CN104019965A - 防风沙性能试验方法及试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防风沙性能试验方法及试验装置，包括至少一个被试件，依次连接的喂沙机、搅拌风机、稳压箱、试验箱和集尘箱，所述搅拌风机的出风侧通过风道与所述稳压箱连通用以将所述喂沙机内的沙粒吹入所述稳压箱，所述被试件安装在所述试验箱内。试验方法是向被试件喷沙，将经过被试件后的沙尘收集起来并称重，将粘结在被试件上及被被试件阻挡下来的沙尘收集并称重，最后将各被试件粘结和阻挡的沙尘量与总的沙尘量比较，计算各被试件的过滤效率。本发明可以模拟各种风沙环境，解决了产品在实际应用中的防风沙性能的验证问题，对提高产品的防风沙效果提供了精确的试验数据。

Description

防风沙性能试验方法及试验装置

技术领域

本发明涉及一种沙尘试验设备和试验方法，特别涉及一种针对过滤装置进行防风沙性能试验的试验方法和试验装置。

背景技术

在外运行的轨道车辆难免会遇到风沙天气，高速行驶的车辆也必然会带动其周边的沙尘扬起，因此，在轨道车辆上的牵引风机、通风机、设备舱进气口、空调的进风口、新风口等部位都安装用于过滤沙尘的滤网、滤清器等，而且为了保证车厢内的环境，动车组车厢的侧窗、司机室的前窗和侧窗等都需要较好的密封。因此，在轨道车辆生产制造过程中，需要对上述结构件进行防风沙性能的试验，以支持产品设计，为设计提供依据和支撑，这就需要一套完整而有效的针对结构件进行防风沙性能试验的试验方法和试验装置。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种可以模拟各种风沙环境，且试验方法简单、精确的防风沙性能试验方法。

本发明的另一个主要目的在于，提供一种可以模拟各种风沙环境，且结构简单，使用方便的防风沙性能试验装置。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种防风沙性能试验方法，包括：

向被试件喷沙的步骤；

将经过被试件后的沙尘收集起来并称重的步骤；

将粘结在被试件上及被被试件阻挡下来的沙尘收集并称重的步骤；

将各被试件粘结和阻挡的沙尘量与总的沙尘量比较，计算各被试件的过滤效率的步骤。

进一步，在向被试件喷沙之前，还包括配沙的步骤，根据不同风沙地区的取样，将不同规格的沙尘颗粒按比例进行混合。

进一步，在收集沙尘的步骤中还包括将不同规格的沙尘颗粒进行分离的步骤，把经过被试件后的沙尘及被被试件阻挡的沙尘分别用不同规格标准的筛子筛出分离，分别称重，以计算被试件对不同规格沙尘的过滤效率。

进一步，通过安装在被试件前方和后方的搅拌风机及吸风风机以模拟自然空气流速，为被试件提供正常工作状态时的风速及流量。

本发明的另一个技术方案是：

一种防风沙性能试验装置，包括至少一个被试件，还包括依次连接的喂沙机、搅拌风机、稳压箱、试验箱和集尘箱，所述搅拌风机的出风侧通过风道与所述稳压箱连通用以将所述喂沙机内的沙粒吹入所述稳压箱，所述被试件安装在所述试验箱内。

进一步，在所述稳压箱的底部设置一个从底部向所述稳压箱内部吹风的混沙风机。

进一步，在所述试验箱的内部设置一个用于模拟自然空气流速的吸风风机，所述被试件安装在所述吸风风机的进风侧。

进一步，所述试验箱的进气口处具有一向上倾斜角度以引导气流以斜向下的方向进入所述试验箱内的引导部。

进一步，所述集尘箱包括箱体，在所述箱体的侧壁上设置有进风口，在所述箱体的顶壁上设置出风口，在所述进风口与出风口之间设置滤尘袋和抽尘风机，在所述滤尘袋下方的箱体的底部设置收集箱，在所述滤尘袋的一侧设置抖动电机。

进一步，所述抽尘风机为变频风机，由变频器控制。

综上内容，本发明所提供的防风沙性能试验方法及试验装置，填补了沙尘试验技术领域的空白，解决了产品在实际应用中的防风沙性能的验证问题，对提高产品的防风沙效果提供了精确的试验数据。

另外，本发明通过配沙步骤，可以模拟不同风沙地区的环境，使试验结果更加精确和真实，同时本发明通过收集、分离的步骤，实现了精确计算被试件对不同规格沙尘颗粒的过滤效率。

本发明可用于测试轨道车辆上安装有过滤装置的窗口、风机、电机、各种滤清器的防风沙性能。

附图说明

图1 是本发明结构示意图；

图2 是本发明集尘箱结构图。

如图1和图2所示，喂沙机1，搅拌风机2，稳压箱3，试验箱4，集尘箱5，第一过滤网6，第二过滤网7，风道8，支座9，混沙风机10，进气口11，吸风风机12，连接风道13，箱体14，进风口15，出风口16，滤尘袋17，抽尘风机18，收集箱19，抖动电机20，变频器21，引导部22。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1所示，一种防风沙性能试验装置，包括被试件，被试件可以是安装在轨道车辆上的带有过滤装置的窗口、风机、电机及各种滤清器等。试验装置还包括依次连接的喂沙机1、搅拌风机2、稳压箱3、试验箱4和集尘箱5，被试件的数量和安装位置可以根据不同的产品而有针对性的设置。本实施例中，选用两个被试件，分别为第一过滤网6和第二过滤网7，第一过滤网6和第二过滤网7分前后设置，沙尘经第一过滤网6过滤后再经第二过滤网7过滤。

喂沙机1可以采用现有技术中的喂沙机，由压缩空气为动力驱动沙尘，由步进电机驱动喷沙速度控制机构，步进电机通过电信号，驱动喂沙机1上的放沙盘转动速度，即圈数，进而控制喷沙量大小，实现自动喂沙。为了尽可能均匀喷沙，根据需要可以布置一套或多套喂沙机1。在喷沙之前，根据不同风沙地区的空气取样，将不同规格的沙尘颗粒按比例进行混合装入喂沙机1内，吹入稳压箱3和试验箱4内的沙尘是按比例混合后的沙尘，目的是尽量模拟当地实际的沙尘环境。

搅拌风机2的出风侧通过风道8与稳压箱3连通，搅拌风机2将喂沙机1内的沙粒吹入稳压箱3内，搅拌风机2通过支座9固定安装在地面上，搅拌风机2采用一台流量为3000m3/h的定频轴流式风机来完成，喂沙机1的喷出口直径只有3厘米，而且是用高压吹出的，搅拌风机2可以将喷沙面积扩大，有利于使进入稳压箱3内的沙尘更加均匀，解决了喷入被试件的沙尘混合不均匀、分层现象。搅拌风机2的风速可调以模拟不同气候条件下的自然风流速，搅拌风机2可以转动角度安装在支座9上，以实现左右和垂直方向上的180度范围内任意角度的喷沙，进一步真实模拟不同气候条件下的沙尘环境。

稳压箱3为大约1立方米左右的箱体，由搅拌风机2吹入的沙尘在稳压箱3内充分混合，但由于沙尘是不同规格的沙粒的混合，其中直径较大的沙粒在重力作用下，容易向下沉落，为了使沙尘颗粒混合更加均匀，本实施例中，在稳压箱3的底部再另外安装一台混沙风机10，混沙风机10采用1000m3/h的定频离心式风机，由箱体的底部向上吹风，进一步避免沙尘自由落体造成的灰尘分层、不匀等现象。

稳压箱3与试验箱4连接，试验箱4可以是为被试件专门配置的，也可以是被试件自带的试验箱4，本实施例中，是专门为测试第一过滤网6和第二过滤网7的过滤效率配置的试验箱4，作为被试件的第一过滤网6和第二过滤网7平行安装在试验箱4内。

本实施例中，在试验箱4的进气口11处具有一向上倾斜角度以引导气流以斜向下的方向进入试验箱4内的引导部22，引导部22与试验箱4的箱体之间是一体的，或也可以单独制造一个引导部22，再与试验箱4固定连接。引导部22伸入至稳压箱3的内部，引导部22具有一向试验箱4方向倾斜的角度，引导部22引导气流以斜向下的方向进入试验箱4的内部，因为大直径沙粒重量较重，会在喷射过程中自由落体，向下坠落，而重量轻的灰尘则降落速度慢，会形成分层，为了尽量减小该现象产生的沙粒不均匀度，需要形成一定的斜向下的角度。在试验时，也可以根据不同的被试件，不安装引导部22，而是将含沙的空气从稳压箱3和试验箱4连接处的进气口直接进入试验箱4内。

第一过滤网6和第二过滤网7平行安装在试验箱4的内部，第一过滤网6和第二过滤网7覆盖稳压箱3与试验箱4之间的气流通道，沙尘经第一过滤网6过滤后再经第二过滤网7过滤，一部分沙尘被第一过滤网6阻挡和粘结在第一过滤网6上，再有一部分沙尘被第二过滤网7阻挡和粘结在第二过滤网7上，其余的沙尘则经过试验箱4进入集尘箱5内。第一过滤网6和第二过滤网7可经通过固定框架安装在试验箱4内，保证所有的沙尘颗粒都通过第一过滤网6和第二过滤网7过滤。

在实际不同气候条件的环境中，会有具有一定流速的空气流经被试件，因此，由搅拌风机2模拟自然风流速向稳压箱3内喷沙，与实际环境同速度的空气流经被试件，使试验结果更加精确。对于通风机等设备，可以使用自带的风机作为动力，模拟实际工作时的流速和流量。但对于第一过滤网6和第二过滤网7等，不具有自带的风机，为了较为精确地模拟实际环境，对于不带有风机的被试件，另在试验箱4的内部设置一个吸风风机12，吸风风机12与搅拌风机2配合，模拟实际工作过程中的自然风流速和流量，第一过滤网6和第二过滤网7安装在吸风风机12的进风侧。

集尘箱5通过连接风道13与试验箱4连通，未被第一过滤网6和第二过滤网7过滤掉的沙尘经过连接风道13进入集尘箱5内。如图2所示，集尘箱5包括箱体14，在箱体14的侧壁上设置有进风口15，在箱体14的顶壁上设置出风口16，在进风口15与出风口16之间设置滤尘袋17和抽尘风机18，滤尘袋17可以采用一体式滤尘袋，也可以采用组合式空气滤清系统，在滤尘袋17下方的箱体的底部设置收集箱19，在滤尘袋17的一侧设置抖动电机20。抽尘风机18用于将试验箱4内的沙尘抽吸进集尘箱5内，一部分沙尘经过滤尘袋17时被吸附，只有直径小于8微米的沙尘经过滤尘袋17后从出风口16排入大气中。在试验完成后，可以通过集尘箱5内的抖尘电机20，把滤尘袋17上粘住的沙尘抖落到集尘箱5下的收集箱19内。抽尘风机18采用变频离心风机，通过一个变频器21控制，当滤尘袋17粘满灰尘，气流阻力增大后，风量会减小，为了保持试验风量不变，需要调整变频器频率，提高抽尘风机18的转速，增大抽尘风机18的功率，从而提高抽尘风机18的压头。

该试验装置配置一套电气控制系统，该电气控制系统提供被试件所需电源、风源以满足各种设备需求，电源为AC380±10％(V)，试验最大的风量为12000m3/h，沙尘颗粒大小不限，沙尘浓度不限。

如图1所示，下面详细描述试验方法，具体包括如下步骤：

(1)筛沙的步骤：

按试验要求把各种规格的沙尘颗粒，用标准筛子过滤、分离好，用不同的容器盛装。

(2)配沙的步骤：

根据不同风沙地区的取样，计算出样品中不同规格沙尘颗粒的比例，一般取重量比例，按照计算出的规定比例将相应规格的沙尘按重量分配好，放置在一套或多套喂沙机1中，将配好的沙尘颗粒混合均匀，尽量模拟当地的沙尘环境。

(3)安装、连接试验台各设备的步骤：

依次安装喂沙机1、搅拌风机2、风道8、稳压箱3、试验箱4、连接风道13、集尘箱5，并将第一过滤网6和第二过滤网7安装在试验箱4的内部，第一过滤网6和第二过滤网7覆盖稳压箱3与试验箱4之间的气流通道，沙尘经第一过滤网6过滤后再经第二过滤网7过滤。

(4)向被试件喷沙的步骤；

启动喂沙机1、搅拌风机2、混沙风机10、吸风风机12和抽尘风机18。

控制搅拌风机2的转速，使其模拟自然风流速，在搅拌风机2的作用下，按比例配好的沙尘颗粒被吹入稳压箱3内，此时，混沙风机10向上吹风，使进入稳压箱3内的沙尘颗粒进一步混合均匀，在吸风风机12的作用下，稳压箱3内的沙尘颗粒以车辆实际运营环境下的自然空气流动速度从试验箱4的进气口11处进入试验箱4。

一部分沙尘颗粒被第一过滤网6过滤，被过滤阻挡下来的沙尘颗粒堆集在第一过滤网6前方的试验箱4内、试验箱4的进气口11处及粘结在第一过滤网6上。再一部分沙尘颗粒被第二过滤网7过滤，被过滤阻挡下来的沙尘颗粒堆集在第二过滤网7前方的试验箱4内及粘结在第二过滤网7上，未被过滤掉的沙尘颗粒在抽尘风机18的作用下通过连接风道13进入集尘箱5内。

直径小于8微米的沙尘经过滤尘袋17后从集尘箱5的出风口16排入大气中，其它直径较大的沙尘颗粒被吸附在滤尘袋17上，最后通过抖尘电机20把滤尘袋17上粘住的沙尘抖落到集尘箱5下的收集箱19内。

(5)将经过被试件后的沙尘收集起来的步骤；

将收集箱19内的沙尘颗粒取出，并将不同规格的沙尘颗粒通过标准筛子筛出分离，分别盛放在不同的容器中，并分别称重记录重量，用以计算被试件对各种规格沙尘的过滤效率。

(6)将粘结在被试件上及被被试件阻挡下来的沙尘收集并称重的步骤；

将被第一过滤网6和第二过滤网7粘结或阻挡下来的沙尘颗粒分别清理取出，此过程要尽可能的清理干净，如被试件各部位的缝隙中、被试件的表面上粘结的沙尘颗粒都要用刷子清理干净，以保证结果分析的精确性。

将不同规格的沙尘颗粒通过标准筛子筛出分离，分别盛放在不同的容器中，并分别称重记录重量，用以计算被试件对各种规格沙尘的过滤效率。该部分可以人工操作，用一定规格的钢丝网筛子把不同的沙尘分离出来，也可以用配好各种要求的规格的筛子的自动筛沙机分离沙尘颗粒。

(7)将各被试件粘结和阻挡的沙尘量与总的沙尘量比较，计算各被试件的过滤效率的步骤：

过滤效率＝被试件过滤的沙尘总量/总沙尘量。

其中，被试件过滤的沙尘总量，以第一过滤网6为例，为粘结在第一过滤网6上及被第一过滤网6阻挡下来的沙尘颗粒的总重量。

总沙尘量，为配沙过程时按比例放置在喂沙机1中的沙尘颗粒的总重量，为了计算精确，还可以减去留在稳压箱3前段未被吹出(如留在搅拌风机2和喂沙机1内)的沙尘量。

总沙尘量，还有一种统计方法，是将所收集到的第一过滤网6、第二过滤网7、收集箱19内的沙尘重量相加，即得出总沙尘量，但因直径8微米以下的沙尘颗粒被直接排放至大气中，无法收集，总沙尘量会有一部分的损失无法计算。

对某一规格沙尘的过滤效率＝被试件过滤的该规格沙尘总量/该规格的总沙尘量。

如上所述，结合附图和实施例所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种防风沙性能试验方法，其特征在于，包括：

向被试件喷沙的步骤；

将经过被试件后的沙尘收集起来并称重的步骤；

将粘结在被试件上及被被试件阻挡下来的沙尘收集并称重的步骤；

将各被试件粘结和阻挡的沙尘量与总的沙尘量比较，计算各被试件的过滤效率的步骤。

2.根据权利要求1所述的防风沙性能试验方法，其特征在于：在向被试件喷沙之前，还包括配沙的步骤，根据不同风沙地区的取样，将不同规格的沙尘颗粒按比例进行混合。

3.根据权利要求1所述的防风沙性能试验方法，其特征在于：在收集沙尘的步骤中还包括将不同规格的沙尘颗粒进行分离的步骤，把经过被试件后的沙尘及被被试件阻挡的沙尘分别用不同规格标准的筛子筛出分离，分别称重，以计算被试件对不同规格沙尘的过滤效率。

4.根据权利要求1所述的防风沙性能试验方法，其特征在于：通过安装在被试件前方和后方的搅拌风机及吸风风机以模拟自然空气流速，为被试件提供正常工作状态时的风速及流量。

5.一种防风沙性能试验装置，包括至少一个被试件，其特征在于：还包括依次连接的喂沙机、搅拌风机、稳压箱、试验箱和集尘箱，所述搅拌风机的出风侧通过风道与所述稳压箱连通用以将所述喂沙机内的沙粒吹入所述稳压箱，所述被试件安装在所述试验箱内。

6.根据权利要求5所述的防风沙性能试验装置，其特征在于：在所述稳压箱的底部设置一个从底部向所述稳压箱内部吹风的混沙风机。

7.根据权利要求5所述的防风沙性能试验装置，其特征在于：在所述试验箱的内部设置一个用于模拟自然空气流速的吸风风机，所述被试件安装在所述吸风风机的进风侧。

8.根据权利要求5所述的防风沙性能试验装置，其特征在于：所述试验箱的进气口处具有一向上倾斜角度以引导气流以斜向下的方向进入所述试验箱内的引导部。

9.根据权利要求5所述的防风沙性能试验装置，其特征在于：所述集尘箱包括箱体，在所述箱体的侧壁上设置有进风口，在所述箱体的顶壁上设置出风口，在所述进风口与出风口之间设置滤尘袋和抽尘风机，在所述滤尘袋下方的箱体的底部设置收集箱，在所述滤尘袋的一侧设置抖动电机。

10.根据权利要求9所述的防风沙性能试验装置，其特征在于：所述抽尘风机为变频风机，由变频器控制。