一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置及方法，该装置包括机箱

【技术实现步骤摘要】
一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置及方法


[0001]本专利技术属于高温叶片热障涂层热环境实验
，尤其是涉及一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置及方法
。

技术介绍

[0002]在能源革命的驱动下，以重型燃气轮机为代表的能源技术进入科技创新的高度活跃期，重型燃气轮机内高温叶片等核心热端部件的设计
、
实验验证及寿命评估等关键瓶颈技术的突破已成为我国的发展重点
。
在高温叶片的使用中，面临的核心问题是严苛的高温（
1200℃
以上）热环境
。
如此极端的高温服役环境，需要使用有一定抗热冲击性能的热障涂层覆盖在高温叶片表面，来保护高温叶片及重型燃气轮机的安全运行
。
因此，热障涂层的抗热冲击性能成为事关重型燃气轮机等装备的关键问题
。
为了保证重型燃气轮机高温叶片的使用安全，确认热障涂层是否能够承受服役中热冲击过程环境，必须要对热障涂层开展高温热环境模拟实验，从而进一步分析热障涂层在高温下的使用寿命及安全可靠性
。
[0003]目前，常用的热环境模拟手段主要为氧化炉加热
、
燃气加热与感应线圈加热
。
氧化炉加热操作简单，但模拟的热冲击温度环境为恒温环境，与热障涂层的真实服役环境存在一定差异，且实验周期长
、
时间成本极高
。
燃气加热加热方法操作简单，但是通常实验也需要连续1个月到2个月，周期长
、
>噪音大；此外，燃烧气体的泄露或不充分燃烧会给设备运行带来一系列安全隐患；感应加热通过线圈感应来实现试样表层区域的加热，但该方法仅适用于导电试样，而热障涂层为陶瓷材料
。
因此，需要一种设计合理的高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置及方法，通过二氧化碳激光器能实现多个高温叶片热障涂层试样加热，提高了实验效率，缩短实验周期，且能够精确模拟高温叶片热障涂层服役环境，进而便于准确评估高温叶片热障涂层的服役寿命，为高温叶片热障涂层的寿命考核提供有效的实验模拟手段
。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置，其设计合理，操作方便
、
通过二氧化碳激光器能实现多个高温叶片热障涂层试样加热，提高了实验效率，缩短实验周期，且能够精确模拟高温叶片热障涂层服役环境，进而便于准确评估高温叶片热障涂层的服役寿命，为高温叶片热障涂层的寿命考核提供有效的实验模拟手段
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置及方法，其特征在于：包括机箱
、
设置在所述机箱内的二氧化碳激光器和设置在所述机箱内且与所述二氧化碳激光器连通的高温叶片热障涂层加热机构；所述高温叶片热障涂层加热机构包括分光机构
、
两个设置在所述分光机构底部的左右调节机构
、
设置在所述左右调节机构上且供高温叶片热障涂层试样安装的实验台部件，以及两个分别带动两个所述左右调节机构上下移动的上下调节机构；每个所述实验台
部件上设置有两个夹具；所述分光机构包括供二氧化碳激光器发射激光摄入的光路接口
、
与光路接口连接的光路通道和与所述光路通道连接的机械式分光器，以及两路分别与机械式分光器连接的光束整形部件，所述高温叶片热障涂层试样位于所述光束整形部件的出口底部
。
[0006]上述的一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置，其特征在于：所述机箱包括机架和设置在所述机架侧面的侧面架体，所述机架中设置有隔板，所述隔板将所述机架分为上部机架和下部机架，所述下部机架设置有第一电源安装区
、
第二电源安装区和控制模块安装区，所述第一电源安装区
、
第二电源安装区和控制模块安装区上分别设置有第一电源侧盖
、
第二电源侧盖和控制区侧盖；所述二氧化碳激光器安装在所述隔板上且位于所述上部机架中，且所述上部机架的前侧设置有开合侧盖，所述上部机架顶部设置有开合顶盖；所述侧面架体包括从上至下依次平行布设的第一水平架
、
第二水平架
、
第三水平架和第四水平架，所述第一水平架顶部设置有光路区顶盖，所述侧面架体侧面设置有光路区侧板和三个开合侧板
。
[0007]上述的一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置，其特征在于：所述机械式分光器包括圆形基体
、
与圆形基体配合连接的端盖以及设置在所述圆形基体外面的第一光通道
、
第二光通道和设置在端盖上的第三光通道，所述第三光通道和第一光通道的中心线重合；所述圆形基体上设置有调节第一光通道和第二光通道连通或者第一光通道和第三光通道连通的转盘调节件
。
[0008]上述的一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置，其特征在于：所述转盘调节件包括设置在所述圆形基体上的旋转电机和设置在所述圆形基体内且套设在所述旋转电机的输出轴上的反射转盘，所述圆形基体上设置有通孔，所述第一光通道和第二光通道的中心线夹角为直角，所述第一光通道和第二光通道相互靠近的端口均与通孔连通，所述反射转盘上设置有两个对称布设的弧形孔，所述旋转电机带动反射转盘旋转，以使弧形孔和通孔连通，则第一光通道和第三光通道连通；或者旋转电机带动反射转盘旋转，以使反射转盘遮挡通孔，则第一光通道和第二光通道连通
。
[0009]上述的一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置，其特征在于：两路所述光束整形部件分别为第一路光束整形部件和第二路光束整形部件，所述第一路光束整形部件包括两个对称设置在机械式分光器上的
L
形支撑体
、
设置
L
形支撑体上且两个上下依次连接的第一光束整形镜和设置在所述第一光束整形镜底部的第一光出口通道，所述第二光通道的出口和第一光束整形镜的入口同轴布设且靠近；所述第二路光束整形部件包括
U
形支撑架
、
两个通过连接杆与所述
U
形支撑架连接且对称布设的连接臂和设置在两个连接臂底部的水平板，以及设置在所述水平板底部且两个上下依次连接的第二光束整形镜和设置在所述第二光束整形镜底部的第二光出口通道；所述第三光通道出口和第二光束整形镜入口之间设置有反射组件
。
[0010]上述的一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置，其特征在于：所述反射组件包括设置在两个所述连接臂相互靠近的顶部的
U
形连接板
、
设置在所述
U
形连接板围设的腔体内的反射镜和与所述
U
形连接板连接且水平布设的第二光入口通道，所述第三光
通道的出口和第二光入口通道的入口同轴布设且靠近；所述水平板上设置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置，其特征在于：包括机箱
、
设置在所述机箱内的二氧化碳激光器（
14
）和设置在所述机箱内且与所述二氧化碳激光器（
14
）连通的高温叶片热障涂层加热机构；所述高温叶片热障涂层加热机构包括分光机构
、
两个设置在所述分光机构底部的左右调节机构（
23
）
、
设置在所述左右调节机构（
23
）上且供高温叶片热障涂层试样安装的实验台部件（
22
），以及两个分别带动两个所述左右调节机构（
23
）上下移动的上下调节机构（
28
）；每个所述实验台部件（
22
）上设置有两个夹具（
222
）；所述分光机构包括供二氧化碳激光器（
14
）发射激光摄入的光路接口（
18
）
、
与光路接口（
18
）连接的光路通道（
29
）和与所述光路通道（
29
）连接的机械式分光器（
30
），以及两路分别与机械式分光器（
30
）连接的光束整形部件，所述高温叶片热障涂层试样位于所述光束整形部件的出口底部
。2.
按照权利要求1所述的一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置，其特征在于：所述机箱包括机架（1‑1）和设置在所述机架（1‑1）侧面的侧面架体（1‑2），所述机架（1‑1）中设置有隔板（1‑4），所述隔板（1‑4）将所述机架（1‑1）分为上部机架和下部机架，所述下部机架设置有第一电源安装区（
13
）
、
第二电源安装区（
16
）和控制模块安装区（
17
），所述第一电源安装区（
13
）
、
第二电源安装区（
16
）和控制模块安装区（
17
）上分别设置有第一电源侧盖（5）
、
第二电源侧盖（6）和控制区侧盖（7）；所述二氧化碳激光器（
14
）安装在所述隔板（1‑4）上且位于所述上部机架中，且所述上部机架的前侧设置有开合侧盖（3），所述上部机架顶部设置有开合顶盖（1）；所述侧面架体（1‑2）包括从上至下依次平行布设的第一水平架（1‑
21
）
、
第二水平架（1‑
22
）
、
第三水平架（1‑
23
）和第四水平架（1‑
24
），所述第一水平架（1‑
21
）顶部设置有光路区顶盖（2），所述侧面架体（1‑2）侧面设置有光路区侧板（8）和三个开合侧板
。3.
按照权利要求1所述的一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置，其特征在于：所述机械式分光器（
30
）包括圆形基体（
304
）
、
与圆形基体（
304
）配合连接的端盖（
305
）以及设置在所述圆形基体（
304
）外面的第一光通道（
301
）
、
第二光通道（
302
）和设置在端盖（
305
）上的第三光通道（
303
），所述第三光通道（
303
）和第一光通道（
301
）的中心线重合；所述圆形基体（
304
）上设置有调节第一光通道（
301
）和第二光通道（
302
）连通或者第一光通道（
301
）和第三光通道（
303
）连通的转盘调节件
。4.
按照权利要求3所述的一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置，其特征在于：所述转盘调节件包括设置在所述圆形基体（
304
）上的旋转电机（
306
）和设置在所述圆形基体（
304
）内且套设在所述旋转电机（
306
）的输出轴（
3061
）上的反射转盘（
307
），所述圆形基体（
304
）上设置有通孔（
3041
），所述第一光通道（
301
）和第二光通道（
302
）的中心线夹角为直角，所述第一光通道（
301
）和第二光通道（
302
）相互靠近的端口均与通孔（
3041
）连通，所述反射转盘（
307
）上设置有两个对称布设的弧形孔（
3071
），所述旋转电机（
306
）带动反射转盘（
307
）旋转，以使弧形孔（
3071
）和通孔（
3041
）连通，则第一光通道（
301
）和第三光通道（
303
）连通；或者旋转电机（
306
）带动反射转盘（
307
）旋转，以使反射转盘（
307
）遮挡通孔（
3041
），则第一光通道（
301
）和第二光通道（
302
）连通
。5.
按照权利要求3所述的一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置，其特征在于：两路所述光束整形部件分别为第一路光束整形部件（
20
）和第二路光束整形部件
（
26
），所述第一路光束整形部件（
20
）包括两个对称设置在机械式分光器（
30
）上的
L
形支撑体（
201
）
、
设置
L
形支撑体（
201
）上且两个上下依次连接的第一光束整形镜（
202
）和设置在所述第一光束整形镜（
202
）底部的第一光出口通道（
203
），所述第二光通道（
302
）的出口和第一光束整形镜（
202
）的入口同轴布设且靠近；所述第二路光束整形部件（
26
）包括
U
形支撑架（
26B
）
、
两个通过连接杆（
264
）与所述
U
形支撑架（
26B
）连接且对称布设的连接臂（
266
）和设置在两个连接臂（
266
）底部的水平板（
261
），以及设置在所述水平板（
261
）底部且两个上下依次连接的第二光束整形镜（
262
）和设置在所述第二光束整形镜（
262
）底部的第二光出口通道（
263
）；所述第三光通道（
303
）出口和第二光束整形镜（
262
）入口之间设置有反射组件
。6.
按照权利要求5所述的一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置，其特征在于：所述反射组件包括设置在两个所述连接臂（
266
）相互靠近的顶部的
U
形连接板（
265
）
、
设置在所述
U
形连接板（
265
）围设的腔体内的反射镜（
268
）和与所述
U
形连接板（
265
）连接且水平布设的第二光入口通道（
267
），所述第三光通道（
303
）的出口和第二光入口通道（
267
）的入口同轴布设且靠近；所述水平板（
261
）上设置有垫高板（
26A
），所述垫高板（
26A
）中设置有垂直布设的光出口过渡通道（
269
），所述反射镜（
268
）将第二光入口通道（
267
）中的激光反射至光出口过渡通道（
269
）中，所述光出口过渡通道（
269
）和第二光束整形镜（
262
）入口连通
。7.
按照权利要求1所述的一种高温叶片热障涂层寿命考核的热环境实验装置，其特征在于：两个所述左右调节机构（
23
）的结构相同且均包括左右调节电机（
231
）
、
与左右调节电机（
231
）输出轴传动连接的左右调节丝杆（
232
）和套设在所述左右调节丝杆（
232
）上的左右丝母座...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铁军，江鹏，孙帆，杨镠育，李定骏，陈艺文，
申请(专利权)人：东方电气集团东方汽轮机有限公司，
类型：发明
国别省市：