專(zhuān)利名稱(chēng)：一種研究涂層抗汽蝕性能的實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及材料抗汽蝕性能研究，具體涉及一種研究涂層抗汽蝕性能的實(shí)驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
汽輪機(jī)作為一種常見(jiàn)的動(dòng)力機(jī)械，廣泛的應(yīng)用于電力、艦艇、航空工業(yè)等領(lǐng)域。其運(yùn)行的穩(wěn)定性和工作壽命很大程度上取決于其葉片的可靠與否。葉片的工作環(huán)境比較惡劣，要長(zhǎng)時(shí)間承受高速氣流和液滴的沖擊。在汽蝕和疲勞的共同作用下，葉片表面材料損傷并剝離，當(dāng)損傷到一定程度后整個(gè)葉片報(bào)廢，需進(jìn)行及時(shí)更換。葉片的造價(jià)很高，對(duì)局部沖蝕損壞的葉片如能進(jìn)行修復(fù)后再重新應(yīng)用，無(wú)疑將大大節(jié)省生產(chǎn)成本。目前，國(guó)內(nèi)外不少研究學(xué)者都在這一領(lǐng)域進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探索，提出了釬焊、氬弧焊、熱噴涂、電火花和激光熔覆等不同的葉片修復(fù)方法。其中，激光熔覆因具有自動(dòng)化程度高，容易編程控制以及修復(fù)層與葉片基體能實(shí)現(xiàn)冶金結(jié)合等特點(diǎn)是目前葉片修復(fù)中最先進(jìn)的一種方法，因此對(duì)于汽輪機(jī)葉片激光熔覆層及對(duì)其他涂層的抗汽蝕性能的研究有十分重要的意義。而目前能夠研究材料抗汽蝕性能研究的相應(yīng)設(shè)備很少，人們?cè)谶x擇高溫高壓濕蒸汽環(huán)境下使用的材料，一般依靠常規(guī)實(shí)驗(yàn)裝置靜態(tài)或低流速或依靠經(jīng)驗(yàn)，這樣有可能由于選材不當(dāng)造成材料很快的失效，造成經(jīng)濟(jì)損失，甚至還會(huì)導(dǎo)致人身事故。因此實(shí)用新型一種能夠盡量模擬實(shí)際生產(chǎn)中的汽蝕過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)研究并進(jìn)行性能的評(píng)估的實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)于處于工業(yè)環(huán)境條件下材料的抗汽蝕性能研究有重要的意義。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型目的就是提供一種能夠模擬材料在實(shí)際工作條件中處于高溫高壓濕蒸汽環(huán)境的汽蝕實(shí)驗(yàn)裝備，從而對(duì)涂層抗汽蝕性做出評(píng)估的實(shí)驗(yàn)裝置。本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)由于本實(shí)用新型所采用的噴嘴設(shè)有進(jìn)氣口，進(jìn)水口和加熱感應(yīng)圈并且氣流量，水流量以及加熱溫度皆可控，能保證射出的水流滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)所需的條件；能同時(shí)對(duì)多種材料的抗汽蝕性能進(jìn)行評(píng)估；另外本實(shí)用新型成本低，易于推廣?！N研究涂層抗汽蝕性能的實(shí)驗(yàn)裝置，其包括控制柜1以及與控制柜1相連的直流電機(jī)2，直流電機(jī)2固定在箱體12外壁上，直流電機(jī)2的輸出端位于箱體12內(nèi)部，直流電機(jī)2的輸出端通過(guò)剛性聯(lián)軸器3與齒輪加速器16相連，齒輪加速器16的另一端通過(guò)剛性聯(lián)軸器4與軸5相連，軸5的末端固定連接有轉(zhuǎn)盤(pán)7，軸5通過(guò)兩端的兩個(gè)滑動(dòng)軸承座6固定，滑動(dòng)軸承座6通過(guò)固定在箱體12上的支撐板9支撐，轉(zhuǎn)盤(pán)7上安有用于安裝試樣8的凹槽，轉(zhuǎn)盤(pán)7上部有防止水流四濺的防護(hù)罩15，防護(hù)罩15上與試樣8相對(duì)的位置還安裝有噴嘴10，噴嘴10處安有加熱感應(yīng)圈22，箱體12與抽氣真空泵18相連通，通過(guò)調(diào)節(jié)閥M控制，另外箱體12與測(cè)濕器17相連通，通過(guò)調(diào)節(jié)閥23控制，箱體12的下端安裝排水泵11，通過(guò)調(diào)節(jié)閥沈調(diào)節(jié)；[0008]所述的噴嘴10上設(shè)有進(jìn)氣口 Q1，進(jìn)水口 Q2，進(jìn)水口 Q2與給水泵19相連，給水泵 19可對(duì)水流量進(jìn)行控制，進(jìn)水口 Q2位于噴嘴10的尾部；進(jìn)氣口 Ql與噴嘴10的軸線形成的夾角成30 60度，與空氣壓縮機(jī)14相連，空氣壓縮機(jī)14可對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行控制；噴嘴10 的頭部裝有加熱感應(yīng)圈22，加熱感應(yīng)圈22可對(duì)水流溫度進(jìn)行控制，保證射出的水流能達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需的要求；給水泵19、排水泵11均與水箱20相連，給水泵19與水箱20之間還連接有調(diào)節(jié)閥 25和溫度計(jì)21。所述的試樣8基體材料為葉片常用材料，寬度為20 40mm，長(zhǎng)度40 80mm，厚度 5 15mm，試樣上部距離邊緣10 20mm處有長(zhǎng)度為20 40mm，寬度為10 20mm，厚度為 0.5 3mm的涂層。噴嘴10與涂層跟基體的分界線相對(duì)齊，試樣(8) 4 16個(gè)，對(duì)稱(chēng)安裝于轉(zhuǎn)盤(pán)7上。所述的轉(zhuǎn)盤(pán)7直徑150 300mm，厚度10 30mm。在圓盤(pán)7的外緣出有長(zhǎng)度20 40mm,寬度5 15mm，深20 60mm的凹槽，凹槽在距離轉(zhuǎn)盤(pán)7外徑5 15mm處有直徑為 4 IOmm的通孔，凹槽的個(gè)數(shù)為4 16個(gè)，保證能同時(shí)進(jìn)行多個(gè)試樣抗汽蝕性能的研究。本實(shí)用新型通過(guò)在密閉的箱體里，試樣高速旋轉(zhuǎn)與液滴撞擊，模擬汽輪機(jī)葉片的工作環(huán)境，研究涂層表面形態(tài)的變化，為涂層抗汽蝕性能的評(píng)估提供基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型中試樣8的三視圖。圖3是本實(shí)用新型中轉(zhuǎn)盤(pán)7的兩視圖。圖4是本實(shí)用新型中噴嘴10的示意圖圖中1.控制柜，2.直流電機(jī)，3.聯(lián)軸器，4.聯(lián)軸器，5.軸承，6.滑動(dòng)軸承座， 7.轉(zhuǎn)盤(pán)，8.試樣，9.支撐板，10.噴嘴，11.排水閥，12.箱體，13.控制閥，14.空氣壓縮機(jī)， 15.防護(hù)罩，16.齒輪加速器，17.測(cè)濕器，18.抽氣真空泵，19.給水泵，20.水箱，21.溫度計(jì)，22.加熱感應(yīng)圈，23.調(diào)節(jié)閥，24.調(diào)節(jié)閥，25.調(diào)節(jié)閥，26.調(diào)節(jié)閥。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明參見(jiàn)圖1，包括控制柜1以及與控制柜相連的直流電機(jī)2，直流電機(jī)2作為原動(dòng)機(jī)位于箱體外壁，由控制柜1控制其轉(zhuǎn)速，啟停。直流電機(jī)2的輸出端位于箱體內(nèi)部，直流電機(jī) 2輸出端通過(guò)剛性聯(lián)軸器3與齒輪加速器16相連，齒輪加速器16再與另一個(gè)剛性聯(lián)軸器4 相連，通過(guò)軸承5帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)7轉(zhuǎn)動(dòng)，軸承5由兩滑動(dòng)軸承座6固定，滑動(dòng)軸承座6通過(guò)固定在箱體12的支撐板9支撐，試樣8為基材是葉片常用材料，試樣為寬度30mm，長(zhǎng)度60mm，厚度IOmm的薄板，試樣為12個(gè)，對(duì)稱(chēng)安裝在轉(zhuǎn)盤(pán)7之上。轉(zhuǎn)盤(pán)7為直徑200mm，厚度20mm的圓盤(pán)。在圓盤(pán)7的外緣出有長(zhǎng)度30mm，寬度10mm，深20mm的凹槽，凹槽的個(gè)數(shù)為12個(gè)，凹槽在距離轉(zhuǎn)盤(pán)7外徑IOmm處有直徑為6mm的通孔?？梢酝ㄟ^(guò)通孔對(duì)試樣進(jìn)行固定，保證試樣8在高速旋轉(zhuǎn)的情況下不會(huì)飛出轉(zhuǎn)盤(pán)7。轉(zhuǎn)盤(pán)7上部有防護(hù)罩15防止水流四濺，同時(shí)防護(hù)罩15上安有噴嘴10，該噴嘴10與試樣8位置相對(duì)應(yīng)，噴嘴10處安有加熱感應(yīng)圈22，對(duì)水流進(jìn)行加熱到85°C以上，同時(shí)噴嘴10與給水泵19相連，噴嘴10與給水泵19之間還安有控制閥13，控制閥13由控制柜1控制，噴嘴10與空氣壓縮機(jī)14相連，箱體內(nèi)的壓力為 0. 55mpa在給水泵19和水箱20之間還設(shè)有調(diào)節(jié)閥25和溫度計(jì)21，水箱20 —端與排水泵 11相連，構(gòu)成一個(gè)循環(huán)系統(tǒng)。箱體12還通過(guò)真空調(diào)節(jié)閥M與抽氣真空泵18相連通，且箱體12還通過(guò)測(cè)濕調(diào)節(jié)閥23與測(cè)濕器17相連，在需要時(shí)測(cè)量箱體12內(nèi)的濕度在箱體12的下端安裝排水泵11箱體12與排水泵11之間設(shè)有排水控制閥26。實(shí)驗(yàn)前試樣8要用丙酮將表面油脂清洗干凈，做實(shí)驗(yàn)時(shí)先打開(kāi)抽氣真空泵18前的真空調(diào)節(jié)閥對(duì)，打開(kāi)測(cè)濕器17前面的測(cè)濕調(diào)節(jié)閥23。然后啟動(dòng)抽氣真空泵18對(duì)箱體12進(jìn)行抽真空，同時(shí)啟動(dòng)給水泵19給水，啟動(dòng)感應(yīng)圈22進(jìn)行加熱，啟動(dòng)測(cè)濕器17對(duì)箱體12內(nèi)的濕度進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)箱體12內(nèi)達(dá)到一定的真空度，并且水滴汽化，關(guān)閉抽氣真空泵18前面的真空調(diào)節(jié)閥M，停止運(yùn)行抽氣真空泵18。通過(guò)直流電機(jī)控制柜1啟動(dòng)直流電機(jī)2，直流電機(jī)2通過(guò)與齒輪加速器16相連的聯(lián)軸器4帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)7轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)7轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后打開(kāi)給水泵19和控制閥25，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始進(jìn)行，當(dāng)箱體12水位到達(dá)一定高度時(shí)依次打開(kāi)排水控制閥26， 排水泵11進(jìn)行排水。在實(shí)驗(yàn)進(jìn)行期間可隨時(shí)取下試樣8觀察其表面形態(tài)和汽蝕效果。本實(shí)用新型選用的直流電動(dòng)機(jī)2額定轉(zhuǎn)速為1300rpm，不能達(dá)到汽輪機(jī)葉片正常工作環(huán)境下的轉(zhuǎn)速，因此加一個(gè)齒輪加速器16來(lái)提高轉(zhuǎn)速，齒輪加速器的速比為4，能夠滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)所需的條件。而箱體12在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行抽真空為了減小由于輪圓盤(pán)旋轉(zhuǎn)與空氣摩擦所消耗的電機(jī)功率，這樣就可以選取相對(duì)功率較小的電機(jī)，增加了安全性。水滴的產(chǎn)生由給水泵19供給，給水泵19前面的給水控制閥25是為了維持管路水壓的穩(wěn)定并且通過(guò)控制閥 13測(cè)定壓力，給水泵前面的溫度計(jì)21是對(duì)管路水溫進(jìn)行檢測(cè)，測(cè)濕器17的作用是測(cè)定箱體內(nèi)的濕度。隨著實(shí)驗(yàn)的不斷進(jìn)行，箱體12的水位會(huì)越來(lái)越高，需要排水泵11將水抽走一部分，排水泵11前面的調(diào)節(jié)閥26是防止排水泵11停止運(yùn)行時(shí)水倒流入箱內(nèi)。實(shí)驗(yàn)中可以通過(guò)本實(shí)用新型來(lái)模擬汽輪機(jī)末級(jí)葉片近似的工作環(huán)境，試樣高速旋轉(zhuǎn)與液滴撞擊，研究涂層被汽蝕的漸變過(guò)程，得到在相同環(huán)境下，不同涂層的試樣表面形態(tài)的不同變化，對(duì)比得出不同涂層抗汽蝕性能的優(yōu)劣，為材料抗汽蝕性能的評(píng)估提供基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求1.一種研究涂層抗汽蝕性能的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于包括控制柜⑴以及與控制柜 ⑴相連的直流電機(jī)O)，直流電機(jī)⑵固定在箱體(12)外壁上，直流電機(jī)(2)的輸出端位于箱體(12)內(nèi)部，直流電機(jī)⑵的輸出端通過(guò)剛性聯(lián)軸器(3)與齒輪加速器(16)相連，齒輪加速器(16)的另一端通過(guò)剛性聯(lián)軸器(4)與軸( 相連，軸(5)的末端固定連接有轉(zhuǎn)盤(pán)(7)，軸( 通過(guò)兩端的兩個(gè)滑動(dòng)軸承座(6)固定，滑動(dòng)軸承座(6)通過(guò)固定在箱體(12)上的支撐板(9)支撐，轉(zhuǎn)盤(pán)(7)上安有用于安裝試樣(8)的凹槽，轉(zhuǎn)盤(pán)(7)上部有防止水流四濺的防護(hù)罩(15)，防護(hù)罩(15)上與試樣(8)相對(duì)的位置還安裝有噴嘴(10)，噴嘴(10)處安有加熱感應(yīng)圈(22)，箱體(1 與抽氣真空泵(18)相連通，通過(guò)調(diào)節(jié)閥04)控制，另外箱體(12)與測(cè)濕器(17)相連通，通過(guò)調(diào)節(jié)閥(23)控制，箱體(12)的下端安裝排水泵(11)， 通過(guò)調(diào)節(jié)閥06)調(diào)節(jié)；所述的噴嘴(10)上設(shè)有進(jìn)氣口 Q1，進(jìn)水口 Q2，進(jìn)水口 Q2與給水泵(19)相連，給水泵 (19)可對(duì)水流量進(jìn)行控制，進(jìn)水口 Q2位于噴嘴(10)的尾部；進(jìn)氣口 Ql與噴嘴(10)的軸線形成的夾角成30 60度，與空氣壓縮機(jī)(14)相連，空氣壓縮機(jī)(14)可對(duì)進(jìn)氣量進(jìn)行控制；噴嘴(10)的頭部裝有加熱感應(yīng)圈(22)，加熱感應(yīng)圈0 可對(duì)水流溫度進(jìn)行控制；給水泵(19)、排水泵(11)均與水箱00)相連，給水泵(19)與水箱00)之間還連接有調(diào)節(jié)閥05)和溫度計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究涂層抗汽蝕性能的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述轉(zhuǎn)盤(pán)(7) 的直徑為150 300mm，厚度10 30mm ；所述凹槽位于圓盤(pán)(7)的外緣，其長(zhǎng)20 40mm， 寬5 15mm，深20 60mm，凹槽在距離轉(zhuǎn)盤(pán)(7)外徑5 15mm處有直徑為4 IOmm的通孔，凹槽的個(gè)數(shù)為4 16個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究涂層抗汽蝕性能的實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于所述的試樣(8)基體材料為汽輪機(jī)葉片常用材料，寬度為20 40mm，長(zhǎng)度40 80mm，厚度5 15mm， 試樣上部距離邊緣10 20mm處有長(zhǎng)度為20 40mm，寬度為10 20mm，厚度為0. 5 3mm 的涂層；噴嘴(10)與涂層跟基體的分界線相對(duì)齊，可對(duì)比基體與涂層的抗汽蝕性能，試樣 ⑶數(shù)量為4 16個(gè)，對(duì)稱(chēng)安裝于轉(zhuǎn)盤(pán)(7)上。
專(zhuān)利摘要一種應(yīng)用于研究涂層抗汽蝕性能的實(shí)驗(yàn)裝置在密閉的箱體里，具有高溫高壓性質(zhì)的液滴與高速旋轉(zhuǎn)的試樣撞擊，模擬葉片汽蝕現(xiàn)象。以直流電機(jī)為原動(dòng)力，通過(guò)齒輪加速器加快轉(zhuǎn)速，帶動(dòng)裝有試樣的轉(zhuǎn)盤(pán)高速旋轉(zhuǎn)，水射流通過(guò)感應(yīng)圈加熱后從噴嘴射出，與試樣產(chǎn)生軸向撞擊；安裝的排水系統(tǒng)抽真空系統(tǒng)以及測(cè)濕系統(tǒng)，可以保證實(shí)驗(yàn)在近似于實(shí)際工作環(huán)境下正常持續(xù)的進(jìn)行。本實(shí)用新型可以研究在高溫高壓濕蒸汽的工作環(huán)境下，試樣表面涂層的形態(tài)及金相組織的變化，為研究涂層抗汽蝕性能提供基礎(chǔ)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01N3/56GK202083602SQ20112004324
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月21日
發(fā)明者丁嘯, 楊膠溪, 雷麗 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)