CN111751270A - 一种雨蚀试验装置及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料耐雨蚀性能测试技术领域，尤其是涉及一种雨蚀试验装置及系统，雨蚀试验装置包括一体式双翼叶片和驱动组件，其中：一体式双翼叶片绕其中心处呈中心对称，并可绕所述的中心处在水平面内转动，所述的一体式双翼叶片前缘靠近两端处设有雨蚀样板模具固定机构；驱动组件用于驱动一体式双翼叶片转动。与现有技术相比，本发明叶片加工简单、成本低，两端重量差达到1kg仍能稳定运行，容错率高，能够在207m/s以上的速度下实现涂料耐雨蚀性能的连续测试，通过改进更可实现300m/s以上速度下的涂料耐雨蚀性能的连续测试。
Description
技术领域
本发明涉及涂料耐雨蚀性能测试技术领域，尤其是涉及一种雨蚀试验装置及系统。
背景技术
对于在暴露环境中工作在较高速度下的设备(例如高铁、风力发电机叶片等) 而言，表面涂料侵蚀一直是备受关注的问题，而雨蚀破坏目前被认为是最主要的破坏因素。在高铁和风力发电机叶片涂料研发过程中，评估涂料在高速状态下的耐雨蚀性能，对于涂料研发有着重要的意义。
目前，大多通过两种方式对涂料的耐雨蚀性能进行评估：一种是将涂料涂膜制成样板后，静止放置直接进行淋雨测试。这种方式一来需要检测的时间比较长，二来只适合于常规的涂料的耐雨蚀性能测试，对于工作在高速状态下的涂料并不适用。另外一种采用三叶片式雨蚀测试仪。该雨蚀测试仪具有如图1所示的三叶片结构，测试时将样品固定于叶片结构上，通过电机带动三叶片结构旋转，模拟涂料高速运行的工况，一次可以对三个涂料样品进行测试。但是申请人在长期的使用中，发现该测试仪存在以下问题：
(1)三叶片结构造型较为复杂，而要达到相当的速度就需要叶片直径变大，当直径达到米级时，目前的技术对这么大的叶片加工就变得非常困难，而且很难保证三叶片结构的三个叶片处于同一个圆周平面上并均匀分布。目前的三叶片结构基本上依赖于进口，成本高昂，导致测试仪价格高达400万/台。
(2)为了尽可能将三个叶片处于同一个圆周平面上，叶片需要加厚，这对驱动机构也提出了更高的要求。在一定的驱动功率下，转动速度也更加低。
(3)目前的三叶片式雨蚀测试仪容错率低，一般来说，该测试仪在测试过程中能承受重量差仅为30g，超过该值，造成的不对称可能会损坏电机，或者造成安全事故，甚至由于测试过程中的涂料脱落都会造成工作异常。因此，基本上进行测试时每隔15分钟就要停机一次。
(4)受限于叶片加工、容错率等因素，在将叶片直径做到一米的情况下，目前的三叶片式雨蚀测试仪最高只能进行约160m/s下的涂料耐雨蚀性能测试。这越来越不能满足大直径风电叶片涂料的耐雨蚀性能测试需求。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种雨蚀试验装置及系统。本发明叶片加工简单、成本低，容错率高(两端重量差达到1kg仍能稳定运行)，能够在207m/s以上的速度下实现涂料耐雨蚀性能的连续测试，通过改进更可实现300m/s以上速度下的涂料耐雨蚀性能的连续测试。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种雨蚀试验装置，包括：
一体式双翼叶片，绕其中心处呈中心对称，并可绕所述的中心处在水平面内转动，所述的一体式双翼叶片前缘靠近两端处设有雨蚀样板模具固定机构，
驱动组件，用于驱动一体式双翼叶片转动。
作为本发明优选的技术方案，所述的一体式双翼叶片呈矩形板状，中心处与驱动组件连接。
作为本发明优选的技术方案，所述的一体式双翼叶片的中心处两侧设有以所述的中心处为圆心的弧形延伸部。
作为本发明优选的技术方案，所述的雨蚀样板模具固定机构由设置于一体式双翼叶片前缘的凹槽以及设置于凹槽内并沿叶片长度方向布置的至少一排固定孔组成，雨蚀样品模具通过穿设于多个固定孔内的螺栓固定于一体式双翼叶片前缘。
作为本发明优选的技术方案，所述的驱动组件设置于一体式双翼叶片下方，包括固定架、固定于固定架上的驱动电机、用于连接驱动电机和一体式双翼叶片的传动机构，所述的传动机构具有一转动轴，所述的转动轴通过加粗轴承与固定架可转动连接，并穿设于一体式双翼叶片的中心处，用于带动一体式双翼叶片转动。
作为本发明优选的技术方案，该装置还包括挡雨组件，所述的挡雨组件包括包围于固定架外的遮雨罩、设置于固定架顶部的第一遮雨挡盘以及固定于一体式双翼叶片下方的第二遮雨挡盘，所述的第一遮雨挡盘和第二遮雨挡盘分别与一体式双翼叶片的中心处同心布置；所述的加粗轴承设置于第一遮雨挡盘与第二遮雨挡盘之间。
作为本发明优选的技术方案，所述的第一遮雨挡盘上表面从中心处向边缘逐渐向下倾斜。
作为本发明优选的技术方案，该装置还包括电缆保护管道，所述的电缆保护管道一端与遮雨罩连接，另一端通向供电电源处。
本发明第二方面提供一种雨蚀试验系统，包括淋雨架、量雨器、排水槽以及权利要求1～8任一所述的雨蚀试验装置，所述的雨蚀试验装置设置于淋雨架内，淋雨架上设置有多组位于雨蚀试验装置上方且包围雨蚀试验装置的淋雨喷头，所述的量雨器用于获取淋雨量，所述的排水槽围绕淋雨架外一周设置。
作为本发明优选的技术方案，所述的雨蚀试验系统设置于四周具有围墙的可封闭空间内，且排水槽沿围墙内侧面设置。
作为本发明优选的技术方案，所述的淋雨喷头设置于雨蚀试验装置上方 0.5～10m。
本发明的雨蚀试验系统在工作时，将雨蚀样板模具固定在叶片前缘两端的雨蚀样板模具固定机构上，然后启动驱动组件，带动一体式双翼叶片高速转动，同时林与喷头对高速转动的叶片进行喷淋，模拟涂料高速工况下的雨蚀情况，从而对涂料的耐雨蚀性能进行测试。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)采用呈矩形板状的一体式双翼叶片，加工简单，通过简单的加工即可容易地实现叶片的对称，避免了三叶片结构加工困难、成本高的问题，而且更容易加工成更大直径，且重量较三叶片结构更轻，从而更加有利于提升转动速度，更容易模拟高速工况。
(2)本发明的叶片结构在运行过程中，受力更加均匀，能够承受更大的不平衡，经过测试，在两端重量差达到1kg的情况下，依然能够稳定运行。这使得本发明能够不停机完成一次试验，相较于三叶片结构每15分钟就要停机一次，虽然本申请一次测试量较少，但是总体上测试效率还是高于三叶片结构。
(3)一般情况下，本发明可实现207m/s以上速度下的涂料耐雨蚀性能测试，配合以加粗轴承更可实现300m/s以上速度下的涂料耐雨蚀性能测试。极限速度远高于三叶片结构。
附图说明
图1为现有技术的三叶片结构示意图。
图2为本发明实施例1的雨蚀试验装置的结构示意图。
图3为本发明实施例1的雨蚀试验装置的主视结构示意图。
图4为本发明实施例1的雨蚀试验装置的驱动组件的结构示意图。
图5为本发明实施例1的雨蚀试验系统的结构示意图。
图中，1为一体式双翼叶片，11为雨蚀样板模具固定机构，111为凹槽，112 为固定孔，12为弧形延伸部，21为固定架，22为驱动电机，23为转动轴，24为加粗轴承，31为遮雨罩，32为第一遮雨挡盘，33为第二遮雨挡盘，4为雨蚀样品模具，5为电缆保护管道，6为淋雨架，61为淋雨喷头，7为量雨器，8为排水槽， 9为围墙。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种雨蚀试验装置，如图2～3所示，包括一体式双翼叶片1和驱动组件，其中：一体式双翼叶片1绕其中心处呈中心对称，并可绕中心处在水平面内转动，一体式双翼叶片1前缘靠近两端处设有雨蚀样板模具固定机构11；驱动组件用于驱动一体式双翼叶片1转动。
本实施例中，优选一体式双翼叶片1呈矩形板状，中心处与驱动组件连接。采用呈矩形板状的一体式双翼叶片1，加工简单，通过简单的加工即可容易地实现叶片的对称，避免了三叶片结构加工困难、成本高的问题，而且更容易加工成更大直径(直径可达两米或以上)，且重量较三叶片结构更轻，从而更加有利于提升转动速度，更容易模拟高速工况。进一步优选一体式双翼叶片1的中心处两侧设有以中心处为圆心的弧形延伸部12。叶片两侧的弧形延伸部12在叶片中心中形成圆形结构，有利于不过多增加叶片重量的情况下提升叶片的可安装性，保证驱动组件与叶片的连接稳定性。
本实施例中，优选雨蚀样板模具固定机构11由设置于一体式双翼叶片1前缘的凹槽111以及设置于凹槽111内并沿叶片长度方向布置的至少一排固定孔112组成，雨蚀样品模具4通过穿设于多个固定孔112内的螺栓固定于一体式双翼叶片1 前缘。凹槽111的设置，使得固定雨蚀样品模具4的螺栓不会凸出于叶片表面，避免了高速运动时突出的螺栓头对气流扰动造成的运行不稳定现象。一般来说，凹槽的长度大于雨蚀样品模具4的长度，这样一来方便根据情况选择雨蚀样品模具4 的安装位置，配合以电动机转速，模拟不同速度下的工况；二来也可以适应不同长度的雨蚀样品模具4的安装。本实施例中，雨蚀样品模具4可以利用CN207657182U 公开的制作雨蚀样板模具的装置制备得到。
本发明中，如图4所示，驱动组件设置于一体式双翼叶片1下方，包括固定架21、固定于固定架21上的驱动电机22、用于连接驱动电机22和一体式双翼叶片1的传动机构，传动机构具有一转动轴23，转动轴23通过加粗轴承24(即规格较高的轴承)与固定架21可转动连接，并穿设于一体式双翼叶片1的中心处，用于带动一体式双翼叶片1转动。驱动电机22可以与转动轴23同轴设置，直接驱动转动轴23，也可以通过减速机、齿轮或皮带带动转动轴23转动。
本实施例中，如图2～3所示，该装置还包括挡雨组件，挡雨组件包括包围于固定架外21的遮雨罩31、设置于固定架21顶部的第一遮雨挡盘32以及固定于一体式双翼叶片1下方的第二遮雨挡盘33，第一遮雨挡盘32和第二遮雨挡盘33分别与一体式双翼叶片1的中心处同心布置；加粗轴承24设置于第一遮雨挡盘32与第二遮雨挡盘33之间。第二遮雨挡盘33随叶片转动，利用离心运动，将落到上面的水甩出，避免水落到下方的轴承上，第一遮雨挡盘32进一步对驱动电机22等固定架内的设备进行保护。进一步优选第一遮雨挡盘32上表面从中心处向边缘逐渐向下倾斜。落到第一遮雨挡盘32上的水从其边缘流下。进一步优选遮雨罩31和固定架21呈下大上小的形状，且第一遮雨挡盘32大于遮雨罩31的顶部尺寸。该装置还包括电缆保护管道5，电缆保护管道5一端与遮雨罩31连接，另一端通向供电电源处，实现对电缆的保护。
本实施例进一步提供一种雨蚀试验系统，如图5所示，包括淋雨架6、量雨器 7、排水槽8以及上述雨蚀试验装置，雨蚀试验装置设置于淋雨架6内，淋雨架6 上设置有多组位于雨蚀试验装置上方且包围雨蚀试验装置的淋雨喷头61，量雨器7 用于获取淋雨量，排水槽8围绕淋雨架6外一周设置。优选雨蚀试验系统设置于四周具有围墙9的可封闭空间内，且排水槽8沿围墙9内侧面设置，雨蚀试验装置放置于围墙内中央位置处，且进一步优选地面从中央到围墙内侧面逐渐降低，方便喷淋的水流入排水槽中。淋雨喷头61可以设置于雨蚀试验装置上方0.5～10m，优选该值为4m，有利于雨水的二次分布，更加均匀。
相对于现有技术的三叶片结构(如图1所示)，本发明叶片加工简单、成本低，容错率高(两端重量差达到1kg仍能稳定运行)，能够在207m/s以上的速度下实现涂料耐雨蚀性能的连续测试，通过采用加粗轴承等可实现300m/s以上速度下的涂料耐雨蚀性能的连续测试。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种雨蚀试验装置，其特征在于，包括：
一体式双翼叶片(1)，绕其中心处呈中心对称，并可绕所述的中心处在水平面内转动，所述的一体式双翼叶片(1)前缘靠近两端处设有雨蚀样板模具固定机构(11)，
驱动组件，用于驱动一体式双翼叶片(1)转动。
2.根据权利要求1所述的一种雨蚀试验装置，其特征在于，所述的一体式双翼叶片(1)呈矩形板状，中心处与驱动组件连接。
3.根据权利要求2所述的一种雨蚀试验装置，其特征在于，所述的一体式双翼叶片(1)的中心处两侧设有以所述的中心处为圆心的弧形延伸部(12)。
4.根据权利要求1所述的一种雨蚀试验装置，其特征在于，所述的雨蚀样板模具固定机构(11)由设置于一体式双翼叶片(1)前缘的凹槽(111)以及设置于凹槽(111)内并沿叶片长度方向布置的至少一排固定孔(112)组成，雨蚀样品模具(4)通过穿设于多个固定孔(112)内的螺栓固定于一体式双翼叶片(1)前缘。
5.根据权利要求1所述的一种雨蚀试验装置，其特征在于，所述的驱动组件设置于一体式双翼叶片(1)下方，包括固定架(21)、固定于固定架(21)上的驱动电机(22)、用于连接驱动电机(22)和一体式双翼叶片(1)的传动机构，所述的传动机构具有一转动轴(23)，所述的转动轴(23)通过加粗轴承(24)与固定架(21)可转动连接，并穿设于一体式双翼叶片(1)的中心处，用于带动一体式双翼叶片(1)转动。
6.根据权利要求5所述的一种雨蚀试验装置，其特征在于，该装置还包括挡雨组件，所述的挡雨组件包括包围于固定架外(21)的遮雨罩(31)、设置于固定架(21)顶部的第一遮雨挡盘(32)以及固定于一体式双翼叶片(1)下方的第二遮雨挡盘(33)，所述的第一遮雨挡盘(32)和第二遮雨挡盘(33)分别与一体式双翼叶片(1)的中心处同心布置；所述的加粗轴承(24)设置于第一遮雨挡盘(32)与第二遮雨挡盘(33)之间。
7.根据权利要求6所述的一种雨蚀试验装置，其特征在于，所述的第一遮雨挡盘(32)上表面从中心处向边缘逐渐向下倾斜。
8.根据权利要求6所述的一种雨蚀试验装置，其特征在于，该装置还包括电缆保护管道(5)，所述的电缆保护管道(5)一端与遮雨罩(31)连接，另一端通向供电电源处。
9.一种雨蚀试验系统，其特征在于，包括淋雨架(6)、量雨器(7)、排水槽(8)以及权利要求1～8任一所述的雨蚀试验装置，所述的雨蚀试验装置设置于淋雨架(6)内，淋雨架(6)上设置有多组位于雨蚀试验装置上方且包围雨蚀试验装置的淋雨喷头(61)，所述的量雨器(7)用于获取淋雨量，所述的排水槽(8)围绕淋雨架(6)外一周设置。
10.根据权利要求9所述的一种雨蚀试验系统，其特征在于，
所述的雨蚀试验系统设置于四周具有围墙(9)的可封闭空间内，且排水槽(8)沿围墙(9)内侧面设置；
所述的淋雨喷头(61)设置于雨蚀试验装置上方0.5～10m。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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