本发明专利技术公开了一种高温旋转部件表面测温模拟试验装置，为待测部件提供最接近真实环境的模拟条件，试验装置包括高温箱、转动系统、信号处理系统和气体发生装置。气体发生装置中的气氛配比系统通过气氛管道为高温箱提供待测部件所需的气体环境，冷热气体发生系统通过吹气管道、陶瓷吹气管为高温箱提供待测部件所需的颗粒物环境，通过冷却气体管道、通气孔、气体流道为待测部件提供冷却气体；电机带动转动系统转动，电滑环将转动的热电偶转换为静态的输出信号传输给信号处理系统；编码器实时检测待测部件转动相位，并将信号传输至信号处理系统，记录待测部件真实相位信息。本发明专利技术的结构简单，测温精度高，可为其他测温方式提供标定，在实验及工程上均有广阔的应用前景。在实验及工程上均有广阔的应用前景。在实验及工程上均有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种高温旋转部件表面测温模拟试验装置
[0001]本专利技术涉及温度传感
，具体是物体表面温度的测量装置，特别是采用热电偶测量高温旋转部件表面温度的模拟试验装置。
技术介绍
[0002]高温旋转部件的温度检测在航空、航天、冶金工业等领域具有广泛的应用需求，例如涡轮叶片，是航空发动机中研制难度最高的核心部件之一，其表面温度的准确测量对于发动机燃气涡轮设计和安全可靠运行具有重要意义。
[0003]表面温度测试方法主要分为接触式测量和非接触式测量两大类，接触式测量包括热电偶测温、示温漆测温等方式，发展较为成熟；其中热电偶测温因其工作寿命较长、体积小质量轻、便于安装等优点而得到广泛使用，是其他测温方法进行标定的最可靠依据。然而，目前暂未发现有稳定、可靠、实用且能同时满足待测件对温度、气氛、颗粒、转速、换热等要求的模拟试验装置。
[0004]综上，亟需一种高温旋转状态下能够满足待测件环境要求的准确测量待测件表面温度的模拟试验装置。
技术实现思路
[0005]本专利技术旨在提供一种高温旋转部件表面测温模拟试验装置，特别适用于采用热电偶测量高温旋转部件的表面温度，可在最大限度满足待测件环境要求的前提下对高温旋转部件表面温度进行准确测量，也可为非接触式等测温方案的研制提供一种标定装置。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种高温旋转部件表面测温模拟试验装置，包括，
[0008]高温箱，沿着所述高温箱的内侧表面设置有保温层，保温层包围并形成了内腔，陶瓷吹气管贯穿保温层且一端与内腔连通，另一端延伸至高温箱的外侧；
[0009]转动系统，所述转动系统主要由转盘、转轴、轴套、电滑环和电机组成，其中，转轴通过贯穿保温层的轴套与高温箱转动连接，转轴的一端位于内腔中并与转盘连接，转盘上连接着待测部件，待测部件表面与热电偶的测量端连接，转轴的另一端延伸至高温箱外侧且与电机相连，高温箱外侧的转轴上还设置有电滑环和编码器，热电偶从内腔延伸至高温箱外侧并与电滑环连接；
[0010]信号处理系统，所述信号处理系统接收来自热电偶和编码器的电信号；
[0011]气体发生装置，所述气体发生装置包含至少三条气体管路，其中，第一气体管路与内腔连通并提供待测部件所需气氛环境，第二气体管路与陶瓷吹气管连通并提供热气流，第三气体管路与转轴连接并提供冷却气流。
[0012]上述方案中，高温箱提供待测部件所需温度并可插入转动系统保持正常转动，气体发生装置一方面通过第一气体管路为高温箱提供待测部件所需气氛环境，另一方面按需为转轴或陶瓷吹气管等提供冷、热气体。信号处理系统包括但不限于温度巡检仪、采集卡、
计算机等信号处理设备，用于接受和处理采集到的信号数据。
[0013]作为一种选择，
[0014]所述第一气体管路包括多条独立的组分管路，每一条组分管路中对应一种组分，每一条组分管路中均设置有流量计；通过不同组分管路中的流量计控制通入内腔中介质的配比；
[0015]所述第二气体管路中设置有流量计，用于控制通入气体流量；
[0016]所述第三气体管路中设置有流量计，用于控制通入气体流量。
[0017]作为一种选择，
[0018]所述电机通过联轴器与转轴相连，从而带动转动系统转动；
[0019]所述转轴上对应电滑环安装位置处的最高温度值小于等于电滑环的最大耐温，用以安全、准确地将动态(旋转状态)的热电偶转换为静态输出接至信号处理系统；
[0020]所述编码器的电气及机械参数与电机相匹配，且编码器套接在转轴上并固定于电滑环和联轴器之间，编码器与信号处理系统相连，用于检测转动相位，以便获取待测部件真实相位信息。
[0021]作为一种选择，高温旋转部件表面测温模拟试验装置还包括至少一个固定支撑部件，所述固定支撑部件沿着转轴长度方向布置并与转轴连接。固定支撑部件按需分布在转轴长度方向上，起到相应固定支撑转轴作用。
[0022]进一步，所述第二气体管路中的热气流包含颗粒物，包含颗粒物的热气流经陶瓷吹气管进入内腔。高温箱满足待测部件所需气氛环境的密封需求，气体发生装置为陶瓷吹气管提供热气流，用于向高温箱的内腔吹入所需颗粒物，颗粒物包括但不限于煤灰等。
[0023]进一步，所述轴套固定在保温层内，轴套的耐温大于等于待测部件的最高耐温。轴套用于保护转轴上铺设的热电偶，防止转轴转动时热电偶与保温层壁摩擦。
[0024]进一步，所述转轴和转盘内部包含气体流道，用于冷却转轴和转盘，且转轴位于高温箱外侧的部分开有通气孔，通气孔与第三气体管路连通，通气孔一般位于转轴裸露部分。转盘的形状和尺寸可满足待测部件的固定需求。
[0025]作为一种选择，所述待测部件表面开槽，热电偶埋设在槽内测温，槽内填高温陶瓷胶用以固定及绝缘；
[0026]或者，所述待测部件表面与热电偶通过高温陶瓷胶固化连接。
[0027]简单来说，待测部件表面根据热电偶固定方案可选择是否开槽。如果开槽，即为热电偶埋设测温，槽内填高温陶瓷胶用以热电偶的固定及绝缘；不开槽即为胶固定测温，将高温陶瓷胶直接涂抹于热电偶与待测部件表面连接处并依据高温胶的使用方法固化。
[0028]作为一种选择，所述转轴上设置有刻槽，热电偶位于刻槽内，且在刻槽内填充高温陶瓷胶绝缘以及固定热电偶。考虑到转轴上铺设热电偶丝时不能影响固定支撑部件(如轴承)的正常使用，所以选择转轴上加工刻槽的方案，刻槽的深度不小于热电偶丝的直径，刻槽内填充高温陶瓷胶绝缘并固定热电偶，便于穿过固定支撑部件。
[0029]作为一种选择，所述热电偶有多个，多个热电偶的测量端连接在待测部件表面的不同位置。多个热电偶可对比不同位置的温度，热电偶分多路铺设于待测部件表面，并沿着转盘、转轴连接至电滑环，如若有固定支撑部件，则穿过固定支撑部件后连接至电滑环。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具备以下特点：
[0031](1)本专利技术设计了一套测量转动状态下高温部件表面温度的系统方案，可提供相对真实的测试环境，包括温度、气氛、转动、冷却、颗粒等条件。
[0032](2)本专利技术选用目前最可靠、最稳定的热电偶进行旋转部件的表面温度测量，测温精度更高，无复杂设备及结构，热电偶采用了高温绝缘固定的方式，可靠性高。
[0033](3)本专利技术采用编码器与热电偶配合，记录不同时刻、被测部件不同旋转位置时对应的温度数据，满足精确测温的要求。
[0034](4)本专利技术可为其它测温方式提供标定，在实验及工程上均有广阔的应用前景。
附图说明
[0035]图1为本专利技术的高温旋转部件表面测温装置原理示意图；
[0036]图中：1
‑
高温箱，11
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内腔，12
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保温层，13
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陶瓷吹气管，2
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转动系统，21
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转盘，22
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转轴，221
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高温旋转部件表面测温模拟试验装置，其特征在于：包括，高温箱(1)，沿着所述高温箱(1)的内侧表面设置有保温层(12)，保温层(12)包围并形成了内腔(11)，陶瓷吹气管(13)贯穿保温层(12)且一端与内腔(11)连通，另一端延伸至高温箱(1)的外侧；转动系统(2)，所述转动系统(2)主要由转盘(21)、转轴(22)、轴套(25)、电滑环(26)和电机(29)组成，其中，转轴(22)通过贯穿保温层(12)的轴套(25)与高温箱(1)转动连接，转轴(22)的一端位于内腔(11)中并与转盘(21)连接，转盘(21)上连接着待测部件(23)，待测部件(23)表面与热电偶(24)的测量端连接，转轴(22)的另一端延伸至高温箱(1)外侧且与电机(29)相连，高温箱(1)外侧的转轴(22)上还设置有电滑环(26)和编码器(27)，热电偶(24)从内腔(11)延伸至高温箱(1)外侧并与电滑环(26)连接；信号处理系统(3)，所述信号处理系统(3)接收来自热电偶(24)和编码器(27)的电信号；气体发生装置(4)，所述气体发生装置(4)包含至少三条气体管路，其中，第一气体管路与内腔(11)连通并提供待测部件(23)所需气氛环境，第二气体管路与陶瓷吹气管(13)连通并提供热气流，第三气体管路与转轴(22)连接并提供冷却气流。2.根据权利要求1所述的高温旋转部件表面测温模拟试验装置，其特征在于：所述第一气体管路包括多条独立的组分管路，每一条组分管路中对应一种组分，每一条组分管路中均设置有流量计(45)；所述第二气体管路中设置有流量计(45)，用于控制通入气体流量；所述第三气体管路中设置有流量计(45)，用于控制通入气体流量。3.根据权利要求1所述的高温旋转部件表面测温模拟试验装置，其特征在于：所述电机(29)通过联轴器(28)与转轴(22)相连；所述转轴(...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏峥嵘，唐源蔚，丁铭，吉洁，张华，王进，谭仲刚，王波涛，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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