热冲击试验器冷气系统的制作方法

1.本发明涉及一种热冲击试验器冷气系统。

背景技术：

2.涡轮叶片热冲击试验主要考核试验叶片在冷热冲击条件下的疲劳特性，试验叶片在试验过程中温度周期性变化模拟发动机的启停状态，一个周期主要分为快速升温阶段、高温保持阶段、快速降温阶段、低温保持阶段。
3.其中，热冲击试验器通过主气系统给试验叶片外部流道提供高温燃气，而冷气系统给试验叶片内腔提供冷却空气。(注：冷却空气指低于叶片表面温度的空气，由于涡轮叶片表面平均温度一般高于800℃，上述的冷却空气温度也远远高于常温空气)。热冲击试验通过周期性改变燃气、冷气参数，实现试验叶片温度周期性变化。热冲击试验要求试验器提供的燃气、冷气参数能够快速变化，低参数与高参数之间的切换时间约10s左右。现有技术中的热冲击试验器冷气系统如图1所示，一般包括压气机1'、开关2'、第一调节阀3'、第二调节阀4'、流量计5'、电加热器6'、压力传感器7'和温度传感器8'。由于电加热器6'的热惯性大且不允许频繁切换功率，不利于对叶片进行输出的冷气的高低参数实现快速切换。因此，在热冲击试验时，通常冷气参数一直保持不变，或者在整个试验过程中不通冷气，上述的这两种方法均导致试验结果可信度降低。

技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中对叶片进行热冲击试验的试验结果的可信度较低的缺陷，提供一种热冲击试验器冷气系统。
5.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
6.一种热冲击试验器冷气系统，其包括用于向叶片输出冷气的冷气出口管，所述热冲击试验器冷气系统包括：
7.至少两组冷气管路，每组所述冷气管路均包括依次设置的气源和电加热器；
8.第一管道阀和第二管道阀，其中一组所述冷气管路的出气端通过所述第一管道阀连通至所述冷气出口管，另一组所述冷气管路的出气端通过所述第二管道阀连通至所述冷气出口管；
9.控制模组，所述控制模组电连接于所述第一管道阀和所述第二管道阀，并能够分别控制所述第一管道阀和所述第二管道阀的开闭状态。
10.该热冲击试验器冷气系统，通过设置两组以上的冷气管路，使得每组冷气管路中的电加热器可以分别保持在特定温度的加热状态下，以分别提供不同温度的冷气，同时，通过设置第一管道阀和第二管道阀使这两组冷气管路分别连通至冷气出口管，通过控制模组控制这些管道阀的开闭状态，实现快速将不同温度的冷气输出至冷气出口管的目的。该结构设置，由于每个电加热器仅需在特定温度持续工作，因此无需考虑电加热器热惯性的问题。同时，通过控制模组控制管道阀的开闭状态，实现不同冷气参数按目标值快速切换的功
能，有效提升了热冲击试验的试验结果的可信度。
11.较佳地，所述热冲击试验器冷气系统还包括：
12.排气塔；
13.第三管道阀和第四管道阀，其中一组所述冷气管路的出气端还通过所述第三管道阀连通至所述排气塔，另一组所述冷气管路的出气端还通过所述第四管道阀连通至所述排气塔；
14.所述控制模组还电连接于所述第三管道阀和所述第四管道阀，并能够分别控制所述第三管道阀和所述第四管道阀的开闭状态。
15.上述的结构设置，冷气管路还通过管道阀连通至排气塔，使得该冷气管路在不向叶片供冷气时，通过切换管道阀将产生的冷气输送至排气塔，使得冷气管路的冷气参数保持基本稳定。
16.较佳地，所述热冲击试验器冷气系统还包括阻力模拟装置，所述阻力模拟装置设置在第三管道阀和/或所述第四管道阀连通至所述排气塔的管道上。
17.上述的结构设置，在冷气管路还通过管道阀连通至排气塔的管路中设置阻力模拟装置，以对该段管道的管阻实现调整和控制。通过使阻力模拟装置所提供的管道阻力与通入试验叶片冷却腔的阻力接近，避免冷气管路在流路切换时因产生较大流量波动而导致冷气参数波动。因此，该结构设置可有效提升冷气参数的稳定性。
18.较佳地，所述热冲击试验器冷气系统还包括压力传感器，所述压力传感器设置在第一管道阀和/或所述第二管道阀连通至所述冷气出口管的管道上。
19.上述的结构设置，通过设置压力传感器，实现对输出冷气的压力检测，进一步提高试验的可信度。
20.较佳地，所述热冲击试验器冷气系统还包括温度传感器，所述温度传感器设置在第一管道阀和/或所述第二管道阀连通至所述冷气出口管的管道上。
21.上述的结构设置，通过设置温度传感器，实现对输出冷气的温度检测，进一步提高试验的可信度。
22.较佳地，所述热冲击试验器冷气系统还包括流量传感器，在每一组所述冷气管路中，所述流量传感器沿气流流向设置在所述电加热器的前端。
23.上述的结构设置，通过实时检测气体的流量大小，便于电加热器更有效率地进行加热。
24.较佳地，两组所述冷气管路共用同一个所述气源，所述气源的出口端通过管路并联连通至两组所述冷气管路的所述电加热器中。
25.较佳地，所述热冲击试验器冷气系统还包括第一节流阀和第二节流阀，所述第一节流阀设置在所述气源和其中一组所述冷气管路的所述电加热器之间，所述第二节流阀设置在所述气源和另一组所述冷气管路的所述电加热器之间。
26.上述的结构设置，通过设置节流阀实现对该路冷气调节压力的目的。
27.较佳地，所述热冲击试验器冷气系统还包括排气塔；
28.所述气源还通过旁通管路直接连通至所述排气塔，所述旁通管路可关断。
29.上述的结构设置，在开启旁通管路的情况下，实现排空支路的目的。
30.较佳地，所述气源具有空气压缩机。
31.本发明的积极进步效果在于：
32.该热冲击试验器冷气系统，通过设置两组以上的冷气管路，使得每组冷气管路中的电加热器可以分别保持在特定温度的加热状态下，以分别提供不同温度的冷气，同时，通过设置第一管道阀和第二管道阀使这两组冷气管路分别连通至冷气出口管，通过控制模组控制这些管道阀的开闭状态，实现快速将不同温度的冷气输出至冷气出口管的目的。该结构设置，由于每个电加热器仅需在特定温度持续工作，因此无需考虑电加热器热惯性的问题。同时，通过控制模组控制管道阀的开闭状态，实现不同冷气参数按目标值快速切换的功能，有效提升了热冲击试验的试验结果的可信度。
附图说明
33.图1为现有技术中的热冲击试验器冷气系统的布局示意图。
34.图2为本发明一实施例的热冲击试验器冷气系统的布局示意图。
35.附图标记说明：
36.冷气管路100
37.电加热器1
38.第一管道阀21
39.第二管道阀22
40.第三管道阀31
41.第四管道阀32
42.阻力模拟装置4
43.压力传感器5
44.温度传感器6
45.流量传感器7
46.第一节流阀81
47.第二节流阀82
48.旁通管路9
49.旁通控制阀91
50.空气压缩机10
51.开关阀11
具体实施方式
52.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
53.本发明提供一种用于应用在热冲击试验器中的冷气系统，该冷气系统包括用于向叶片输出冷气的冷气出口管，以向叶片所在的腔室输出冷气(注：冷却空气指低于叶片表面温度的空气，由于涡轮叶片表面平均温度一般高于800℃，冷却空气温度也远远高于常温空气)。具体如图2所示，该冷气系统包括有两组冷气管路100、第一管道阀21、第二管道阀22以及控制模组(图中未示出)。其中，两组冷气管路100中的每一组均沿着气流流向依次设置有气源和电加热器1，气源产生的气流在流经电加热器1之后，被电加热器1所加热。对于其中
一组冷气管路100，其出气端(即图2中电加热器1的右端)过第一管道阀21连通至冷气出口管，以用于向叶片供气，而另一组冷气管路100，其出气端过第二管道阀22连通至冷气出口管，以用于向叶片供气。上述的这两个管道阀均通过导线连通至控制模组，控制模组通过发送控制信号，以驱动第一管道阀21和第二管道阀22进行开闭。
54.该冷气系统，通过设置两组冷气管路100，使得每组冷气管路100中的电加热器1可以分别保持在特定温度的加热状态下，以分别提供不同温度的冷气，同时，通过设置第一管道阀21和第二管道阀22使这两组冷气管路100分别连通至冷气出口管，通过控制模组控制这些管道阀的开闭状态，实现快速将不同温度的冷气输出至冷气出口管的目的。该结构设置，由于每个电加热器1仅需在特定温度持续工作，因此无需考虑电加热器1热惯性的问题。同时，通过控制模组控制管道阀的开闭状态，实现不同冷气参数按目标值快速切换的功能，有效提升了热冲击试验的试验结果的可信度。当然，在其他实施例中，冷气系统中也可设置两组以上的冷气管路，通过交替通至冷气出口管的方式，以实现在三组以上的温度区间之间快速切换的目的。
55.具体的，第一管道阀21和第二管道阀22可采用电磁阀，控制模组通过交替地向第一管道阀21和第二管道阀22输出控制信号，以控制第一管道阀21和第二管道阀22交替开闭，实现不同的冷气参数之间快速切换(达到10s内的切换频率)的目的。
56.此外，该冷气系统还包括排气塔、第三管道阀31和第四管道阀32。其中，一组冷气管路100的出气端还通过第三管道阀31连通至排气塔，而另一组冷气管路100的出气端通过第四管道阀32连通至排气塔，在第三管道阀31或第四管道阀32开启的情况下，实现对应管路排气的目的。本实施例中，控制模组通过导线连接至第三管道阀31和第四管道阀32，并能够分别控制第三管道阀31和第四管道阀32的开闭状态。
57.控制模组通过交替地向第三管道阀31和第四管道阀32输出控制信号，以控制第三管道阀31和第四管道阀32交替开闭，通过这种结构设置，使得两组冷气管路100还通过管道阀连通至排气塔，以在该冷气管路100不向叶片供冷气时，通过切换管道阀将产生的冷气输送至排气塔，使得冷气管路100的冷气参数保持基本稳定。
58.控制模组控制第一管道阀21、第二管道阀22、第三管道阀31和第四管道进行开闭，在一组冷气管路100向叶片通冷气时，另一组冷气管路100向排气塔通冷气，使得冷气管路100在处于不向叶片通冷气时也保持气流的稳定。
59.具体的，控制模组控制第一管道阀21、第二管道、第三管道阀31和第四管道开闭的方案如表1所示，通过控制不同的管道阀开闭，实现在参数1(冷气温度一)和参数2(冷气温度二)之间的快速切换。
60.表1不同冷气参数下管道阀的开关组合
[0061] 第一管道阀21第二管道阀22第三管道阀31第四管道阀32参数1开关关开参数2关开开关
[0062]
冷气系统还包括压力传感器5和温度传感器6，压力传感器5和温度传感器6均设置在第一管道阀21以及第二管道阀22连通至冷气出口管的管道上，以实现对输出冷气的压力和温度检测，进一步提高试验的可信度。
[0063]
该冷气系统还包括阻力模拟装置4，阻力模拟装置4的数量为两个，分别设置在第
三管道阀31和第四管道阀32连通至排气塔的管道上，这种结构设置，实现对该段管道的管阻实现调整和控制。通过使阻力模拟装置4所提供的管道阻力与通入试验叶片冷却腔的阻力接近，避免冷气管路在流路切换时因产生较大流量波动而导致冷气参数波动。因此，该结构设置可有效提升冷气参数的稳定性。
[0064]
另外，冷气系统还包括流量传感器7，在每一组冷气管路100中，该流量传感器7均沿着气流流向设置在电加热器1的前端，通过实时检测气体的流量大小，便于电加热器1更有效率地进行加热。
[0065]
如图2所示，在本实施例中，两组冷气管路100共用同一个气源，该气源的出口端通过管路并联连通至这两组冷气管路100的电加热器1中，通过共用气源的结构设置方案，简化冷气管路100的结构。此外，该冷气系统还包括第一节流阀81和第二节流阀82，第一节流阀81设置在气源和其中一组冷气管路100的电加热器1之间，而第二节流阀82设置在气源和另一组冷气管路100的所述电加热器1之间。通过这种结构设置，以实现对该路冷气调节压力的目的，精细度较高。该气源还包括有空气压缩机10，空气压缩机10一一对应地设置在每组冷气管路100上，通过额外设置的空气压缩机10，在气源供气的基础上，提高气流在管路内的流动压力。
[0066]
另外，该气源还通过旁通管路9直接连通至排气塔，该旁通管路9上设置有旁通控制阀91，实现关断目的，在开启旁通管路9的情况下，可实现排空支路的目的。
[0067]
除此以外，本实施例中，在气源的后端设有开关阀11，实现冷气系统整体的开闭。
[0068]
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种热冲击试验器冷气系统，其包括用于向叶片输出冷气的冷气出口管，其特征在于，所述热冲击试验器冷气系统包括：至少两组冷气管路，每组所述冷气管路均包括依次设置的气源和电加热器；第一管道阀和第二管道阀，其中一组所述冷气管路的出气端通过所述第一管道阀连通至所述冷气出口管，另一组所述冷气管路的出气端通过所述第二管道阀连通至所述冷气出口管；控制模组，所述控制模组电连接于所述第一管道阀和所述第二管道阀，并能够分别控制所述第一管道阀和所述第二管道阀的开闭状态。2.如权利要求1所述的热冲击试验器冷气系统，其特征在于，所述热冲击试验器冷气系统还包括：排气塔；第三管道阀和第四管道阀，其中一组所述冷气管路的出气端还通过所述第三管道阀连通至所述排气塔，另一组所述冷气管路的出气端还通过所述第四管道阀连通至所述排气塔；所述控制模组还电连接于所述第三管道阀和所述第四管道阀，并能够分别控制所述第三管道阀和所述第四管道阀的开闭状态。3.如权利要求2所述的热冲击试验器冷气系统，其特征在于，所述热冲击试验器冷气系统还包括阻力模拟装置，所述阻力模拟装置设置在第三管道阀和/或所述第四管道阀连通至所述排气塔的管道上。4.如权利要求1所述的热冲击试验器冷气系统，其特征在于，所述热冲击试验器冷气系统还包括压力传感器，所述压力传感器设置在第一管道阀和/或所述第二管道阀连通至所述冷气出口管的管道上。5.如权利要求1所述的热冲击试验器冷气系统，其特征在于，所述热冲击试验器冷气系统还包括温度传感器，所述温度传感器设置在第一管道阀和/或所述第二管道阀连通至所述冷气出口管的管道上。6.如权利要求1所述的热冲击试验器冷气系统，其特征在于，所述热冲击试验器冷气系统还包括流量传感器，在每一组所述冷气管路中，所述流量传感器沿气流流向设置在所述电加热器的前端。7.如权利要求1所述的热冲击试验器冷气系统，其特征在于，两组所述冷气管路共用同一个所述气源，所述气源的出口端通过管路并联连通至两组所述冷气管路的所述电加热器中。8.如权利要求7所述的热冲击试验器冷气系统，其特征在于，所述热冲击试验器冷气系统还包括第一节流阀和第二节流阀，所述第一节流阀设置在所述气源和其中一组所述冷气管路的所述电加热器之间，所述第二节流阀设置在所述气源和另一组所述冷气管路的所述电加热器之间。9.如权利要求7所述的热冲击试验器冷气系统，其特征在于，所述热冲击试验器冷气系统还包括排气塔；所述气源还通过旁通管路直接连通至所述排气塔，所述旁通管路可关断。10.如权利要求1-9任一项所述的热冲击试验器冷气系统，其特征在于，所述气源具有
空气压缩机。

技术总结

本发明公开了一种热冲击试验器冷气系统，其包括用于向叶片输出冷气的冷气出口管，热冲击试验器冷气系统包括：至少两组冷气管路，每组冷气管路均包括依次设置的气源和电加热器；第一管道阀和第二管道阀，其中一组冷气管路的出气端通过第一管道阀连通至冷气出口管，另一组冷气管路的出气端通过第二管道阀连通至冷气出口管；控制模组，控制模组电连接于第一管道阀和第二管道阀，并能够分别控制第一管道阀和第二管道阀的开闭状态。该热冲击试验器冷气系统，使得每组冷气管路中的电加热器可以分别保持在特定温度的加热状态下，分别提供不同温度的冷气，实现快速将不同温度的冷气输出至冷气出口管的目的，有效提升了热冲击试验的试验结果的可信度。结果的可信度。结果的可信度。