受热较为集中的部位，即所承受的温度较高，通过使冷却液流通的通道7围绕各安装部5的至少一部分，可以有效地对各安装部5进行冷却，更有利于在测试过程中降低该多工位转盘3的温度。在图2所示的实施形态中，该通道7半环绕上述各安装部5。优选地，在本实施形态中，该通道7距转盘主体6的周缘最近处为20 mm，尽量靠近转盘周缘可更大程度降低转盘的温度。
又，在本实施形态中，该通道7的冷却液输入口8与冷却液输出口9均位于转盘主体6的中心，该通道7形成为从位于该中心处的冷却液输入口8起延伸至转盘主体6的周缘处，并沿该周缘延伸后回到位于该中心处的冷却液输出口9的结构。通过由此构成的冷却液流通通道7可以使该通道7在转盘主体6内的长度设置为尽可能长，从而可较大程度发挥冷却液对该多工位转盘的冷却作用。
此外，该通道7的冷却液输入口8和冷却液输出口9可以分别与支撑转盘主体6的支撑构件中的冷却液输入通道和冷却液输出通道（图示省略）相连通。从而可以易于使冷却液经冷却液输入口8流入至该转盘主体6中的通道7后再经冷却液输出口9离开转盘主体6。
优选地，该支撑构件中的冷却液输入通道与冷却液输出通道相互嵌套。从而可以使流出该转盘主体6中的通道7的热的冷却液直接流出而不会和进入该转盘主体6中的通道7的冷的冷却液混合。
因此，通过以上设计的通道7的走向可更有效降低转盘八工位试样位置附近的温度，以使转盘能够长时间保持可靠的强度，保障测试的连续进行。
又，如图2所示，该通道7在转盘主体6内形成为弯曲的形状。从而可以进一步使该通道在转盘主体6内的长度设置为尽可能长，从而可更大程度发挥冷却液对该多工位转盘3的冷却作用。
在利用该高温焰流装置进行热障涂层抗热冲击性能的长时间连续测试过程中，该多工位转盘3未出现变形等现象，表明该转盘主体6中的冷却液通道7的设计可保障转盘在测试试验过程中能够长时间保持可靠的强度。
在不脱离本实用新型的基本特征的宗旨下，本实用新型可体现为多种形式，因此本实用新型中的实施形态是用于说明而非限制，由于本实用新型的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。
Claims (10)
1.一种多工位转盘，其特征在于，包括：
具有用于安装试样的多个安装部的转盘主体；
设置于所述转盘主体内以使冷却液流通的通道。
2.根据权利要求1所述的多工位转盘，其特征在于，所述通道围绕各安装部的至少一部分。
3.根据权利要求1所述的多工位转盘，其特征在于，所述多个安装部设置为靠近所述转盘主体的周缘分布。
4.根据权利要求1所述的多工位转盘，其特征在于，所述多个安装部沿所述转盘主体的周缘等间隔分布。
5.根据权利要求1所述的多工位转盘，其特征在于，所述通道的冷却液输入口和冷却液输出口均位于所述转盘主体的中心，所述通道形成为从位于所述中心处的所述冷却液输入口起延伸至所述转盘主体的周缘处，并沿所述周缘延伸后回到位于所述中心处的所述冷却液输出口的结构。
6.根据权利要求5所述的多工位转盘，其特征在于，所述冷却液输入口和冷却液输出口分别与支撑所述转盘主体的支撑构件中的冷却液输入通道和冷却液输出通道相连。
7.根据权利要求6所述的多工位转盘，其特征在于，所述冷却液输入通道与冷却液输出通道相互嵌套。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的多工位转盘，其特征在于，所述多个安装部形成为沿所述转盘主体的周缘分布且向所述转盘主体的径向外侧开口的多个槽部。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的多工位转盘，其特征在于，所述多个安装部包括沿所述转盘主体的周缘分布的多个孔部。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的多工位转盘，其特征在于，所述通道在所述转盘主体内形成为弯曲的形状。
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Effective date of registration: 20170125 Address after: 200050 Dingxi Road, Shanghai, Changning District, No. 1295 Patentee after: SHANGHAI INSTITUTE OF CERAMICS, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Patentee after: AVIC COMMERCIAL AIRCRAFT ENGINE Co.,Ltd. Address before: 200050 Dingxi Road, Shanghai, Changning District, No. 1295 Patentee before: SHANGHAI INSTITUTE OF CERAMICS, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES |
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Address after: 200050 Dingxi Road, Shanghai, Changning District, No. 1295 Co-patentee after: AECC COMMERCIAL AIRCRAFT ENGINE Co.,Ltd. Patentee after: SHANGHAI INSTITUTE OF CERAMICS, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Address before: 200050 Dingxi Road, Shanghai, Changning District, No. 1295 Co-patentee before: AVIC Commercial Aircraft Engine Co.,Ltd. Patentee before: SHANGHAI INSTITUTE OF CERAMICS, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
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Granted publication date: 20140402 |
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| CX01 | Expiry of patent term |