[發明專利]一種高頻次火焰沖擊測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 201910024647.0
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109738475B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 吳護林;李立;李忠盛;楊九州;代野;叢大龍;陳漢賓;付揚帆
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業第五九研究所
• 主分類號: G01N25/00
• 分類號: G01N25/00
• 代理公司: 重慶晶智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 50229
• 代理人: 李靖

1.一種高頻次火焰沖擊測試裝置，其特征在于：所述高頻次火焰沖擊測試裝置包括旋轉主機系統（1）、燒蝕槍系統（2）、熱流密度測量系統（3）、供氣系統（4）和機臺（5）；所述旋轉主機系統（1）、燒蝕槍系統（2）、熱流密度測量系統（3）安設于所述機臺（5）上，所述供氣系統（4）安設于所述機臺（5）下方；所述旋轉主機系統（1）、燒蝕槍系統（2）、熱流密度測量系統（3）依次相連，所述供氣系統（4）與所述燒蝕槍系統（2）相連接；所述旋轉主機系統（1）包括保護罩（6）、旋轉卡盤（7）、監控攝像頭（8）、旋轉水冷系統（9）、變頻電機（10）、傳動皮帶（11）、基座（12），所述旋轉卡盤（7）與所述旋轉水冷系統（9）相連接，所述旋轉卡盤（7）、旋轉水冷系統（9）安設于基座（12）上，所述旋轉卡盤（7）旋轉、火焰射在旋轉的旋轉卡盤（7）和待試樣件上，實現周期火焰沖擊；外部罩有保護罩（6），所述旋轉水冷系統（9）與所述變頻電機（10）通過傳動皮帶（11）相連接，所述監控攝像頭（8）安設于所述基座（12）上并位于保護罩（6）外部；所述燒蝕槍系統（2）包括自動電子點火裝置（13）、紅外測溫儀（14）、水冷氧-乙炔噴槍（15）、擺動步進電機（16）、可移動工作臺（17），所述擺動步進電機（16）與自動電子點火裝置（13）、紅外測溫儀（14）、水冷氧-乙炔噴槍（15）相連接，所述自動電子點火裝置（13）、紅外測溫儀（14）、水冷氧-乙炔噴槍（15）、擺動步進電機（16）安設于所述可移動工作臺（17）上；所述熱流密度測量系統（3）安裝在所述可移動工作臺（17）上，所述熱流密度測量系統（3）包括熱交換器（18）、外水套（19）、進水口（20）、出水口（21）、進水熱電偶（22）、出水熱電偶（23），所述外水套（19）內裝有熱交換器（18），所述外水套（19）外部裝有進水口（20）、出水口（21），所述進水口（20）上裝有進水熱電偶（22），所述出水口（21）上裝有出水熱電偶（23）；所述供氣系統（4）包括電磁閥（24）、流量計（25），所述電磁閥（24）、流量計（25）相連成一組并共設三組。

2.如權利要求1所述的高頻次火焰沖擊測試裝置，其特征在于：所述旋轉卡盤（7）上帶有下壓板（26）、夾緊螺栓（27）和上壓板（28）。

3.如權利要求1或2所述的高頻次火焰沖擊測試裝置，其特征在于：所述旋轉卡盤（7）中設有整流罩，所述旋轉卡盤（7）外設有保護罩。

4.如權利要求1或2所述的高頻次火焰沖擊測試裝置，其特征在于：所述旋轉卡盤（7）中設有冷卻水道。

5.如權利要求1或2所述的高頻次火焰沖擊測試裝置，其特征在于：所述旋轉卡盤（7）的迎火面噴涂有厚度為0.5—1.5mm的二氧化鋯陶瓷涂層。

6.采用如權利要求1-5任一項所述的高頻次火焰沖擊測試裝置進行測試的方法，其特征在于：

1）檢測待試樣件外觀、尺寸等，并拍照記錄；

2）接通冷卻水系統；

3）接通氧氣，壓力控制在0.35~0.45MPa，接通乙炔，壓力控制在0.09~0.1MPa；

4）解開保護罩鎖扣，打開保護罩（6），露出旋轉卡盤（7）；將下壓板（26）固定在卡盤通孔的一側，插入待試樣件（29）；擰入夾緊螺栓（27），調整待試樣件（29）對中后擰緊；安裝上壓板（28）并用螺栓壓緊；按照同樣方式安裝相同質量的配重件（30）；關閉保護罩（6），扣緊保護罩鎖扣；

5）啟動計算機，轉動擺動步進電機（16），使水冷氧-乙炔噴槍（15）位于0°位置；調節可移動工作臺（17），調整待試樣件（29）與水冷氧-乙炔噴槍（15）噴嘴之間的距離為10±0.2mm；轉動擺動步進電機（16），使水冷氧-乙炔噴槍（15）位于45°空位；

6）在計算機上將氧氣和乙炔流量預設為規定值，氧氣流量1400~1600L/h，乙炔流量1000~1200L/h，氧氣與乙炔的混合比為1.35；設置好試驗時間；

7）按下點火按鈕，電磁閥（24）將自動打開，自動電子點火裝置（13）點火，點燃水冷氧-乙炔噴槍（15）；

8）按下校準按鈕，在擺動步進電機（16）的帶動下，水冷氧-乙炔噴槍（15）將轉至90°位置，火焰射在熱交換器（18）上；等溫度達到動態平衡后，分別由進水熱電偶（22）、 出水熱電偶（23）讀出得進出水溫度差ΔT，通過計算機上的熱流密度計算軟件按照公式一進行計算，將五次的計算結果進行平均，得出熱流密度校準結果，實時顯示在計算機屏幕上；計算機將自動調整氧氣、乙炔流量，確保熱流密度為4186.8±418.68kW/m²；公式一如下：

式中：q——熱流密度，W/m²；

q_m——水的質量流量，kg/s；

C_p——水在室溫時的熱容，J/(kg·K)；

ΔT——進出水溫度差，K；

A——熱交換器的受熱面積，m²；

9）啟動變頻電機（10），并將轉速調整至規定值，即0~1500r/min；

10）按下試驗開始按鈕，在擺動步進電機（16）的帶動下，水冷氧-乙炔噴槍（15）將轉至0°位置，火焰射在旋轉的旋轉卡盤（7）和待試樣件（29）上，實現最高1500次/min的周期火焰沖擊測試；試驗中，溫度由紅外測溫儀（14）全程監測及記錄，試驗過程由監控攝像頭（8）全程錄像；

11）當火焰沖擊次數或時間達到設定值后，水冷氧-乙炔噴槍（15）自動轉至45°空位，電磁閥（24）自動關閉，火焰熄滅；

12）試驗完畢，按順序關閉乙炔氣閥、氧氣氣閥、裝置電源開關及冷卻水；

13）待試樣件冷卻到室溫后，取出待試樣件（29），檢測火焰沖擊測試后的樣件外觀、尺寸等，并拍照記錄。