[发明专利]基于水蚀试验系统的试样固定装置

说明书

基于水蚀试验系统的试样固定装置，包括轮盘，其外缘开设有安装槽，靠近安装槽的一个端面上开设有滑动槽，滑动槽用于安装材料试样及扇形挡块，且滑动槽内开设有定位螺纹孔；轮盘的内圈加工有凸台，该凸台端面上周向均匀开设有若干轮盘螺纹孔，轮盘冲击面覆盖有环形的压板，压板内圈直径与轮盘中心凸台尺寸相匹配，压板端面上周向均匀开设有若干与轮盘螺纹孔相对应的压板螺纹孔；与轮盘和压板相配套的是交错设置在滑动槽内的24个扇形挡块与24个材料试样，一个扇形挡块为定位挡块，定位挡块上开设有定位螺纹孔相配合的螺纹孔。本发明能够保证水蚀试验过程中叶片材料试样始终保持稳定，同时在单次试验过程中能够实现对多角度冲击情况的模拟。

技术领域：

本发明属于工业设备技术领域，具体涉及一种应用于汽轮机叶片材料抗冲蚀试验的基于水蚀试验系统的试样固定装置。

背景技术：

汽轮机能发出的最大功率主要受进汽量的影响，而蒸汽流量又取决于末级叶片的几何尺寸。大型汽轮机末级所占功率至少为汽轮机输出的10％，随着汽轮机单机功率的飞速增加，尤其是超超临界与核电大功率汽轮机的发展，汽轮机末级叶片的长度越来越长。上世纪70年代到80年代，通用公司和西屋公司有50多台机组末级长叶片发生裂纹和断裂事故。在这些叶片事故中，末级叶片遭受水刷和水蚀产生损伤的事故占到了很大的比例。在我国，大型汽轮机的末级叶片(包括次末级)都工作在湿蒸汽环境中，水蚀问题越来越严重。

从19世纪二十年代起，研究者们就开始了对材料遭受水蚀的实验研究，试图搭建准确和稳定的实验分析系统，建立标准化测试流程。大家一致认为，水蚀实验评估是汽轮机叶片设计和材料选择中一项必须的流程。使用真实汽轮机进行叶片抗水蚀测试是一项昂贵和缓慢的过程，因此选择其关键参数简化实验系统，建立实验室即可完成的实验分析系统是十分有必要的。为了模拟汽轮机叶片的真实运行状态，材料试样的旋转速度及冲蚀液滴的撞击速度都需要尽可能达到汽轮机实际运行中相应的数值，这就对材料试样的固定及布置方式带来了更高的要求，既要保证在高速旋转的过程中试样不因离心力作用飞出，又要保证在持续高速液滴冲击作用下保持稳定，因此设计并加工更加高效稳定的材料试样固定装置是水蚀试验系统的关键。

同时，汽轮机末级叶片大多采用变截面叶片或弯扭叶片设计技术，蒸汽液化所产生的小尺寸高速液滴会以不同角度撞击叶片表面，由此会对叶片不同位置产生不同的受力效果，从而对叶片整体的力学性能产生影响，因此采用方便拆装并且行之有效试样布置方式能够有效地缩短试验周期，同时获得侧向射流与材料损伤之间的相互作用，从而评估汽轮机叶片材料的整体抗水蚀性能。

发明内容：

本发明的目的是为了保证水蚀试验过程中叶片材料试样始终保持稳定，同时在单次试验过程中能够实现对多角度冲击情况的模拟，提供了一种应用于汽轮机叶片材料抗冲蚀试验的基于水蚀试验系统的试样固定装置，在保证试验系统安全稳定运行的同时能够有效地缩短试验周期，提高水蚀试验效率。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

基于水蚀试验系统的试样固定装置，包括轮盘，该轮盘的外缘开设有安装槽，靠近安装槽的一个端面上开设有与射流喷头出口位置相对应的滑动槽，滑动槽用于安装材料试样及扇形挡块，且滑动槽内开设有定位螺纹孔；

轮盘的内圈加工有凸台，该凸台端面上周向均匀开设有若干轮盘螺纹孔，轮盘冲击面覆盖有环形的压板，压板直径大于轮盘试样滑动槽内侧壁，且压板内圈直径与轮盘中心凸台尺寸相匹配，压板端面上周向均匀开设有若干与轮盘螺纹孔相对应的压板螺纹孔；

与轮盘和压板相配套的是交错设置在滑动槽内的若干个扇形挡块与若干个材料试样，其中，扇形挡块的数量与材料试样的数量相同，一个扇形挡块为定位挡块，定位挡块上开设有定位螺纹孔相配合的螺纹孔。

本发明进一步的改进在于，材料试样包括试样基座以及设置在试样基座上的冲击靶体。

本发明进一步的改进在于，轮盘上开设有若干轮盘定位孔，用于将轮盘固定在转子上。