[發(fā)明專利]一種燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片熱障涂層高溫沖蝕測(cè)試裝置及測(cè)試方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011290934.5
• 申請(qǐng)日: 2020-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN112326491A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 南晴;肖俊峰;高松;高斯峰;唐文書;李永君;張炯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號(hào): G01N3/56
• 分類號(hào): G01N3/56;G01N3/02;G01M13/00;G01N17/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 閔岳峰

1.一種燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片熱障涂層高溫沖蝕測(cè)試裝置，其特征在于，包括高溫噴槍系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、中控系統(tǒng)以及除塵系統(tǒng)；其中，

高溫噴槍系統(tǒng)安裝在基座(6)上，包括壓縮空氣儲(chǔ)罐(1)、燃油儲(chǔ)罐(2)、混合室(3)、燃燒室(4)以及擴(kuò)展形噴嘴(5)，混合室(3)一端部設(shè)有1個(gè)壓縮空氣入口(7)、2個(gè)燃料入口(8)，頂部設(shè)有固體粒子入口(9)，兩個(gè)燃油儲(chǔ)罐(2)分別通過燃料流量調(diào)節(jié)器(26)連接至混合室(3)的對(duì)應(yīng)燃料入口(8)，混合室(3)的固體粒子入口(9)處設(shè)置有固體粒子流量控制閥(28)；燃料入口安裝有多孔霧化噴嘴(10)；燃燒室(4)為空腔結(jié)構(gòu)，燃燒室一端部與混合室(3)連接，另一端部插入擴(kuò)展形噴嘴(5)中，燃燒室和擴(kuò)展形噴嘴外部設(shè)有環(huán)形冷卻水管道(11)；

測(cè)試系統(tǒng)包括透平葉片(12)、旋轉(zhuǎn)軸(13)和電機(jī)(14)；旋轉(zhuǎn)軸(13)兩端固定在基座(6)上，旋轉(zhuǎn)軸(13)周向平均設(shè)有多個(gè)葉片固定安裝孔(15)，透平葉片通過葉片固定安裝孔(15)夾持在旋轉(zhuǎn)軸(13)上；中控系統(tǒng)用于控制電機(jī)(14)開啟，電機(jī)(14)用于帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸(13)使透平葉片旋轉(zhuǎn)；整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)位于可開閉的試驗(yàn)臺(tái)石英罩(16)內(nèi)，試驗(yàn)臺(tái)石英罩(16)一側(cè)面與擴(kuò)展形噴嘴(5)連接，頂部與除塵系統(tǒng)連接；

冷卻系統(tǒng)包括冷卻水源(17)、氣體換熱器(18)、液體換熱器(19)、壓縮空氣管道以及冷卻水管道；壓縮空氣儲(chǔ)罐的出口分為兩路，一路通過氣體質(zhì)量流量控制器(25)與混合室的壓縮空氣入口(7)相通，一路通過氣體壓力和流量控制器(27)與氣體換熱器(18)的入口連通，氣體換熱器(18)的出口分為6路，分別與旋轉(zhuǎn)軸一側(cè)面的6個(gè)冷卻氣體通道(20)的入口連通；冷卻水源設(shè)有冷卻水出口與冷卻水入口，冷卻水出口通過冷卻水管道與液體換熱器(19)的入口連通，液體換熱器(19)的出口分為兩路，一路與燃燒室和擴(kuò)展形噴嘴外部設(shè)有環(huán)形冷卻水管道(11)連通，一路與旋轉(zhuǎn)軸空心腔的冷卻水入口(21)連通；高溫噴槍系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)的所有的冷卻水出口與冷卻水源的冷卻水入口連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片熱障涂層高溫沖蝕測(cè)試裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)軸(13)周向平均設(shè)有6個(gè)葉片固定安裝孔(15)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片熱障涂層高溫沖蝕測(cè)試裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)軸(13)的一側(cè)面設(shè)有6個(gè)冷卻氣體通道(20)，6個(gè)冷卻氣體通道分別與6個(gè)葉片固定安裝孔(15)相通，為透平葉片的冷卻通道提供冷卻氣體。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片熱障涂層高溫沖蝕測(cè)試裝置，其特征在于，旋轉(zhuǎn)軸(13)的6個(gè)葉片固定安裝孔內(nèi)部為柔性零件夾持設(shè)計(jì)，能夠調(diào)整透平葉片相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸軸心的傾斜角度，傾斜角度范圍為15°～90°。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片熱障涂層高溫沖蝕測(cè)試裝置，其特征在于，電機(jī)(14)的轉(zhuǎn)速范圍為0～3600r/min。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片熱障涂層高溫沖蝕測(cè)試裝置，其特征在于，燃燒室內(nèi)部腔室設(shè)有自動(dòng)點(diǎn)火器(22)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片熱障涂層高溫沖蝕測(cè)試裝置，其特征在于，燃燒室內(nèi)壁上裝有彈簧式熱電偶(23)，測(cè)量燃燒室內(nèi)部火焰溫度。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片熱障涂層高溫沖蝕測(cè)試裝置，其特征在于，氣體換熱器(18)出口安裝有鉑銠熱電偶，用于測(cè)量通入旋轉(zhuǎn)軸冷卻氣體通道的冷卻氣體溫度。

9.一種燃?xì)廨啓C(jī)透平葉片熱障涂層高溫沖蝕測(cè)試方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，打開冷卻水源出口，調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)器(24)，使流入燃燒室和擴(kuò)展形噴嘴外部的冷卻水管道以及旋轉(zhuǎn)軸空心腔的冷卻水流速度為0.2-0.8m/s；

步驟2，打開壓縮空氣儲(chǔ)罐和燃油儲(chǔ)罐，調(diào)節(jié)氣體質(zhì)量流量控制器(25)和燃料流量調(diào)節(jié)器(26)，使混合室內(nèi)的空燃比達(dá)到最佳；調(diào)節(jié)氣體壓力和流量控制器(27)，使通入旋轉(zhuǎn)軸冷卻氣體通道的壓縮空氣流量為0-150m/s、壓力為0-5MPa；打開混合室頂部的固體粒子入口，調(diào)節(jié)固體粒子流量控制閥(28)，使通入燃燒室的固體粒子流量為0-10g/min；

步驟3，將透平葉片安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，根據(jù)試驗(yàn)需要調(diào)整葉片傾斜角度，插上中控系統(tǒng)和電機(jī)的電源，點(diǎn)擊中控系統(tǒng)上的“開始”按鈕，透平葉片開始旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速從0r/min逐漸升到3600r/min，同時(shí)燃燒室點(diǎn)火、試驗(yàn)開始計(jì)時(shí)，通過紅外測(cè)溫儀，實(shí)時(shí)測(cè)量噴嘴出口、透平葉片熱障涂層表面以及旋轉(zhuǎn)軸表面的溫度。