CN103674751A

CN103674751A - 一种喷射式混凝土冲磨试验机

Info

Publication number: CN103674751A
Application number: CN201410014943.XA
Authority: CN
Inventors: 李浩平; 李峰; 张涛
Original assignee: China Three Gorges University CTGU
Current assignee: China Three Gorges University CTGU
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2014-03-26

Abstract

一种喷射式混凝土冲磨试验机，包括喷射箱，喷射箱内设有由驱动装置驱动旋转，并用于加载试件的试件托盘；喷射箱内还设有至少一个喷嘴，喷嘴通过喷射管、进水管与浑水泵连通，浑水泵的进水口位于装有含沙水的浑水箱内。在试件托盘上设有多个沿圆周均布的用于装载试件的凹槽，在凹槽的一侧设有顶紧螺栓。本发明提供的一种喷射式混凝土冲磨试验机，通过采用直接喷射和旋转试件相结合的方式，将喷射速度和试件旋转速度叠加起来，提高了含沙水冲击试件的速度，且通过流量计和调速器，实现了调速范围大，冲刷速度高的效果。能有效地对不同配合比的混凝土进行抗冲磨性能试验，试验效率高。

Description

一种喷射式混凝土冲磨试验机

技术领域

本发明涉及一种混凝土冲磨试验装置，尤其是一种喷射式混凝土冲磨试验机。

背景技术

我国是个多沙河流的国家，在众多河流中，年平均输沙量在1000万t以上的河流有42 条，年最大输沙量超过1000万t的河流有60余条。含泥沙河流上水工建筑物多为混凝土结构，其主要失效形式之一是过流表面因高速含泥沙水流冲刷磨损而造成材料损失。含沙高速水流对水工建筑物过流面混凝土的冲刷磨损和空蚀破坏，是水工泄流建筑物如溢流坝、泄洪洞（槽）、泄水闸等常见的病害。尤其是当流速较高且水流中又夹带着悬移质或推移质时，建筑物遭受的冲磨、空蚀就更为严重。

混凝土的磨蚀磨损速率是依赖于时间的状态变量，由于与环境发生相互作用，水流中泥沙含量、组成以及运动变化，挟沙水流与材料之间的作用方式等均在一种随机、多变状态下对材料产生磨蚀破坏，因此，抗冲耐磨混凝土的材料及配合比的选择问题就变得非常复杂，通常只有通过试验对比的方式来确定不同情况下混凝土材料抗冲耐磨的性能。目前，工程实践中一般通过混凝土抗冲耐磨试验对混凝土材料及配比进行优化，以提高混凝土抗冲耐磨性能。由于不断采用新材料、新技术配置高性能混凝土，混凝土的抗冲耐磨性能得到较大提高，这样对混凝土抗冲耐磨试验机的要求也越来越高，如果流速不够，试验效率和试验精度都会降低。

现行规范DL/T 5150-2001推荐有三种方法，不同方法之间可比性较差；同一种方法，如果试验机的容积、叶片形式、结构尺寸差异都会对试验结果产生较大的偏差，这在很大程度上影响抗冲耐磨混凝土的设计和评价。目前国内水工试验及研究机构采用的混凝土抗冲耐磨试验机绝大多数是自制的，试验原理基本采用旋转射流式原理。它的工作原理是用螺旋轴（或水泵）将含砂水提升起来，然后通过高速旋转的冲刷叶片带动将水砂以一定的速度和压力扫射到四周固定好的混凝土试件表面使试件受冲磨，以达到模拟混凝土建筑物实际冲刷状况，检验混凝土材料抗冲磨能力的试验目的。

中国专利201020191183.7提供了一种离心式混凝土抗冲磨试验仪，即采用了利用离心水流冲刷试件的方案，存在的问题就是冲刷速度不够高，模拟范围狭窄。

这种试验装置采用的是机械传动方式，结构简单，冲刷方向难以确定，冲刷速度只能进行有级调速，不能根据实际工况获得所需要的任意速度，且受电机转速和性能的限制，速度较低，一般只能达到20m/s~40m/s；调速范围狭窄。

综上所述，水工混凝土的含沙水流磨蚀试验问题是一个传统课题，受试验装置制约，到目前为止，材料磨蚀失重对比试验研究方法有限，试验装置还不成熟。所以，为了适应当前国内水利水电工程建设开发的需要，研制开发一种混凝土冲磨试验机，更真实模拟冲刷过程，调速范围大，冲刷速度高，以便有效地对不同冲刷速度、不同沙石类型的不同骨料混凝土进行抗冲磨性能试验，提高试验效率是非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种喷射式混凝土冲磨试验机，在冲刷模拟过程，调速范围大，冲刷速度高，能有效地对不同配合比的混凝土进行抗冲磨性能试验，试验效率高。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种喷射式混凝土冲磨试验机，包括喷射箱，喷射箱内设有由驱动装置驱动旋转，并用于加载试件的试件托盘；

喷射箱内还设有至少一个喷嘴，喷嘴通过喷射管、进水管与浑水泵连通，浑水泵的进水口位于装有含沙水的浑水箱内。

在试件托盘上设有多个沿圆周均布的用于装载试件的凹槽，在凹槽的一侧设有顶紧螺栓。

所述的凹槽位于靠近试件托盘边缘的位置。

试件托盘与传动轴固定连接，传动轴通过轴承支承在喷射箱内，电机或液压马达通过联轴器与传动轴连接。

所述的电机上设有调速器。

所述的喷嘴位于试件托盘的外缘。

进水管与喷射管连接，在喷射管上设有流量计和流量阀。

喷射箱还通过排水管和排气管与浑水箱连通。

排水管的进口位于喷射箱的底部，排气管的进口位于喷射箱靠近顶部的位置。

浑水箱的底部还设有冷却水箱，冷却水箱与冷却水泵连通，并形成循环。

本发明提供的一种喷射式混凝土冲磨试验机，通过采用直接喷射和旋转试件相结合的方式，将喷射速度和试件旋转速度叠加起来，提高了含沙水冲击试件的速度，且通过流量计和调速器，实现了调速范围大，冲刷速度高的效果。能有效地对不同配合比的混凝土进行抗冲磨性能试验，试验效率高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为图1的左视示意图。

图3为图2的A-A剖视示意图。

图中：浑水泵1，浑水箱2，进水管3，排水管4，密封箱盖5，轴承6，传动轴7，喷射管8，流量阀9，试件托盘10，截止阀11，喷射箱12，流量计13，联轴器14，调速器15，支撑箱体16，电机17，喷嘴18，排气管19，试件20，试件固定装置21，冷却水箱22，迷宫密封件23。

具体实施方式

如图1~3中，一种喷射式混凝土冲磨试验机，包括喷射箱12，喷射箱12内设有由驱动装置驱动旋转，并用于加载试件20的试件托盘10；

喷射箱12内还设有至少一个喷嘴18，喷嘴18通过喷射管8、进水管3与浑水泵1连通，浑水泵1的进水口位于装有含沙水的浑水箱2内。由此结构，实现在喷嘴18喷射含沙水的同时，驱动加载的试件20旋转，从而提高了含沙水对试件20的冲刷速度，提高了试验效率，节省了试验时间。

优选的结构如图3中，所述的喷嘴18位于试件托盘10的外缘。喷嘴18采用可以调节喷射方向的机构，例如喷嘴18内设有关节连接件，本例中采用对称布置的两个喷嘴18。

优选的结构如图1、3中，在试件托盘10上设有多个沿圆周均布的用于装载试件20的凹槽，在凹槽的一侧设有顶紧螺栓，如图1、3所示，顶紧螺栓安装在一个凸起的凸块上，顶紧螺栓指向试件20。由此结构，用于可靠方便的紧固试件。所述的凹槽位于靠近试件托盘10边缘的位置。由此结构，以获得较高的线速度。

优选的如图1、2中所示，试件托盘10与传动轴7固定连接，传动轴7两端通过轴承6支承在喷射箱12内，电机17或液压马达通过联轴器14与传动轴7连接。在喷射箱12的下部设有支撑箱体16，电机17或液压马达位于支撑箱体16内，本例中采用电机17位于喷射箱12下方的方案，但是将电机置于喷射箱12的上方也是可行的。本例中的轴承采用迷宫密封件23密封。本例中采用在传动轴7两端用轴承6支承的结构，以提高稳定性，但是这不是必须的，采用在一端用双轴承支承的结构也是可行的。

优选的，所述的电机17上设有调速器15。由此结构，用于调节电机17的转速，以和试验项目匹配。

优选的如图1中，进水管3与喷射管8连接，在喷射管8上设有流量计13和流量阀9。流量计13和流量阀9的组合用于调节喷射含沙水的速度。

优选的如图1中，喷射箱12还通过排水管4和排气管19与浑水箱2连通。排水管4的进口位于喷射箱12的底部，排气管19的进口位于喷射箱12靠近顶部的位置。排水管4用于回水，排气管19则用于排气。

优选的，浑水箱2的底部还设有冷却水箱22，冷却水箱22与冷却水泵连通，并形成循环。用于冷却浑水泵1。

使用时，将4个混凝土的试件20装夹固定在由电机17驱动回转的试件托盘10上，浑水泵1驱动喷嘴18以一定速度喷射含沙水流，喷射到混凝土试件表面使试件受损，从而达到检验混凝土材料抗冲磨能力的目的。试件的冲磨速度即试件表面承受的相对水流速度，是由喷嘴18喷射的含沙水的速度和混凝土试件旋转速度共同决定的，为两者的矢量和，故可获得较大的冲磨试验速度。喷嘴18喷射含沙水的速度和试件托盘10的旋转速度均可调节，且喷嘴18喷射速度可通过流量阀9无级调速，因此该试验机的冲磨试验速度可实现较大范围内的无级调速。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种喷射式混凝土冲磨试验机，包括喷射箱（12），其特征是：喷射箱（12）内设有由驱动装置驱动旋转，并用于加载试件（20）的试件托盘（10）；

喷射箱（12）内还设有至少一个喷嘴（18），喷嘴（18）通过喷射管（8）、进水管（3）与浑水泵（1）连通，浑水泵（1）的进水口位于装有含沙水的浑水箱（2）内。

2.根据权利要求1所述的一种喷射式混凝土冲磨试验机，其特征是：在试件托盘（10）上设有多个沿圆周均布的用于装载试件（20）的凹槽，在凹槽的一侧设有顶紧螺栓。

3.根据权利要求2所述的一种喷射式混凝土冲磨试验机，其特征是：所述的凹槽位于靠近试件托盘（10）边缘的位置。

4.根据权利要求1所述的一种喷射式混凝土冲磨试验机，其特征是：试件托盘（10）与传动轴（7）固定连接，传动轴（7）通过轴承（6）支承在喷射箱（12）内，电机（17）或液压马达通过联轴器（14）与传动轴（7）连接。

5.根据权利要求4所述的一种喷射式混凝土冲磨试验机，其特征是：所述的电机（17）上设有调速器（15）。

6.根据权利要求1所述的一种喷射式混凝土冲磨试验机，其特征是：所述的喷嘴（18）位于试件托盘（10）的外缘。

7.根据权利要求1所述的一种喷射式混凝土冲磨试验机，其特征是：进水管（3）与喷射管（8）连接，在喷射管（8）上设有流量计（13）和流量阀（9）。

8.根据权利要求1所述的一种喷射式混凝土冲磨试验机，其特征是：喷射箱（12）还通过排水管（4）和排气管（19）与浑水箱（2）连通。

9.根据权利要求8所述的一种喷射式混凝土冲磨试验机，其特征是：排水管（4）的进口位于喷射箱（12）的底部，排气管（19）的进口位于喷射箱（12）靠近顶部的位置。

10.根据权利要求1所述的一种喷射式混凝土冲磨试验机，其特征是：浑水箱（2）的底部还设有冷却水箱（22），冷却水箱（22）与冷却水泵连通，并形成循环。