一种模块化燃气轮机进口导叶结冰试验段

技术领域

本发明涉及的是一种试验装置，具体地说是燃气轮机试验装置。

背景技术

在两极等低温海域条件下，船用燃气轮机长期处于低温、高湿的工作环境之中，这会导致船舶动力系统出现结冰现象，使气动部件性能恶化，引发压气机失速或者喘振，严重影响船舶运行稳定性和安全性。在整个燃气轮机中，压气机进口是燃气轮机中最常见的结冰部位，主要的结冰部件包括整流罩，进口导向叶片，支板以及进口腔体等，为了探究不同航行状态下燃气轮机进口部件积冰规律，需要搭建可调节进口各参数的可视化的积冰试验台，并且要能够便利拆装，方便安装测量设备、更换试验件及获得结冰数据。

现有的结冰试验台和风洞大多设计成一体式，虽也能完成获得结冰数据的试验目的，但若试验台其中一部分需要更换，增添替换测试仪器等，面临的解决办法只能是将试验段整体进行替换，费时费力。

发明内容

本发明的目的在于提供能解决现有试验台费时费力且更换维修部件不方便等问题的一种模块化燃气轮机进口导叶结冰试验段。

本发明的目的是这样实现的：

本发明一种模块化燃气轮机进口导叶结冰试验段，其特征是：包括试验段测试件、试验段连接件、试验段壳体，所述试验段连接件包括外侧的法兰圆盘和内侧的凹形受力安装环，试验段壳体的两端均设置凸形受力安装环，试验段壳体的两端均安装试验段连接件，试验段壳体与试验段连接件之间通过凸形受力安装环与凹形受力安装环相连，试验段测试件安装在试验段壳体里。

本发明还可以包括：

1、所述试验段测试件包括盖板、滑槽座、叶片，滑槽座里设置滑槽，叶片的一端安装在滑槽里，盖板上设置螺纹孔，叶片的另一端通过螺栓与盖板相连，叶片和滑槽座位于试验段壳体里，滑槽座通过榫卯结构与试验段壳体配合连接。

2、凹形受力安装环上设置楔形凹槽结构，凸形受力安装环上设置楔形凸台结构，楔形凹槽结构与楔形凸台结构相配合。

3、试验段壳体上方及两侧预留开窗，开窗的位置安装试验段功能窗，所述试验段功能窗包括石英玻璃试验段观察窗、测量功能窗、顶部方形观察窗。

4、试验段功能窗通过设置功能窗圆柱凸起和功能窗圆柱凹坑，功能窗圆柱凸起进行定位，功能窗圆柱凹坑加装高强磁铁与试验段壳体配合连接。

5、凸形受力安装环与凹形受力安装环设置夹紧或锁死结构。

本发明的优势在于：由于将试验段分解成多个模块，在应用时可以快速拆卸和安装，可以实现在不影响其他部件的情况下快速替换试验所需装置和测试设备的功能，且可以根据试验需要自由调节连接方式，适用于各种型号的风洞和多种试验需求，且本发明试验段上设置有侧方功能窗，可以在需要测量来流参数时安装测量窗口，测量完成后可以更换观察窗口观察记录试验进程。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的爆炸图；

图3为试验段连接件结构示意图；

图4为试验段壳体结构示意图；

图5为试验段测试件结构示意图；

图6为试验段功能窗结构示意图；

图7为试验段连接件与壳体配合示意图；

图8为试验段测试件与壳体配合示意图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

结合图1-8，本发明一种模块化燃气轮机进口导叶结冰试验段，主要包括试验段连接件1、试验段壳体2、试验段测试件3、试验段功能窗4等结构，试验段连接件1一端为能够跟上、下游管路匹配的法兰圆盘5，一端为与试验段壳体2配合的凹形受力安装环6，内径与上、下游风洞和安装件相同，且需要平滑过渡，与试验段壳体2配合的凹形受力安装环6应有楔形凹槽结构7，具有自密封、自对中限位的功能。

试验段壳体2两端为能够与上、下游试验段连接件1配合的凸形受力安装环8，与试验段连接件1配合的凸形受力安装环8应有楔形凸台结构9，同样具有自密封、自对中限位的功能，与凹形受力安装环6的楔形凹槽结构7配合。在试验段壳体2上方及两侧应预留开窗，为试验段功能窗4提供安装位置，为安装试验段测试件3提供通道，为光学测量设备及图像记录观察提供窗口。

试验段测试件3包括滑槽座10、叶片11、盖板12，叶片11与滑槽座10、盖板12通过凸台、凹槽限位，螺栓连接，滑槽座10通过榫卯结构与试验段壳体2配合连接。安装完成后应保证与试验段壳体2配合良好，内部腔体平整，无凸起或凹陷，保证内部气流平稳，具有良好的密封性能。

试验段功能窗4为安装在试验段壳体2两侧及上方的可替换功能性盖板，包括但不限于石英玻璃试验段观察窗13、测量功能窗14、顶部方形观察窗15，可根据试验具体内容、要求的不同进行替换，当需要对试验段测试件3进行观察和图像记录时，可安装透光性良好的石英玻璃试验段观察窗13，当需要仪器测量试验段壳体2内流场相关参数时，则安装根据测量设备具体设计的测量功能窗14，顶部方形观察窗15可根据实际试验用途，为光学测量设备提供光源，并扩大观察视野。试验段功能窗4通过功能窗圆柱凸起16定位，在功能窗圆柱凹坑17内加装高强磁铁与试验段壳体2配合连接。

试验段连接件1不止局限于上述结构，可以根据实际需要任意增加或删减，以实现在试验段前端或后段改变长度，或加装测量设备用途，当需要在中间加装连接件时，两端均为能够跟上下游配合的安装端；

试验段连接件1与试验段壳体2配合的凸形受力安装环8、凹形受力安装环6，有夹紧或锁死结构，保证在试验时试验段主体与连接件连接的稳固与密封；

试验段功能窗与试验段壳体2之间有连接密封装置，保证在试验时侧方安装设备的稳固与试验段整体的密封。

结合图1、图2，本发明实施例由试验段连接件1、试验段壳体2、试验段测试件3、试验段功能窗4组成。其中，本发明实施例的连接件采用了前后两个试验段连接件1，与上下游试验风洞管路相连接。如图3所示，试验段连接件1中，凹形受力安装环6一侧加工有两条同心圆弧构成的楔形凹槽结构7，可起到将试验段连接件1和试验段壳体2对中限位的作用，保证良好的密封效果，在凹形受力安装环6外圈位置，加工了用于保证试验段连接件1与试验段壳体2配合良好的锁紧槽，可使用锁紧夹具实现配合连接要求。在试验段连接件1另一侧设置有法兰圆盘5，可通过螺栓、螺母与试验台上下游管路进行配合连接，该连接方式实现了本模块化试验段可替换、便于拆卸的特征。

结合图3、图7，本发明实施例中的试验段壳体2，前后两端是与试验段连接件1的楔形凹槽结构7连接配合的楔形凸台结构9，外围做有方便锁紧连接的凸形受力安装环8，与试验段连接件1的凹形受力安装环6配合。如图4所示，在试验段壳体2不同位置上开有大小不同的试验段功能窗4，可以在实验时根据需要在功能窗口上安装观测窗或具体实验设备以便于记录结冰情况，在试验段壳体2上开设有配合安装盖板12的安装通道，通过安装通道可将叶片11通过凸台与凹槽结构定位安装于滑槽座10和盖板12上，并固定在试验段壳体2内进行实验。以结冰实验数据及冰型为目的的三段式或多段式前后连接型试验台中均可以应用本实施例中的模块化试验段。

结合图5、图8，本发明实施例的试验段测试件3包括滑槽座10、叶片11、盖板12，盖板12是带有一定弧度的装配部件，所述的弧度与前文所述楔形凹槽结构7的同心圆弧弧度一致，并且在盖板12上方钻有螺栓配合孔，用以固定试验所需叶片11的机匣面一侧，叶片11的轮毂面一侧通过凸台、凹槽定位在滑槽座10上，通过滑槽座10上的螺栓配合孔固定连接。可根据试验要求，安装一个或多个叶片11于试验段壳体2内。

结合图2、图6，在试验段壳体2两侧和上方开有试验段功能窗4的安装口，为光学测量设备及图像记录观察提供窗口。如图6所示，试验段功能窗4包括在两侧安装的试验段观察窗13，测量功能窗14，顶部方形观察窗15，其中试验段观察窗13为透光性较好的石英玻璃，当需要对试验段测试件3进行观察和图像记录时安装，测量功能窗14是为光学测量仪器单独设计的窗口结构，当需要测量试验段内流场分布及参数时安装，顶部方形观察窗15为安装在试验段壳体2顶部的辅助观察窗口，用来辅助光学测量仪器测试工作，并观察顶部试验情况。

本发明实施例的试验段功能窗4，包括试验件观察窗13、测量功能窗14、顶部方形观察窗15，在边缘部位均设计有功能窗圆柱凸起16和功能窗圆柱凹坑17，对应在试验段壳体2开窗位置四周设计同样的壳体圆柱凹坑18。通过功能窗圆柱凸起16和壳体圆柱凹坑18对试验段功能窗4在试验段壳体2上的安装位置进行定位，通过在功能窗圆柱凹坑17和壳体圆柱凹坑18内加装高强磁铁实现试验段功能窗4的安装固定，同时方便其更换和测量。