[发明专利]一种燃机叶片涂层性能测试装置

说明书

本发明涉及燃气轮机领域，特指一种燃机叶片涂层性能测试装置。试验叶片安装在卡盘上，卡盘安装在第二转轴上并由锁紧螺母锁紧固定，第二转轴与封装盖固定在一起，封装盖通过螺钉锁紧与圆筒外壳固定，形成封闭工作腔，第一转轴通过联轴器与工作电机相连，由工作电机带动第一转轴转动，第二转轴通过齿轮变速箱与第一转轴相连，从而第二转轴获得第一转轴调节后的转速，继而带动试验叶片旋转，天然气和压缩空气经流量压力调节阀调节后通入火焰筒，并且在火焰筒中用电子点火枪点燃变成燃气通入工作腔，燃烧产生的气体经排气口排出，试验叶片在燃气中高速旋转，模拟热障涂层的实际工作环境，对热障涂层的工作性能进行测试。

技术领域

本发明涉及燃气轮机领域，特指燃气轮机涡轮叶片的热障涂层在燃气环境下的性能测试试验装置。

背景技术

热障涂层对航空发动机及燃气轮机的涡轮叶片而言至关重要，是使高温合金叶片基体免受高温氧化、腐蚀、磨损，起到隔热、提高发动机进口温度和发动机推重比作用的一种广泛使用的高温热防护涂层；一般燃气轮机叶片使用温度为960～1200℃，商用飞机燃烧室的燃气温度达1500℃；然而，目前应用于涡轮叶片的超强耐热合金的使用温度极限只有1100℃；通过材料本身的改进以及发动机结构的优化设计，燃气轮机的工作温度仍然超过高温合金甚至是单晶高温合金的耐热极限，进一步提高高温合金工作温度的潜力已十分有限；为满足燃气轮机工作环境对材料极其苛刻的性能要求，开发可靠的热障涂层制备及表征技术，可以有效提高发动机工作温度、延长其使用寿命；本发明提出一种热障涂层性能评价的试验装置，通过将混合燃烧的燃气通入工作腔，使用外部电机经过增速机构提速后带动试样在工作腔中高速旋转，从而模拟叶片的实际工况，以此来考察热障涂层在燃气环境下热腐蚀、界面结合力等性能。

发明内容

针对热障涂层在燃气的特殊工作环境下，发明了一种燃气环境下测试涂层性能的试验装置，利用本装置可以模拟热障涂层的实际工作环境，实现涂层在燃气环境下的性能测试。

一种燃机叶片涂层性能测试装置，其结构特征包括试验叶片，热电偶直型连接头，圆筒外壳，电子点火枪，流量调节阀，火焰筒，第二转轴，卡盘，锁紧螺母，封腔盖，齿轮变速箱，第一转轴，联轴器，电机，垫片，螺钉。

所述热障涂层喷涂在试验叶片上。

所述试验叶片有4片，沿圆周平均分布安装固定在卡盘上。

所述卡盘安装在第二转轴上，第二转轴一端加工成螺纹，通过锁紧螺母锁紧固定卡盘与第二转轴。

所述卡盘和第二转轴固定后一同置于圆筒外壳内，且卡盘、第二转轴与圆筒外壳保持同心同轴。

所述第二转轴作为试验叶片的动力装置，带动实验叶片在圆筒外壳内高速旋转；

所述圆筒外壳使用封腔盖封装，利用螺钉垫片将封腔盖锁紧在圆筒外壳上；

所述圆筒外壳与试验叶片之间形成空心工作腔；

所述圆筒外壳上加装热电偶直型连接头，以便使用热电偶实时测量工作腔内温度。

所述圆筒外壳加装排气口，及时排出工作腔内气体。

所述圆筒外壳加装进气口，进气口与火焰筒相连。

所述火焰筒一端嵌入圆筒外壳进气口与工作腔相连，一端通入天然气与压缩空气。

所述火焰筒一端加装气体流量压力调节阀，用于调节气体进气流量和工作腔压力。

所述火焰筒上加装点火装置，点燃通入工作腔中的气体。

所述工作电机通过联轴器与第一转轴相连带动第一转轴旋转。

所述第一转轴与第二转轴通过变速机构相连，调节第二转轴的转速，带动试验叶片在工作腔中旋转，模拟热障涂层实际工作环境，达到涂层性能测试目的。