[发明专利]一种高频次火焰冲击测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种高频次火焰冲击测试装置，其特征在于：所述高频次火焰冲击测试装置包括旋转主机系统（1）、烧蚀枪系统（2）、热流密度测量系统（3）、供气系统（4）和机台（5）；所述旋转主机系统（1）、烧蚀枪系统（2）、热流密度测量系统（3）安设于所述机台（5）上，所述供气系统（4）安设于所述机台（5）下方；所述旋转主机系统（1）、烧蚀枪系统（2）、热流密度测量系统（3）依次相连，所述供气系统（4）与所述烧蚀枪系统（2）相连接；所述旋转主机系统（1）包括保护罩（6）、旋转卡盘（7）、监控摄像头（8）、旋转水冷系统（9）、变频电机（10）、传动皮带（11）、基座（12），所述旋转卡盘（7）与所述旋转水冷系统（9）相连接，所述旋转卡盘（7）、旋转水冷系统（9）安设于基座（12）上，所述旋转卡盘（7）旋转、火焰射在旋转的旋转卡盘（7）和待试样件上，实现周期火焰冲击；外部罩有保护罩（6），所述旋转水冷系统（9）与所述变频电机（10）通过传动皮带（11）相连接，所述监控摄像头（8）安设于所述基座（12）上并位于保护罩（6）外部；所述烧蚀枪系统（2）包括自动电子点火装置（13）、红外测温仪（14）、水冷氧-乙炔喷枪（15）、摆动步进电机（16）、可移动工作台（17），所述摆动步进电机（16）与自动电子点火装置（13）、红外测温仪（14）、水冷氧-乙炔喷枪（15）相连接，所述自动电子点火装置（13）、红外测温仪（14）、水冷氧-乙炔喷枪（15）、摆动步进电机（16）安设于所述可移动工作台（17）上；所述热流密度测量系统（3）安装在所述可移动工作台（17）上，所述热流密度测量系统（3）包括热交换器（18）、外水套（19）、进水口（20）、出水口（21）、进水热电偶（22）、出水热电偶（23），所述外水套（19）内装有热交换器（18），所述外水套（19）外部装有进水口（20）、出水口（21），所述进水口（20）上装有进水热电偶（22），所述出水口（21）上装有出水热电偶（23）；所述供气系统（4）包括电磁阀（24）、流量计（25），所述电磁阀（24）、流量计（25）相连成一组并共设三组。

2.如权利要求1所述的高频次火焰冲击测试装置，其特征在于：所述旋转卡盘（7）上带有下压板（26）、夹紧螺栓（27）和上压板（28）。

3.如权利要求1或2所述的高频次火焰冲击测试装置，其特征在于：所述旋转卡盘（7）中设有整流罩，所述旋转卡盘（7）外设有保护罩。

4.如权利要求1或2所述的高频次火焰冲击测试装置，其特征在于：所述旋转卡盘（7）中设有冷却水道。

5.如权利要求1或2所述的高频次火焰冲击测试装置，其特征在于：所述旋转卡盘（7）的迎火面喷涂有厚度为0.5—1.5mm的二氧化锆陶瓷涂层。

6.采用如权利要求1-5任一项所述的高频次火焰冲击测试装置进行测试的方法，其特征在于：

1）检测待试样件外观、尺寸等，并拍照记录；

2）接通冷却水系统；

3）接通氧气，压力控制在0.35~0.45MPa，接通乙炔，压力控制在0.09~0.1MPa；

4）解开保护罩锁扣，打开保护罩（6），露出旋转卡盘（7）；将下压板（26）固定在卡盘通孔的一侧，插入待试样件（29）；拧入夹紧螺栓（27），调整待试样件（29）对中后拧紧；安装上压板（28）并用螺栓压紧；按照同样方式安装相同质量的配重件（30）；关闭保护罩（6），扣紧保护罩锁扣；

5）启动计算机，转动摆动步进电机（16），使水冷氧-乙炔喷枪（15）位于0°位置；调节可移动工作台（17），调整待试样件（29）与水冷氧-乙炔喷枪（15）喷嘴之间的距离为10±0.2mm；转动摆动步进电机（16），使水冷氧-乙炔喷枪（15）位于45°空位；

6）在计算机上将氧气和乙炔流量预设为规定值，氧气流量1400~1600L/h，乙炔流量1000~1200L/h，氧气与乙炔的混合比为1.35；设置好试验时间；

7）按下点火按钮，电磁阀（24）将自动打开，自动电子点火装置（13）点火，点燃水冷氧-乙炔喷枪（15）；

8）按下校准按钮，在摆动步进电机（16）的带动下，水冷氧-乙炔喷枪（15）将转至90°位置，火焰射在热交换器（18）上；等温度达到动态平衡后，分别由进水热电偶（22）、 出水热电偶（23）读出得进出水温度差ΔT，通过计算机上的热流密度计算软件按照公式一进行计算，将五次的计算结果进行平均，得出热流密度校准结果，实时显示在计算机屏幕上；计算机将自动调整氧气、乙炔流量，确保热流密度为4186.8±418.68kW/m²；公式一如下：

式中：q——热流密度，W/m²；

q_m——水的质量流量，kg/s；

C_p——水在室温时的热容，J/(kg·K)；

ΔT——进出水温度差，K；

A——热交换器的受热面积，m²；

9）启动变频电机（10），并将转速调整至规定值，即0~1500r/min；

10）按下试验开始按钮，在摆动步进电机（16）的带动下，水冷氧-乙炔喷枪（15）将转至0°位置，火焰射在旋转的旋转卡盘（7）和待试样件（29）上，实现最高1500次/min的周期火焰冲击测试；试验中，温度由红外测温仪（14）全程监测及记录，试验过程由监控摄像头（8）全程录像；

11）当火焰冲击次数或时间达到设定值后，水冷氧-乙炔喷枪（15）自动转至45°空位，电磁阀（24）自动关闭，火焰熄灭；

12）试验完毕，按顺序关闭乙炔气阀、氧气气阀、装置电源开关及冷却水；

13）待试样件冷却到室温后，取出待试样件（29），检测火焰冲击测试后的样件外观、尺寸等，并拍照记录。