CN110095364A - 一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台 - Google Patents

一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台 Download PDF

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解维华
杨帆
韩硕
孟松鹤
易法军
许承海
杨强
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness
    • G01N3/54—Performing tests at high or low temperatures

Abstract

本发明涉及一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台，包括力学试验机支撑座、压头、电磁感应线圈、发热体；所述支撑座固定安装在力学试验机的实验平台上，所述支撑座上固定连接有底座，所述发热体安装在底座上；所述支撑电磁感应线圈套设在发热体外，且所述支撑电磁感应线圈的两端连接在高频感应设备上；所述力学试验机的压杆上固定连接有压头；本发明将力学试验机加以改进并与高频感应设备结合使用搭建出试验平台，通过将感应加热作为加热方式，可提供较大的升温速率，用于超高温热环境模拟试验。

Description

一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台
技术领域
本发明涉及试验平台技术领域，尤其涉及一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台。
背景技术
高超声速飞行器再入时，偏转气动控制翼前的高压热气流漏入低压的控制翼缝隙内，会产生缝隙内流及其气动加热。如果不加以防范，严重情况下会导致飞行器控制翼间隙底部的低温部件损坏甚至失效，进而导致飞行器失控。因此为了防止高温气流流入，需要在缝隙处进行隔热密封处理，并且密封处理在整个飞行器安全服役期间不影响飞行器控制翼偏转功能。再入过程中控制翼发生偏转以控制飞行轨道，带来控制翼与尾翼之间缝隙的变化，需使用高温密封结构对变化间隙进行防热处理。其中各种部段及活动部位的高温长时间热密封则是热防护系统的薄弱环节，也是非常重要的环节，这就需要热密封件在高温条件下需具有良好的隔热、回弹性能。
由于在测试热密封件回弹性能时，牵涉到高温环境，并且热密封件需要在有一定长度尺寸情况下才能表现出回弹性能，所以需要对试验性能平台进行设计搭建。目前国内对其高温下的回弹性能尚未进行有效的测试手段。
发明内容
本发明的目的是提出一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台，将力学试验机加以改进并与高频感应设备结合使用搭建出试验平台，实现发热体的快速升温，从而对测试热密封件进行隔热、回弹性能测试。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台，包括力学试验机、支撑座、压头、电磁感应线圈、发热体。
所述支撑座固定安装在力学试验机的实验平台上，所述支撑座上固定连接有底座，所述发热体安装在底座上。
所述支撑电磁感应线圈套在发热体外，且所述支撑电磁感应线圈的两端连接在高频感应设备上。
所述压头固定连接在力学试验机的压杆上。
进一步，所述电磁感应线圈为涡状螺旋结构也可以为立式螺旋结构。
进一步，所述底座的顶面开有限位槽。
进一步，所述发热体上套有柔性隔热毡。
进一步，所述柔性隔热毡将发热体完全遮盖。
进一步，所述柔性隔热毡厚度不大于密封试验件厚度的一半。
进一步，所述发热体上安装有温度计，且温度计可选用双比色高温计。
进一步，所述力学试验机的实验平台上设有支撑件，支撑件用以支撑电磁感应线圈。
进一步，所述底座所使用的材料为莫来石、氧化锆等绝缘绝磁材料。
进一步，所述压头所使用的材料为氧化铝、氧化锆等绝缘绝磁材料。
优选的，所述发热体7材料为可被磁化加热的高温合金。
实施本发明的，具有以下有益效果：
本发明通过将感应加热作为加热方式，可提供较大的升温速率，适用于超高温热环境模拟试验，为热密封件的回弹性能测试提供了实验平台。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的主视图；
图3是本发明的底座的立体结构示意图；
图4是本发明的电磁感应线圈的立体结构示意图；
图5是本发明中密封试验件与柔性隔热毡放置在发热体上时的立体结构示意图；
图中：
1：力学试验机；2：支撑座；3：底座；301：限位槽；4：电磁感应线圈；401：第一连接线；402：第二连接线；5：压头；6：支撑件；7：发热体；8：柔性隔热毡；9：密封试验件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动的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。
一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台，包括力学试验机1、支撑座2、电磁感应线圈4、压头5、发热体7；结合图1、图2，支撑座2固定安装在力学试验机1的实验平台上，支撑座2上固定连接有底座3，发热体7安装在底座3上；发热体7上放置有待测试的密封试验件9，密封试验件9的长度小于发热体7的直径；发热体7在受到交变电流影响时，会在发热体7内产生涡流电流，在自身电阻的作用下发热体7快速产生热量而被加热。
结合图5，在发热体7与密封试验件9间也可设有柔性隔热毡8，柔性隔热毡8套在发热体7上；柔性隔热毡8厚度不大于密封试验件9厚度的一半，以保证不影响实验数据。
优选的，发热体7的材料为可被磁化加热的高温合金。
进一步，密封试验件9将发热体7完全遮盖，以实现发热体7在升温过程中减少热量散发，提高加热效率。
发热体7上安装有温度计(图中未画出)，便于实时观察发热体7的温度情况。
结合图2、图4，电磁感应线圈4水平设置，电磁感应线圈4与发热体7水平设置且位于同一水平线上，电磁感应线圈4为涡状螺旋结构也可以为立式螺旋结构，电磁感应线圈4采用涡状螺旋结构或立式螺旋结构可以提高发热体7的升温速率；电磁感应线圈4的两端分别通过第一连接线401及第二连接线402与高频感应设备连接。
本实施例中，力学试验机1的实验平台上设有支撑件6，支撑件6用以支撑电磁感应线圈4。
压头5固定连接在力学试验机1的压杆上压杆可带动压头5向下运动使压头5压在放置在发热体7上的密封试验件9上。
底座3所使用的材料优选为莫来石，以莫来石作为材料的底座3为非导磁性材料，避免电磁感应线圈4上通有一定频率的交变电流后，底座3因产生涡流电流，导致自身产生热量；同时具有一定的高温强度，避免压头5压在密封试验件9及发热体7上时，底座3因在高温环境中受力发生变形或损坏；结合图1、图3，底座3的顶面开有限位槽301，限位槽301内用以安装发热体7，限位槽301的直径与所述发热体7的外径相同，避免力学试验机1在压缩过程中发热体7发生移动，影响实验精度；发热体7位于限位槽301内部的高度小于发热体7整体高度的1/3，由于底座3为非导磁性材料，避免影响发热体7升温速度。
压头5所使用的材料优选为氧化铝，以氧化铝作为材料的压头3为非导磁性材料，避免电磁感应线圈4上通有一定频率的交变电流后，压头5因产生涡流电流，导致自身产生热量；同时压头5具有一定的高温强度，避免压头5压在密封试验件9及发热体7上时，压头5因高温环境中受力发生变形或损坏。
具体工作过程为：高频感应设备开启后，通过第一连接线401与第二连接线402会在电磁感应线圈4内产生一定频率的交变电流，发热体7在受到交变电流影响时，会在发热体7内产生涡流电流，在自身电阻的作用下发热体7快速产生热量而被加热，而底座3与压头5均为非导磁性材料，不会产生热量。
对密封试验件9的回弹性能测试属于力学试验机1的常规技术，具体为，待发热体7上设置的温度计达到目标温度后，力学试验机1对压杆提供一个向下的压力，压杆向下运动带动压头5下压，并使压头5压在放置在发热体7上的密封试验件9上，密封实验件9在高温环境中受压力作用下产生形变，力学试验机对所施加的压力及密封试验件9的变形量实时记录，可以得到压力位移曲线，测试结束后可取下密封试验件9测量回弹恢复情况，多次重复实验，在不同的实验过程中可改变压杆向下位移量，记录密封实验件9处在高温环境中在不同压力下的回弹力及不同压缩率下的回弹率情况，实现对密封试验件9的高温性能热力耦合测试。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台，其特征在于：包括力学试验机(1)、支撑座(2)、压头(5)、电磁感应线圈(4)、发热体(7)；
所述支撑座(2)固定安装在力学试验机(1)的实验平台上，所述支撑座(2)上固定连接有底座(3)，所述底座(3)为绝缘绝磁材料，所述发热体(7)安装在底座(3)上；
所述支撑电磁感应线圈(4)套设在发热体(7)外，且所述支撑电磁感应线圈(4)的两端连接在高频感应设备上；
所述压头(5)固定连接在力学试验机(1)的压杆上，所述压头(5)为绝缘绝磁材料。
2.根据权利要求1所述的一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台，其特征在于：所述电磁感应线圈(4)为涡状螺旋结构或立式螺旋结构。
3.根据权利要求1所述的一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台，其特征在于：所述底座(3)的顶面开有限位槽(301)，所述限位槽(301)的直径与所述发热体(7)的外径相同，所述发热体(7)放置在限位槽(301)后，发热体(7)位于限位槽(301)内部的高度小于发热体(7)整体高度的1/3。
4.根据权利要求1所述的一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台，其特征在于：所述发热体(7)上套有柔性隔热毡(8)。
5.根据权利要求4所述的一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台，其特征在于：所述柔性隔热毡(8)将发热体(7)完全遮盖。
6.根据权利要求4所述的一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台，其特征在于：所述柔性隔热毡(8)厚度小于密封试验件(9)厚度的一半。
7.根据权利要求1所述的一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台，其特征在于：所述发热体(7)上安装有温度计。
8.根据权利要求1所述的一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台，其特征在于：所述力学试验机(1)的实验平台上设有支撑件(6)，所述支撑件(6)用以支撑电磁感应线圈(4)。
9.根据权利要求1所述的一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台，其特征在于：所述底座(3)所使用的材料为莫来石或氧化锆，所述压头(5)所使用的材料为氧化铝或氧化锆。
10.根据权利要求1所述的一种高温热密封件高温性能热力耦合试验平台，其特征在于：所述发热体7材料为可被磁化加热的高温合金。
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