CN104458467A - 风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台 - Google Patents

Abstract

一种风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台，其特征在于，包括沙箱、分沙装置、集沙小车、冲蚀管，空气压缩机、流量计、减压器、空气阀门、冲蚀箱和实验台架，沙箱的下端口与分沙装置的上端连接，在连接处沙量调节板；分沙装置的下端出口与冲蚀管前部的入沙口连接，该冲蚀管的前端通过相互串联的流量计、减压器和空气阀门与空气压缩机的出风口连接，该冲蚀管的后端与冲蚀箱一侧的入口连接；除空气压缩机外的所述各个装置均安装在实验台架上，在该实验台架的下面设有集沙小车。本发明的优点是：该试验台配套性好，结构牢固，造型美观，制动可靠，使用安全，平稳，包养维护方便，经久耐用等特点。

Description

风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台

技术领域

本发明涉及一种风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台，用于模拟在不同的冲蚀速度、挟沙量及冲蚀角度等参数下挟沙风对风力机叶片涂层的冲蚀及磨损过程，为风力机叶片的冲蚀及磨损研究提供真实、可靠的模拟环境，属于风力发电领域。

背景技术    

随着化石资源的逐渐枯竭，风力发电技术在近年来得到了大力发展。叶片是大型风机的关键部位，其成本约占风机的20%左右。内蒙古的中西部拥有得天独厚的风力资源，但由于周边环境的恶化，风中挟带着大量的沙粒对高速旋转下的风机叶片涂层冲蚀磨损严重，导致叶片运行中阻力及噪声增大，风能利用率降低，风机叶片涂层的维护也大大增加了风电运营的成本。因为风电场的环境因素无法对冲蚀叶片的参数进行准确设定，对开展风力机叶片涂层冲蚀磨损的研究具有极大的难度，所以需要一台可靠、准确的风力机叶片涂层冲蚀磨损的实验台，为开发适合风沙环境下风力机叶片涂层提供基础。目前还没有这样的装置，不能满足风力机叶片涂层的冲蚀磨损研究的需要。

发明内容

为开展风力机叶片涂层的冲蚀磨损研究提供设备，本发明是一种风力机叶片涂层的冲蚀磨损实验台，可以模拟挟沙风在不同的风速、冲蚀角度以及挟沙量等参数下对风力机叶片涂层的冲蚀磨损过程。

本发明的技术方案是：一种风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台，其特征在于，包括沙箱、分沙装置、集沙小车、冲蚀管，空气压缩机、流量计、减压器、空气阀门、冲蚀箱和实验台架，沙箱的下端口与分沙装置的上端连接，在连接处沙量调节板；分沙装置的下端出口与冲蚀管前部的入沙口连接，该冲蚀管的前端通过相互串联的流量计、减压器和空气阀门与空气压缩机的出风口连接，该冲蚀管的后端与冲蚀箱一侧的入口连接；除空气压缩机外的所述各个装置均安装在实验台架上，在该实验台架的下面设有集沙小车。 

在所述的沙箱上装有振动器。

所述的分沙装置包括上部箱体、移动分沙板、分沙板移动机构、前出口和后出口，在上部箱体的下面分别连接锥形的前出口和后出口，在该上部箱体内的底部安装移动分沙板，移动分沙板的两端能够滑动地穿出上部箱体的前后两侧，移动分沙板的一端装有分沙板移动机构。

    所述的移动分沙板由倒V形的分沙板和连接在其两端的连接板组成，连接板能够滑动地穿出上部箱体的前后两侧。

    所述的分沙板移动机构包括L支架、螺母、螺杆和手柄，L支架的一端与上部箱体连接，在L支架的另一端安装螺母，螺杆旋入螺母，螺杆的一端与移动分沙板的一端转动连接，螺杆的另一端连接手柄。

    所述的冲蚀管包括同轴依次连接的前段、中段和后段，中段的直径略小于前段和后段，所述的入沙口设在该中段上。

    所述的冲蚀箱包括箱体、叶片安装机构和角度调节机构，叶片安装机构的两端转动地安装在箱体内，叶片安装机构的一端与安装在箱体外侧的角度调节机构连接；在该箱体的一侧设有与所述的冲蚀管后端连接的入口，在该箱体底端设有锥形的出沙口。

    所述的叶片安装机构包括底板、固定板和转轴，转轴的两端转动连接在该箱体的前后两侧之间，底板的底面连接在转轴上，在底板的上面至少装有一对相对设置的г形的固定板，在固定板上设有螺孔和紧固螺钉；该转轴的一端与所述的角度调节机构连接。

所述的角度调节机构包括定位板、转动臂、把手和定位机构，定位板通过螺杆连接在箱体上，在圆形的定位板上设有中心孔，在该定位板上设有沿四分之一圆周的多个间隔分布的定位孔；所述的转轴的一端穿出该中心孔，并与转动臂的中部固定连接，该转动臂的两端分别与把手和定位机构连接。9、    

该定位机构包括套管、定位轴、弹簧、拉手和弹簧座，套管的外端连接在所述的转动臂上，定位轴设在套管内，定位轴的外端滑动穿出套管的外端，并与拉手连接，在靠近定位轴的另一端处设有弹簧座，弹簧套在弹簧座与套管的外端之间的定位轴上，在定位轴的内端设有与所述的定位孔配合的定位端。

本发明的优点是：该试验台配套性好，结构牢固，造型美观，制动可靠，使用安全，平稳，包养维护方便，经久耐用等特点。

附图说明

图1是本发明的总体结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图；

图4是本发明的沙箱的结构示意图；

图5是图4的左视图；

图6是图4的俯视图；

图7是本发明的分沙装置的结构示意图；

图8是图7的左视图；

图9是图7的俯视图；

图10是图9中P处的放大图；

图11是本发明移动分沙板的剖视图；

图12是图11的俯视图；

图13是本发明冲蚀箱的结构剖视图；

图14是图13的左视图；

图15是图13的俯视图；

图16是图13的右视图；

图17是图15中N处（角度调节机构）的放大图。

具体实施方式

参见图1～图17，本发明一种风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台，包括沙箱5、分沙装置4、集沙小车2、冲蚀管3，空气压缩机（未图示）、流量计9、减压器10、空气阀门11、冲蚀箱8和实验台架，沙箱的下端口与分沙装置的上端连接，在连接处沙量调节板；分沙装置的下端出口与冲蚀管前部的入沙口连接，该冲蚀管的前端通过相互串联的流量计、减压器和空气阀门与空气压缩机的出风口连接，该冲蚀管的后端与冲蚀箱一侧的入口连接；除空气压缩机外的所述各个装置均安装在实验台架上，在该实验台架的下面设有集沙小车。该实施例的实验台架由支撑沙箱5、分沙装置4的支架1和支撑冲蚀管3、流量计9、减压器10、空气阀门11、冲蚀箱8的支架13两部分组成。实验台架也可以为一体结构。

参见图4-图6，沙箱5的上部为圆柱形或矩形箱体51，箱体51下端通过锥形体过渡到较小直径的出口，在出口设有闸板53。在箱体51上端的两边设有提手52。在沙箱5的一侧外面装有振动器14，该振动器14为气动涡轮振动器K08，气源套管气管6与空气压缩机连接。振动器14的作用是保证下沙顺利，不阻塞。

参见图7-图12，所述的分沙装置4包括上部箱体41、移动分沙板50、分沙板移动机构A、前出口42和后出口43，在上部箱体41的下面分别连接锥形的前出口42和后出口43（由于沙箱中的沙量多，前出口42将沙箱中实验多余的沙粒流入集沙小车中），在该上部箱体41内的底部安装移动分沙板50，移动分沙板50的两端能够滑动地穿出上部箱体41的前后两侧，移动分沙板50的一端装有分沙板移动机构A。

    所述的移动分沙板50由倒V形的分沙板501（大约为直角）和连接在其两端的连接板502组成，连接板502能够滑动地穿出上部箱体41的前后两侧。

    所述的分沙板移动机构A包括L支架45、螺母46、螺杆56和手柄44，横向设置的L支架45的一端与上部箱体41连接，在L支架45的另一端安装螺母46，螺杆56旋入螺母46，螺杆56的一端与移动分沙板50的一端转动连接，螺杆56的另一端连接手柄44。通过手柄44转动螺杆56，带动移动分沙板50前后移动，达到调节流入的沙量的目的。

所述的冲蚀管3包括同轴依次连接的前段31（也称为进气管）、中段32（也称为进沙管）和后段33（也称为混合加速管），中段32的直径略小于前段31和后段33，所述的（与分沙装置4的后出口43连接的）入沙口设在该中段32上（参见图1）。本发明的冲蚀管3的前段31的内径Ф25，长度为300mm。中段32为Φ13mm的内径，长度为250mm，这段是向管道内部注沙段，由于管道变细了，增加流速，使得沙子与风的混合更加好，吹动管道的沙子。后段33的内径Φ20mm，是加速管道，长度为1200mm，这个长度作为加速管道长度比较合适，可以发挥加速管道的加速能力，使沙子的速度充分得到加大。获得较好的实验风沙冲蚀速度，为实验的顺利进行创造有利条件。

    参见图13-图17，所述的冲蚀箱8包括箱体81、叶片安装机构B和角度调节机构C，叶片安装机构B的两端转动地安装在箱体81内，叶片安装机构B的一端与安装在箱体81外侧的角度调节机构C连接。在该箱体81的一侧设有与所述的冲蚀管3后端连接的入口95，在该箱体91底端设有锥形的出沙口90。

    所述的叶片安装机构B包括底板85、固定板84和转轴83，转轴83的两端转动连接在该箱体81的前后两侧之间，底板85的底面连接在转轴83上，在底板85的上面至少装有一对相对设置的г形固定板84，在固定板84上设有螺孔和紧固螺钉96，用于固定叶片样品。该转轴83的一端与所述的角度调节机构C连接。

所述的角度调节机构C包括定位板87、转动臂88、把手89和定位机构93，圆形的定位板87通过四根螺杆和螺母等连接件86连接在箱体81上，在定位板87上设有中心孔，在该定位板87上设有沿四分之一圆周的多个间隔分布的定位孔94。所述的转轴83的一端穿出定位板87的中心孔，并与转动臂88的中部固定连接，该转动臂88的两端分别与把手89和定位机构93连接。              

所述的定位机构93包括套管933、定位轴（杆）932、弹簧934、拉手931和弹簧座935，套管933的外端连接在所述的转动臂88上，定位轴932设在套管933内，定位轴932的外端滑动穿出套管933的外端，并与拉手931连接，在靠近定位轴932的内端处设有弹簧座935，弹簧934套在弹簧座935与套管933的外端之间的定位轴932上，在定位轴932的内端设有与所述的定位孔94配合的定位端96。在需要调节底板85的角度时，向外拉动拉手931，并转动转动臂88，转动到位后，松开拉手931，使得定位端96插入对应的定位孔94内，即完成样品角度的调节，非常方便。实现试验叶片0～90°的任意调节。

本发明的工作原理是：利用空气压缩机产生的气流将进入冲蚀管3内的沙粒吹到冲蚀箱8内，对固定在叶片安装机构B的底板85上的试验样品进行冲蚀磨损。磨损的气流喷射设备，冲蚀速度、冲蚀角度及挟沙量都可以精确控制或调整。该试验台经过进沙装置精确控制沙子流入量，经过气压的加速，从加速管口流入冲蚀箱冲蚀叶片，冲蚀箱可以精确调节冲蚀角度，从而达到各个角度的冲蚀，使冲蚀的实验数据更加有助于磨损的评价。

Claims (10)

1.一种风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台，其特征在于，包括沙箱、分沙装置、集沙小车、冲蚀管，空气压缩机、流量计、减压器、空气阀门、冲蚀箱和实验台架，沙箱的下端口与分沙装置的上端连接，在连接处沙量调节板；分沙装置的下端出口与冲蚀管前部的入沙口连接，该冲蚀管的前端通过相互串联的流量计、减压器和空气阀门与空气压缩机的出风口连接，该冲蚀管的后端与冲蚀箱一侧的入口连接；除空气压缩机外的所述各个装置均安装在实验台架上，在该实验台架的下面设有集沙小车。

2.根据权利要求1所述的风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台，其特征在于，在所述的沙箱上装有振动器。

3.根据权利要求1所述的风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台，其特征在于，所述的分沙装置包括上部箱体、移动分沙板、分沙板移动机构、前出口和后出口，在上部箱体的下面分别连接锥形的前出口和后出口，在该上部箱体内的底部安装移动分沙板，移动分沙板的两端能够滑动地穿出上部箱体的前后两侧，移动分沙板的一端装有分沙板移动机构。

4.根据权利要求3所述的风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台，其特征在于，

所述的移动分沙板由倒V形的分沙板和连接在其两端的连接板组成，连接板能够滑动地穿出上部箱体的前后两侧。

5.根据权利要求4所述的风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台，其特征在于，

所述的分沙板移动机构包括L支架、螺母、螺杆和手柄，L支架的一端与上部箱体连接，在L支架的另一端安装螺母，螺杆旋入螺母，螺杆的一端与移动分沙板的一端转动连接，螺杆的另一端连接手柄。

6.根据权利要求1所述的风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台，其特征在于，

所述的冲蚀管包括同轴依次连接的前段、中段和后段，中段的直径略小于前段和后段，所述的入沙口设在该中段上。

7.根据权利要求1所述的风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台，其特征在于，

所述的冲蚀箱包括箱体、叶片安装机构和角度调节机构，叶片安装机构的两端转动地安装在箱体内，叶片安装机构的一端与安装在箱体外侧的角度调节机构连接；在该箱体的一侧设有与所述的冲蚀管后端连接的入口，在该箱体底端设有锥形的出沙口。

8.根据权利要求7所述的风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台，其特征在于，

所述的叶片安装机构包括底板、固定板和转轴，转轴的两端转动连接在该箱体的前后两侧之间，底板的底面连接在转轴上，在底板的上面至少装有一对相对设置的г形的固定板，在固定板上设有螺孔和紧固螺钉；该转轴的一端与所述的角度调节机构连接。

9.根据权利要求7或8所述的风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台，其特征在于，所述的角度调节机构包括定位板、转动臂、把手和定位机构，定位板通过螺杆连接在箱体上，在圆形的定位板上设有中心孔，在该定位板上设有沿四分之一圆周的多个间隔分布的定位孔；所述的转轴的一端穿出该中心孔，并与转动臂的中部固定连接，该转动臂的两端分别与把手和定位机构连接。

10.根据权利要求9所述的风力机叶片涂层冲蚀及磨损实验台，其特征在于，该定位机构包括套管、定位轴、弹簧、拉手和弹簧座，套管的外端连接在所述的转动臂上，定位轴设在套管内，定位轴的外端滑动穿出套管的外端，并与拉手连接，在靠近定位轴的另一端处设有弹簧座，弹簧套在弹簧座与套管的外端之间的定位轴上，在定位轴的内端设有与所述的定位孔配合的定位端。