CN111486645B - 水冷装置及涡轮叶片高温高周疲劳试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种水冷装置及涡轮叶片高温高周疲劳试验装置。水冷装置包含下层水冷结构及上层水冷结构。下层水冷结构具有下层腔体，下层水冷结构的侧面设置有进水孔，下层腔体内设置有下隔板，下隔板呈螺旋形并将下层腔体分隔呈螺旋通道状，下层腔体的最外圈连接于进水孔，最内圈位于下层腔体的中心位置。上层水冷结构设置于下层水冷结构的上面并具有上层腔体，上层水冷结构的侧面设置有出水孔，上层腔体内设置有上隔板，上隔板呈螺旋形并将上层腔体分隔呈螺旋通道状，上层腔体的最外圈连接于出水孔，最内圈位于上层腔体的中心位置。水冷装置具有连通接口，连通接口连通下层腔体的最内圈与上层腔体的最内圈。

Description

水冷装置及涡轮叶片高温高周疲劳试验装置

技术领域

本发明涉及航空发动机叶片疲劳试验技术领域，尤其涉及一种水冷装置及涡轮叶片高温高周疲劳试验装置。

背景技术

航空发动机叶片疲劳试验可以获得叶片的S-N曲线或指定载荷下的疲劳寿命，应尽可能模拟叶片的工作环境，使试验结果更贴近真实情况。航空发动机涡轮叶片的工作环境温度高达数百摄氏度甚至上千摄氏度，其在高温环境下的高周疲劳特性与常温环境下的差别较大，需要进行高温下的高周疲劳试验。试验时涡轮叶片通过夹具安装到振动台台面，可采用加温炉或其它加温装置对涡轮叶片加温，但加温炉的热辐射和涡轮叶片的热传导会显著增加振动台台面温度，如不采取隔离措施，振动台台面将产生热变形，影响振动台的正常工作甚至造成振动台损坏。

现有的航空发动机叶片疲劳试验通常在常温下进行，与叶片的实际工作环境温度差别较大，不能够直接反映工作环境下叶片的疲劳特性，采用常温试验数据对涡轮叶片进行强度寿命评估存在较大的偏差和不确定性。振动台作为一个电子设备，工作时自身产生的热量用冷却风机冷却，才能够保证其正常工作。但是进行高温高周疲劳试验时，振动台长时间承受高温热辐射和热传导，其配套的冷却风机对台面不能提供有效的冷却防护，必须采取措施隔热。

承上，现有的涡轮叶片高温高周疲劳试验装置，在设计中均未考虑叶片的工作温度，得到的时常温状态下的叶片疲劳特性。因此，要得到叶片实际工作环境下的疲劳特性，必须模拟叶片实际工作的温度。而现有的叶片振动疲劳试验不考虑叶片的工作环境温度，这样造成试验所得的疲劳特性与实际情况差别较大，不能准确反映实际情况下叶片的疲劳特性。

发明内容

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能够降低试验设备的振动台台面温度，并能够使试验设备在适宜的工作环境温度下工作的水冷装置。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种具有上述水冷装置的涡轮叶片高温高周疲劳试验装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供一种水冷装置，安装于涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的振动台上。其中，所述水冷装置包含下层水冷结构以及上层水冷结构。所述下层水冷结构具有下层腔体，所述下层水冷结构的侧面设置有连通所述下层腔体与外界的进水孔，所述下层腔体内设置有下隔板，所述下隔板呈螺旋形并将所述下层腔体分隔呈螺旋通道状，所述下层腔体的最外圈连接于所述进水孔，且最内圈位于所述下层腔体的中心位置。所述上层水冷结构设置于所述下层水冷结构的上面并具有上层腔体，所述上层水冷结构的侧面设置有连通所述上层腔体与外界的出水孔，所述上层腔体内设置有上隔板，所述上隔板呈螺旋形并将所述上层腔体分隔呈螺旋通道状，所述上层腔体的最外圈连接于所述出水孔，且最内圈位于所述上层腔体的中心位置。其中，所述水冷装置具有连通接口，所述连通接口竖直设置于所述下层腔体的中心位置与所述上层腔体的中心位置之间，以连通所述下层腔体的最内圈与所述上层腔体的最内圈。

根据本发明的其中一个实施方式，所述下层水冷结构在水平面上的正投影图形为圆形，所述上层水冷结构在水平面上的正投影图形为圆形，且两个正投影图形的对应圆圆心重合、对应圆半径相等。

根据本发明的其中一个实施方式，所述水冷装置包含顶板、层间板、底板以及侧板。所述顶板、层间板和底板分别水平设置并沿竖直方向由上至下间隔布置。所述侧板竖直设置并沿水平方向环绕于所述顶板、所述层间板和所述底板的外周。其中，所述顶板、所述层间板和所述侧板的一部分定义所述上层水冷结构，所述底板、所述层间板和所述侧板的另一部分定义所述下层水冷结构。其中，所述进水孔开设于所述侧板的该一部分上，所述出水孔开设于所述侧板的该另一部分上。

根据本发明的其中一个实施方式，所述下层腔体由所述下隔板分隔而呈的圈数为三圈的螺旋通道状。和/或，所述上层腔体由所述上隔板分隔而呈的圈数为三圈的螺旋通道状。

根据本发明的其中一个实施方式，所述水冷装置还包含安装柱。所述安装柱沿竖直方向贯穿所述顶板、所述层间板和所述底板，所述安装柱开设有第一安装孔，所述第一安装孔沿竖直方向贯通所述安装柱，所述第一安装孔的两端孔口分别显露于所述顶板的上表面和所述底板的下表面。

根据本发明的其中一个实施方式，所述安装柱至少包含设置于所述顶板、所述层间板和所述底板的中心位置的一根中心安装柱。其中，所述下层腔体的最内圈由所述中心安装柱的外壁和所述下隔板定义，所述上层腔体的最内圈由所述中心安装柱的外壁和所述上隔板定义。其中，所述层间板环绕所述中心安装柱开设有连接孔，所述连接孔定义所述连通接口。

根据本发明的其中一个实施方式，所述侧板开设有第二安装孔，所述第二安装孔沿竖直方向贯穿所述侧板的上表面和下表面。

根据本发明的其中一个实施方式，所述下隔板在水平面上的正投影图形与所述上隔板在水平面上的正投影图形重合。

根据本发明的其中一个实施方式，所述进水孔位于所述出水孔的正下方。

根据本发明的另一个方面，提供一种涡轮叶片高温高周疲劳试验装置，包含振动台以及试验单元。其中，所述涡轮叶片高温高周疲劳试验装置还包含本发明提出的并在上述实施方式中所述的水冷装置。其中，所述水冷装置以所述下层水冷结构设置于所述振动台上面，所述试验单元设置于所述水冷装置的所述上层水冷结构上面。

由上述技术方案可知，本发明提出的水冷装置及涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的优点和积极效果在于：

本发明提出的水冷装置安装于涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的振动台上。其中，水冷装置包含上下布置的两层水冷结构。每层水冷结构均具有腔体，腔体内均设置有隔板，且隔板呈螺旋形并将腔体分隔呈螺旋通道状。下层水冷结构和上层水冷结构分别设置有进水孔和出水孔，下层腔体的最外圈连接于进水孔，且最内圈位于下层腔体的中心位置，上层腔体的最外圈连接于出水孔，且最内圈位于上层腔体的中心位置。两层腔体的最内圈由连通接口连接。通过上述设计，本发明提出的水冷装置安装于涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的振动台上时，能够有效降低振动台的台面温度，并能够使试验设备在适宜的工作环境温度下工作。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施方式的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种水冷装置的主视图；

图2是图1示出的水冷装置的俯视图；

图3是沿图1中的直线A-A所作的剖视图；

图4是沿图1中的直线B-B所作的剖视图；

图5是沿图2中的直线C-C所作的剖视图；

图6是沿图3中的直线D-D所作的剖视图。

附图标记说明如下：

100.底板；

200.顶板；

300.层间板；

310.连接孔；

400.侧板；

410.进水孔；

420.出水孔；

430.第二安装孔；

510.下隔板；

520.上隔板；

610.中心安装柱；

620.周边安装柱；

630.第一安装孔；

M1.下层水冷结构；

M2.上层水冷结构；

P1.下层螺旋通道；

P2.上层螺旋通道。

具体实施方式

体现本发明特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本发明。

在对本发明的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本发明的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本发明的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本发明范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本发明的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本发明的范围内。

参阅图1，其代表性地示出了本发明提出的水冷装置的主视图。在该示例性实施方式中，本发明提出的水冷装置是以应用于涡轮叶片高温高周疲劳试验装置为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本发明的相关设计应用于其他类型的试验装置或其他设备中，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本发明提出的水冷装置的原理的范围内。

如图1所示，在本实施方式中，本发明提出的水冷装置能够用于安装在涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的振动台上。其中，该水冷装置主要包含下层水冷结构M1以及上层水冷结构M2。配合参阅图2至图6，图2中代表性地示出了能够体现本发明原理的水冷装置的俯视图；图3中代表性地示出了图1中的直线A-A所作的剖视图，且图3中示意性地示出了实际在该图示角度中无法显示的层间板300的连接孔310，以便于理解和说明；图4中代表性地示出了图1中的直线B-B所作的剖视图；图5中代表性地示出了图2中的直线C-C所作的剖视图；图6中代表性地示出了图3中的直线D-D所作的剖视图。以下将结合上述附图，对本发明提出的水冷装置的各主要组成部的结构、连接方式和功能关系进行详细说明。

如图1至图6所示，在本实施方式中，下层水冷结构M1具有下层腔体。下层水冷结构M1的侧面设置有连通下层腔体与外界的进水孔410。下层腔体内设置有下隔板510，下隔板510大致呈螺旋形，从而将下层腔体分隔呈螺旋通道状的腔体结构，即图中示出的下层螺旋通道P1。下层螺旋通道P1的最外圈连接于进水孔410，且最内圈位于下层腔体的中心位置。上层水冷结构M2设置在下层水冷结构M1的上面，且上层水冷结构M2具有上层腔体。上层水冷结构M2的侧面设置有连通上层腔体与外界的出水孔420。上层腔体内设置有上隔板520，上隔板520大致呈螺旋形，从而将上层腔体分隔呈螺旋通道状的腔体结构，即图中示出的上层螺旋通道P2。上层螺旋通道P2的最外圈连接于出水孔420，且最内圈位于上层腔体的中心位置。再者，水冷装置具有连通接口，该连通接口竖直设置在下层腔体的中心位置与上层腔体的中心位置之间，例如可以开设在分隔于下层腔体与上层腔体之间的一隔板(即本实施方式中的层间板300)上，从而能够通过连通接口连通下层腔体的最内圈与上层腔体的最内圈。据此，冷却水在由进水孔410通入水冷装置的下层水冷结构M1中后，是经由下层螺旋通道P1螺旋形地流动至下层腔体的中心位置(即下层螺旋通道P1的最内圈)。然后，冷却水能够经由连通接口由下层螺旋通道P1的中心位置流动至上层螺旋通道P2的中心位置，冷却水在通入水冷装置的上层水冷结构M2中后，是经由上层螺旋通道P2螺旋形地流动至上层腔体的外周位置(即上层螺旋通道P2的最外圈)，并经由出水口流出水冷装置的上层水冷结构M2。通过上述设计，本发明提出的水冷装置安装于涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的振动台上时，能够有效降低振动台的台面温度，并能够使试验设备在适宜的工作环境温度下工作。

较佳地，如图1和图2所示，在本实施方式中，下层水冷结构M1在水平面上的正投影图形，可以优选地与上层水冷结构M2在水平面上的正投影图形相同且重合。通过上述设计，当本发明提出的水冷装置安装柱在涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的振动台上时，由于两层水冷结构的水平面上的正投影图形完全相同，使得水冷装置形成外形规整的柱状结构(本实施方式中是以圆柱状结构为例说明)，从而使振动台在试验过程中的振动能够充分传递至设置在水冷装置上面的试验件等试验单元上，使得上述过程中的力传导性能进一步优化。

较佳地，如图1、图5和图6所示，在本实施方式中，下层水冷结构M1在竖直方向上的厚度，可以优选地与上层水冷结构M2在竖直方向上的厚度相等。通过上述设计，能够使得试验过程中试验台与试验单元之间的振动传导进一步优化。

承上，如图1至图6所示，在本实施方式中，下层水冷结构M1与上层水冷结构M2可以视为外形大致相同的两部分结构。在其他实施方式中，下层水冷结构M1与上层水冷结构M2在水平面上的正投影图形亦可不完全相同，例如形状不同或者尺寸不同，且下层水冷结构M1与上层水冷结构M2在竖直方向上的厚度亦可不相等，例如下层水冷结构M1的厚度大于或者小于下层水冷结构M1的厚度，均不以本实施方式为限。

较佳地，在本实施方式中，当本发明提出的水冷装置安装在涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的振动台上时，水冷装置可以优选地完全覆盖振动台的台面。即，水冷装置在水平方向上的尺寸可以优选地与振动台在水平方向上的尺寸完全相同，或者大于振动台。

较佳地，如图1至图6所示，在本实施方式中，下层水冷结构M1在水平面上的正投影图形可以优选为圆形。再者，上层水冷结构M2在水平面上的正投影图形亦可优选为圆形。在此基础上，基于下层水冷结构M1与上层水冷结构M2在水平面上的正投影图形完全相同的设计，在本实施方式中，这两层水冷结构各自在水平方向上的正投影图形的对应圆圆心可以优选为重合，且两层水冷结构各自在水平方向上的正投影图形的对应圆半径可以优选为相等。据此，在本实施方式中，本发明提出的水冷装置的外形大致呈一圆柱状结构。在其他实施方式中，通过变换两层水冷结构在水平面上的正投影图形的形状和尺寸，本发明提出的水冷装置的外形亦可呈棱柱状结构、椭圆柱状结构、圆锥台状结构、椭圆锥台状结构、棱锥台状结构等，均不以本实施方式为限。

较佳地，如图1至图6所示，为实现上述的下层水冷结构M1与上层水冷结构M2的设计，本发明提出的水冷装置在本实施方式中可以具体包含底板200、层间板300、底板100以及侧板400。具体而言，底板200、层间板300和底板100分别水平设置并沿竖直方向由上至下间隔布置。并且，底板200、层间板300和底板100分别优选为圆形，三者的直径优选为相同、三者的圆心优选为位于竖直方向的同一直线路径上，三者的两两之间的间距优选为相等。侧板400竖直设置并沿水平方向环绕在底板200、层间板300和底板100的外周。即，底板200和底板100分别定义了柱状结构的上、下端面，侧板400则定义了柱状结构的周向的柱面。据此，在本实施方式中，底板200、层间板300和侧板400的一部分(即位于底板200与层间板300之间的部分)共同定义上层水冷结构M2，并共同围合出相对密闭的上层腔体，且上隔板520是设置在底板200与层间板300之间，从而与底板200、层间板300和侧板400的该一部分共同围合出上层螺旋通道P2。类似地，底板100、层间板300和侧板400的一部分(即位于底板100与层间板300之间的部分)共同定义下层水冷结构M1，并共同围合出相对密闭的下层腔体，且下隔板510是设置在底板100与层间板300之间，从而与底板100、层间板300和侧板400的该另一部分共同围合出下层螺旋通道P1。在此基础上，进水孔410开设在侧板400的该一部分上，出水孔420开设在侧板400的该另一部分上。在其他实施方式中，本发明提出的水冷装置亦可具体地采用其他结构，来实现上述的水冷装置具有两层水冷结构的设计，并不以本实施方式为限。

进一步地，如图3所示，基于下层水冷结构M1的上述设计，在本实施方式中，下层腔体可以优选地由下隔板510分隔而呈的圈数为三圈的螺旋通道状，即下层螺旋通道P1的螺旋圈数可以优选为三圈。在其他实施方式中，下层螺旋通道P1的螺旋圈数亦可为两圈或者三圈以上，并不以本实施方式为限。

进一步地，如图4所示，基于上层水冷结构M2的上述设计，在本实施方式中，上层腔体可以优选地由上隔板520分隔而呈的圈数为三圈的螺旋通道状，即上层螺旋通道P2的螺旋圈数可以优选为三圈。在其他实施方式中，上层螺旋通道P2的螺旋圈数亦可为两圈或者三圈以上，并不以本实施方式为限。其中，在本实施方式中，上层螺旋通道P2(即上层腔体)与下层螺旋通道P1(即下层腔体)的螺旋圈数可以但不限于相等。

进一步地，如图3至图6所示，基于水冷装置的上述具体结构设计，在本实施方式中，本发明提出的水冷装置还可以优选地包含安装柱。具体而言，安装柱是沿竖直方向贯穿底板200、层间板300和底板100。在此基础上，安装柱开设有第一安装孔630，第一安装孔630沿竖直方向贯通安装柱，且第一安装孔630的上、下两端孔口分别显露于底板200的上表面和底板100的下表面。据此，当本发明提出的水冷装置安装于涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的振动台上时，可以利用该第一安装孔630与振动台的相对应的安装孔配合安装，再者，亦可利用该第一安装孔630供设置于水冷装置上面的试验件等试验单元安装，以此优化水冷装置的装配便利性。

更进一步地，如图3和图4所示，基于水冷装置包含安装柱的设计，在本实施方式中，安装柱可以包含一根或者多根，且安装柱至少包含一根中心安装柱610。具体而言，中心安装柱610设置在底板200、层间板300和底板100的中心位置，即，中心安装柱610设置在底板200与底板100之间，并穿过层间板300。据此，下层螺旋通道P1(即下层腔体)的最内圈是由中心安装柱610的外壁和下隔板510定义。类似地，上层螺旋通道P2(即上层腔体)的最内圈是由中心安装柱610的外壁和上隔板520定义。在此基础上，层间板300可以优选地开设有连接孔310，且该连接孔310是环绕上述中心安装柱610开设，即，连接孔310的孔型大致呈环形(例如圆环形)。承上，在本实施方式中，是以该连接孔310定义上述的用于连通下层腔体与上层腔体的连通接口。在其他实施方式中，当利用连接孔310定义连通接口时，连接孔310亦可采用相间隔的多个开孔的设计，且多个开孔是环绕于中心安装柱610布置，并不以本实施方式为限。

更进一步地，如图3和图4所示，基于水冷装置包含安装柱的设计，在本实施方式中，安装柱还可以优选地包含多根周边安装柱620。具体而言，这些周边安装柱620相间隔地环绕在中心安装柱610的周围，且优选为均匀分布。其中，无论中心安装柱610或者周边安装柱620，其布置方式或者数量均可以根据涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的振动台上相对应的安装孔的布置方式或者数量进行具体设计，并不以本实施方式为限。

更进一步地，如图3和图4所示，基于上述周边安装柱620的设计，在本实施方式中，本发明提出的水冷装置可以优选地设置有四根周边安装柱620。在其他实施方式中，周边安装柱620的数量亦可为两根、三根或者四根以上，并不以本实施方式为限。

进一步地，如图3至图5所示，基于水冷装置的上述具体结构设计，在本实施方式中，侧板400可以优选地开设有多个第二安装孔430。具体而言，这些第二安装孔430沿水冷装置的周向间隔布置，且优选为均匀分布。每个第二安装孔430是沿竖直方向贯穿侧板400的上表面和下表面。据此，当本发明提出的水冷装置安装于涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的振动台上时，可以利用这些第二安装孔430与振动台的相对应的安装孔配合安装，再者，亦可利用该第一安装孔630供设置于水冷装置上面的试验件等试验单元安装，以此进一步优化水冷装置的装配便利性。

进一步地，如图3和图4所示，基于上述第二安装孔430的设计，在本实施方式中，本发明提出的水冷装置可以优选地设置有八个第二安装孔430。在其他实施方式中，第二安装孔430的数量亦可为七个以下或者八个以上，并不以本实施方式为限。

较佳地，在本实施方式中，本发明提出的水冷装置的材质可以优选地包含铁，或者其他刚性较佳的材料。例如，基于水冷装置包含底板100、底板200和层间板300的设计，在本实施方式中，底板100、底板200和层间板300可以分别优选为由铁片制成。在此基础上，底板100、底板200和层间板300与侧板400的连接方式可以优选为焊接。

较佳地，如图3至图4所示，在本实施方式中，下隔板510在水平面上的正投影图形可以优选地与上隔板520在水平面上的正投影图形重合。在此基础上，同时基于下层水冷结构M1在水平面上的正投影图形与上层水冷结构M2在水平面上的正投影图形完全相同且完全重合的设计，在本实施方式中，下层腔体的螺旋状通道结构(即下层螺旋通道P1)在水平面上的正投影图形，是与上层腔体的螺旋状通道结构(即上层螺旋通道P2)在水平面上的正投影图形完全相同且完全重合。

进一步地，如图6所示，基于两块隔板在水平面上的正投影图形重合的设计，在本实施方式中，进水孔410可以优选地位于出水孔420的正下方。

结合上述对本发明提出的水冷装置的具体说明，以下将简要说明该水冷装置安装于涡轮叶片高温高周疲劳试验装置时，在试验过程中的冷却流程。

如图3至图5所示，在进行涡轮叶片高温高周疲劳试验时，冷却水由进水孔410进入水冷装置的下层水冷结构M1，并沿着图3中示出的各箭头所指引的方向，依次从下层螺旋通道P1的最外圈向最内圈流动，直至流动至下层螺旋通道P1的最内圈。随着冷却水的持续流入，冷却水沿着图5中向上的箭头所指引的方向，经由连接孔310流动至水冷装置的上层水冷结构M2，即上层水冷结构M2的上层螺旋通道P2的最内圈。然后，冷却水继续沿着图4中示出的各箭头所指引的方向，依次从上层螺旋通道P2的最内圈向最外圈流动，直至流动至上层螺旋通道P2的最外圈，并经由出水孔420排出。另外，据此可知，在上述流通过程中，流入水冷装置的冷却水是将水冷装置的下层腔体和上层腔体均填满之后再排出。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的水冷装置仅仅是能够采用本发明原理的许多种水冷装置中的几个示例。应当清楚地理解，本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的水冷装置的任何细节或水冷装置的任何部件。

举例而言，在本实施方式中，隔板可以优选地采用多块小板沿其螺旋路径依次连接而成，即，隔板任意位置的表面为平面。在此基础上，当组成隔板的小板的数量越多，则隔板的整体结构的表面越为平滑。另外，各相邻小板之间可以采用例如焊接等方式连接。在其他实施方式中，隔板亦可采用一体成型的曲面板材制成，并不以本实施方式为限。

基于上述对本发明提出的水冷装置的一示例性实施方式的详细说明，以下将对本发明提出的涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的一示例性实施方式进行说明。

在本实施方式中，本发明提出的涡轮叶片高温高周疲劳试验装置至少包含振动台以及试验单元。其中，该涡轮叶片高温高周疲劳试验装置还包含本发明提出的并在上述实施方式中详细说明的水冷装置。具体而言，本发明提出的水冷装置是以其下层水冷结构设置在振动台上面，且试验件等试验单元是设置在本发明提出的水冷装置的上层水冷结构上面。

在此应注意，附图中示出而且在本说明书中描述的涡轮叶片高温高周疲劳试验装置仅仅是能够采用本发明原理的许多种试验装置中的几个示例。应当清楚地理解，本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的任何细节或任何部件。

综上所述，本发明提出的水冷装置安装于涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的振动台上。其中，水冷装置包含上下布置的两层水冷结构。每层水冷结构均具有腔体，腔体内均设置有隔板，且隔板呈螺旋形并将腔体分隔呈螺旋通道状。下层水冷结构和上层水冷结构分别设置有进水孔和出水孔，下层腔体的最外圈连接于进水孔，且最内圈位于下层腔体的中心位置，上层腔体的最外圈连接于出水孔，且最内圈位于上层腔体的中心位置。两层腔体的最内圈由连通接口连接。通过上述设计，本发明提出的水冷装置安装于涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的振动台上时，能够有效降低振动台的台面温度，并能够使试验设备在适宜的工作环境温度下工作。

具体而言，当本发明提出的水冷装置安装在涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的振动台上时，上层水冷结构中流通的冷却水能够与例如加温炉的试验单元进行热交换，并将这些试验单元辐射出的热量带走。下层水冷结构中流通的冷却水能够阻止热量传递到振动台的台面。据此，本发明提出的水冷装置既能降低加温炉对振动台的热辐射，长时间使得振动台保持在一个较低的温度，又不会产生因振动台传递到叶片的能量(例如振动动作的能量)损失过多而影响试验结果的问题。使用本发明提出的水冷装置，能够确保振动台的温度不受到加温炉的影响，能够实现长时间的稳定工作，更加准确地获得叶片在工作环境温度下的疲劳特性。

另外，申请人以将本发明提出的水冷装置在某叶片高温高周疲劳试验中进行前期验证。通过验证也可以得知本发明提出的水冷装置，既能阻止加温炉对振动台的热辐射，使振动台处在一个比较低的温度环境内，又不降低振动台的能量传递，保证叶片高温高周疲劳试验的顺利完成。

以上详细地描述和/或图示了本发明提出的水冷装置及涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的示例性实施方式。但本发明的实施方式不限于这里所描述的特定实施方式，相反，每个实施方式的组成部分和/或步骤可与这里所描述的其它组成部分和/或步骤独立和分开使用。一个实施方式的每个组成部分和/或每个步骤也可与其它实施方式的其它组成部分和/或步骤结合使用。在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一个”、“一”和“上述”等用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。此外，权利要求书及说明书中的术语“第一”和“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。

虽然已根据不同的特定实施例对本发明提出的水冷装置及涡轮叶片高温高周疲劳试验装置进行了描述，但本领域技术人员将会认识到可在权利要求的精神和范围内对本发明的实施进行改动。

Claims (9)

1.一种水冷装置，安装于涡轮叶片高温高周疲劳试验装置的振动台上，其特征在于，所述水冷装置包含：

下层水冷结构，具有下层腔体，所述下层水冷结构的侧面设置有连通所述下层腔体与外界的进水孔，所述下层腔体内设置有下隔板，所述下隔板呈螺旋形并将所述下层腔体分隔呈至少两圈的连续的螺旋通道状，所述下层腔体的最外圈连接于所述进水孔，且最内圈位于所述下层腔体的中心位置；以及

上层水冷结构，设置于所述下层水冷结构的上面并具有上层腔体，所述上层水冷结构的侧面设置有连通所述上层腔体与外界的出水孔，所述上层腔体内设置有上隔板，所述上隔板呈螺旋形并将所述上层腔体分隔呈至少两圈的连续的螺旋通道状，所述上层腔体的最外圈连接于所述出水孔，且最内圈位于所述上层腔体的中心位置；

其中，所述水冷装置具有连通接口，所述连通接口竖直设置于所述下层腔体的中心位置与所述上层腔体的中心位置之间，以连通所述下层腔体的最内圈与所述上层腔体的最内圈。

2.根据权利要求1所述的水冷装置，其特征在于，所述下层水冷结构在水平面上的正投影图形为圆形，所述上层水冷结构在水平面上的正投影图形为圆形，且两个正投影图形的对应圆圆心重合、对应圆半径相等。

3.根据权利要求1所述的水冷装置，其特征在于，所述水冷装置包含：

顶板、层间板和底板，分别水平设置并沿竖直方向由上至下间隔布置；以及

侧板，竖直设置并沿水平方向环绕于所述顶板、所述层间板和所述底板的外周；

其中，所述顶板、所述层间板和所述侧板的一部分定义所述上层水冷结构，所述底板、所述层间板和所述侧板的另一部分定义所述下层水冷结构；

其中，所述进水孔开设于所述侧板的该一部分上，所述出水孔开设于所述侧板的该另一部分上。

4.根据权利要求3所述的水冷装置，其特征在于，所述水冷装置还包含：

安装柱，沿竖直方向贯穿所述顶板、所述层间板和所述底板，所述安装柱开设有第一安装孔，所述第一安装孔沿竖直方向贯通所述安装柱，所述第一安装孔的两端孔口分别显露于所述顶板的上表面和所述底板的下表面。

5.根据权利要求4所述的水冷装置，其特征在于，所述安装柱至少包含设置于所述顶板、所述层间板和所述底板的中心位置的一根中心安装柱；其中，所述下层腔体的最内圈由所述中心安装柱的外壁和所述下隔板定义，所述上层腔体的最内圈由所述中心安装柱的外壁和所述上隔板定义；其中，所述层间板环绕所述中心安装柱开设有连接孔，所述连接孔定义所述连通接口。

6.根据权利要求3所述的水冷装置，其特征在于，所述侧板开设有第二安装孔，所述第二安装孔沿竖直方向贯穿所述侧板的上表面和下表面。

7.根据权利要求1所述的水冷装置，其特征在于，所述下隔板在水平面上的正投影图形与所述上隔板在水平面上的正投影图形重合。

8.根据权利要求4所述的水冷装置，其特征在于，所述进水孔位于所述出水孔的正下方。

9.一种涡轮叶片高温高周疲劳试验装置，包含振动台以及试验单元，其特征在于，所述涡轮叶片高温高周疲劳试验装置还包含权利要求1～8任一项所述的水冷装置；其中，所述水冷装置以所述下层水冷结构设置于所述振动台上面，所述试验单元设置于所述水冷装置的所述上层水冷结构上面。

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