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原文传递一种涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统

专利名称：	一种涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统
摘要：	一种涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，包括工作状态模拟设备、服役环境模拟设备和检测设备；工作状态模拟设备设置于待测涡轮叶片热障涂层一侧，与待测涡轮叶片热障涂层连接，用于模拟待测涡轮叶片热障涂层的高速旋转工作状态；服役环境模拟设备设置于待测涡轮叶片热障涂层另一侧，用于模拟待测涡轮叶片热障涂层在高速旋转工作状态下的服役环境；检测设备，用于对待测涡轮叶片热障涂层在所述服役环境中高速旋转时产生的损伤进行检测。通过本发明提供的实验测试系统对待测涡轮叶片热障涂层进行工作状态模拟和服役环境模拟，以便对涡轮叶片热障涂层失效过程中关键损伤参量进行实时检测，对实现热障涂层的工艺优化与自主设计提供技术支持。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖南;43
申请人：	湘潭大学
发明人：	杨丽;周益春;刘志远;罗毅;朱旺
专利状态：	有效
申请日期：	2018-12-10T00:00:00+0800
发布日期：	2019-04-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201811505735.4
公开号：	CN109682702A
代理机构：	北京中政联科专利代理事务所(普通合伙)
代理人：	陈超
分类号：	G01N3/56(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	411100 湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘27号
主权项：	1.一种涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，包括：工作状态模拟设备(1)、服役环境模拟设备(2)和检测设备(3)；所述工作状态模拟设备(1)设置于待测涡轮叶片热障涂层一侧，与所述待测涡轮叶片热障涂层连接，用于模拟所述待测涡轮叶片热障涂层的高速旋转工作状态；所述服役环境模拟设备(2)设置于所述待测涡轮叶片热障涂层另一侧，用于模拟所述待测涡轮叶片热障涂层在高速旋转工作状态下的服役环境；所述检测设备(3)，用于对待测涡轮叶片热障涂层在所述服役环境中高速旋转时产生的损伤进行检测。 2.根据权利要求1所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，所述工作状态模拟设备(1)包括第一电机(11)、低速轴(12)、齿轮箱(13)和高速轴；所述第一电机(11)与所述低速轴(12)一端连接，带动所述低速轴(12)做转动运动；所述齿轮箱(13)内设置有相互啮合的第一齿轮和第二齿轮；所述第一齿轮的半径大于所述第二齿轮的半径；所述低速轴(12)另一端与所述第一齿轮连接，带动所述第一齿轮转动，所述第一齿轮带动所述第二齿轮做转动；所述第二齿轮与所述高速轴一端连接，带动所述高速轴转动；所述高速轴另一端连接所述待测涡轮叶片热障涂层，带动所述待测涡轮叶片热障涂层高速旋转。 3.根据权利要求2所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，所述工作状态模拟设备(1)包括负载压气机(14)；所述负载压气机(14)与所述第二齿轮连接，用于吸收所述待测涡轮叶片热障涂层高速旋转过程中产生的能量，使所述待测涡轮叶片热障涂层平稳转动。 4.根据权利要求3所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，所述服役环境模拟设备(2)包括：高温热冲击加载装置(21)，用于提供高温工况服役的模拟环境；冲蚀工况加载装置(22)，用于提供冲蚀工况服役的模拟环境；腐蚀工况加载装置(23)，用于提供腐蚀工况服役的模拟环境；冷却工况加载装置(24)，用于提供对所述待测涡轮叶片热障涂层进行冷却的温度梯度工况服役的模拟环境。 5.根据权利要求4所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，所述高温热冲击加载装置(21)包括可燃液体供给部件(211)、助燃气体供给部件(212)和喷射部件(213)；所述可燃液体供给部件(211)与所述喷射部件(213)的输入端连通，将可燃液体输入所述喷射部件(213)；所述助燃气体供给部件(212)与所述喷射部件(213)的输入端连通，将助燃气体输入所述喷射部件(213)；所述助燃气体为所述可燃液体助燃；所述喷射部件(213)的输出端对准所述待测涡轮叶片热障涂层，将燃烧后的高温气体喷射到所述待测涡轮叶片热障涂层。 6.根据权利要求5所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，所述冲蚀工况加载装置(22)包括冲蚀颗粒存储器(221)、第一精密送粉机(222)和第二电机(223)；所述冲蚀颗粒存储器(221)储存冲蚀颗粒；所述第一精密送粉机(222)分别与所述冲蚀颗粒存储器(221)和所述喷射部件(213)连通，将所述冲蚀颗粒输送至所述喷射部件(213)，与所述高温气体混合；所述第二电机(223)与所述第一精密送粉机(222)电连接，给所述第一精密送粉机(222)供电；所述喷射部件(213)的输出端对准所述待测涡轮叶片热障涂层，将所述混合后的高温气体喷射到所述待测涡轮叶片热障涂层。 7.根据权利要求6所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，所述冲蚀工况加载装置(22)还包括第一管道(224)、第一流量控制器(225)和第一调压阀(226)；所述第一精密送粉机(222)与所述喷射部件(213)通过所述第一管道(224)连通；所述第一管道(224)上设置有第一流量控制器(225)和第一调压阀(226)，分别控制所述冲蚀颗粒传输的流量和压力。 8.根据权利要求5所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，所述腐蚀工况加载装置(23)包括腐蚀颗粒存储器(231)、第二精密送粉机(232)和第三电机(233)；所述腐蚀颗粒存储器(231)储存腐蚀颗粒；所述第二精密送粉机(232)分别与所述腐蚀颗粒存储器(231)和所述喷射部件(213)连通，将所述腐蚀颗粒输送至所述喷射部件(213)，与所述高温气体混合；所述第三电机(233)与所述第二精密送粉机(232)电连接，给所述第二精密送粉机(232)供电；所述喷射部件(213)的输出端对准所述待测涡轮叶片热障涂层，将所述混合后的高温气体喷射到所述待测涡轮叶片热障涂层。 9.根据权利要求8所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，所述腐蚀工况加载装置(23)还包括第二管道(234)、第二流量控制器(235)和第二调压阀(236)；所述第二精密送粉机(232)与所述喷射部件(213)通过所述第二管道(234)连通；所述第二管道(234)上设置有第二流量控制器(235)和第二调压阀(236)，分别控制所述腐蚀颗粒传输的流量和压力。 10.根据权利要求4所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，所述冷却工况加载装置(24)包括空气压缩机(241)、空气加热机(242)和第四电机(243)；所述空气压缩机(241)与所述空气加热机(242)连通，将压缩后的空气输入所述空气加热机(242)；所述第四电机(243)与所述空气加热机(242)电连接，给所述空气加热机(242)供电；所述空气加热机(242)将所述空气压缩机(241)压缩后的空气加热，并输入至包括所述待测涡轮叶片热障涂层和喷射部件(213)在内的高温部件。 11.根据权利要求10所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，所述空气压缩机(241)还与所述高温热冲击加载装置(21)连通，为所述高温热冲击加载装置(21)提供助燃气体。 12.根据权利要求10所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，所述负载压气机(14)与所述空气压缩机(241)连通，将吸收的能量输出给所述空气压缩机(241)。 13.根据权利要求10所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，所述负载压气机(14)与所述高温热冲击加载装置(21)连通，为所述高温热冲击加载装置(21)提供助燃气体。 14.根据权利要求1所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，所述检测设备(3)包括：非接触式三维变形测试模块(31)，用于对所述待测试涡轮叶片热障涂层的应力场、应变场和位移场进行实时检测；温度测试采集模块(32)，用于对所述待测试涡轮叶片热障涂层、所述待测试涡轮叶片热障涂层所处环境和所述服役环境模拟设备(2)的温度进行实时测试并采集；高速CCD摄像模块(33)，用于对所述待测涡轮叶片热障涂层在所述服役环境中进行高速旋转的工作状态进行拍摄；声发射检测系统模块(34)，用于对待测涡轮叶片热障涂层在所述服役环境中进行高速旋转的工作状态下产生的裂纹形成与萌生进行实时检测；红外检测系统模块(35)，用于对待测涡轮叶片热障涂层在所述服役环境中进行高速旋转的工作状态下产生的界面脱层进行实时检测；复阻抗谱测试模块(36)，用于对待测涡轮叶片热障涂层在所述服役环境中进行高速旋转的工作状态下产生的界面氧化和涂层腐蚀进行实时检测。 15.根据权利要求1-14任一项所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，还包括多种所述待测涡轮叶片热障涂层的试验模型。 16.根据权利要求1-14任一项所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，还包括试验操作台(4)；所述工作状态模拟设备(1)、所述服役环境模拟设备(2)、所述检测设备(3)和所述待测涡轮叶片热障涂层均设置在所述试验操作台(4)上。 17.根据权利要求1-14任一项所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，还包括试验参数测试、控制与存储设备；所述试验参数测试、控制与存储设备与所述工作状态模拟设备(1)、所述服役环境模拟设备(2)和所述检测设备(3)连接，用于测试、控制和存储所述工作状态模拟设备(1)、所述服役环境模拟设备(2)和所述检测设备(3)的测试参数和测试结果。 18.根据权利要求1-14任一项所述的涡轮叶片热障涂层工况模拟实验测试系统，其特征在于，还包括辅助设备，为所述待测涡轮叶片热障涂层及试验装置提供保护、防震、安全保护、尾气与颗粒排放的辅助功能。
所属类别：	发明专利