CN104266923A - 一种气体射流式冲蚀磨损试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体射流式冲蚀磨损试验机，所述试验机包括压缩空气供气系统、颗粒供给系统、温湿度控制系统、测试室及除尘装置，其中，所述压缩空气供给系统包括大功率空气压缩机、油水分离器、压力控制阀、输气管道、压力计；所述颗粒供给系统包括填料料斗、调节阀、送料转轮、金属仓、传动轴、电动机；所述测试室内包括混料仓、输料管、碳化钨喷嘴、螺栓、试样托架；所述除尘装置包括除尘室，所述除尘是内装有集尘袋；所述温湿度控制系统包括温湿度记录仪、制冷制热空调、加湿器、弯管、输气管道。本发明可以实现不同的颗粒供给速度，具有冲蚀环境温度和湿度可控、操作简单、冲蚀模拟效果好等优点。

Description

一种气体射流式冲蚀磨损试验机

技术领域

本发明涉及一种气体射流式冲蚀磨损试验机，尤其涉及一种温度可控、湿度可调的气体射流式冲蚀磨损试验机，属于高速列车表面冲蚀与防护领域。

背景技术

高速列车在运行时与空气中微细粒子的碰撞，使得列车表面涂层在列车运行时长期处于微细粒子冲蚀作用下，涂层发生表面粗糙化及破坏损伤。而其运行的环境随着地区的不同和季节的变化而不同。我国南北纬度跨度大，自北而南有寒温带、中温带、暖温带、亚热带、热带等温度带，以及特殊的青藏高寒区。高铁运行所处的环境温度在-40℃和42℃之间。我国各地的湿度也存在着明显的差异，最低湿度为15％，最高湿度为90％，高铁运行所处的环境湿度在15％和90％之间。为了研究其破坏机理进而提出相应的保护措施，我们要对不同的恶劣环境的破坏情况进行模拟。目前存在的冲蚀试验装置有真空自由落体式、气流喷砂式、旋转臂式、离心加速式试验装置等，但它们大多都是在室温及实验室所处湿度情况下进行的冲蚀试验，无法模拟高铁表面材料发生冲蚀磨损的真实运行工况。

发明内容

本发明的目的是为了模拟高速列车真实运行环境下的冲蚀实验，提供一种温度可控、湿度可调的气体射流式冲蚀磨损试验装置，实现粒子速度在0-150m/s之间，温度-40℃-42℃之间，湿度在15％-90％的环境下的列车表面涂层冲蚀实验模拟。

基于上述发明目的，本发明公开的技术方案为：

一种气体射流式冲蚀磨损试验机，所述试验机包括压缩空气供气系统、颗粒供给系统、温湿度控制系统、测试室及除尘装置，其特征在于，

所述压缩空气供给系统包括大功率空气压缩机、油水分离器、压力控制阀、输气管道、压力计；

所述颗粒供给系统包括填料料斗、调节阀、送料转轮、金属仓、传动轴、电动机；

所述测试室内包括混料仓、输料管、碳化钨喷嘴、螺栓、试样托架；

所述除尘装置包括除尘室，所述除尘是内装有集尘袋；

所述温湿度控制系统包括温湿度记录仪、制冷制热空调、加湿器、弯管、输气管道。

进一步地，所述大功率空气压缩机与所述输气管道相连，所述输气管道直接通到所述测试室内的所述混料仓，所述输气管道上设有所述油水分离器、所述压力控制阀、所述压力计。

进一步地，磨粒从所述填料料斗流到所述送料转轮上，通过所述调节调节阀控制粒子落到转轮上的速度。

进一步地，所述电动机通过所述传动轴带动所述送料转轮转动，将颗粒从所述金属仓下口送入所述混料仓；所述颗粒供给系统位于控制室内。

进一步地，冲蚀实验时，颗粒通过所述输料管进入所述混料仓与进入高速气流混合形成高速喷射流通过所述喷嘴喷射到试样上，试样安装在所述试样托架上，所述试样托架通过所述螺栓与所述喷嘴固定在一起。

进一步地，所述温湿度控制装置内有所述制冷制热空调和所述加湿器，通过所述制冷制热空调向所述测试室内输入冷气或暖气来改变测试室内温度，通过所述加湿器向所述测试室内通入水蒸气来改变所述测试室内的湿度，通过所述温湿度记录仪实时监测所述测试室内的温度和湿度，当达到预定条件时关闭所述制冷制热空调和所述加湿器。

一种采用本发明的气体射流式冲蚀磨损试验机进行冲蚀磨损试验的方法，该方法包括如下步骤：

开始冲蚀试验前，先用双盘测速法测定一定气压和颗粒供给速度下气流的速度；

根据试验计划选择具有相应安装角度的所述试样托架，然后将待冲蚀试样安装到所述试样托架上，关闭所述测试室的舱门；

打开所述制冷制热空调和所述加湿器，开始调节所述测试室内的温度和湿度，当达到试验设定的温湿度并稳定后关闭所述制冷制热空调和所述加湿器；

试验时运行所述大功率空气压缩机和所述调节压力控制阀，使所述压力计显示到所需的气压值，使气体空流一段时间待气压稳定后，打开所述电动机调节电机转速和所述控制阀以控制加料速度，使颗粒以一定流速进入所述混料仓，然后与高速气流形成高速喷射流通过所述喷嘴冲击在试样上；

当冲蚀达到预定时间后关闭所述大功率空气压缩机和所述电动机及所述控制阀，停止通入气体及加料；

待试样冷却后取出冲洗干燥后称重，测定冲蚀磨损情况。

进一步地，冲蚀过程中冲蚀后的颗粒以锥形槽流入所述集尘袋内。

进一步地，冲蚀速度为0-150m/s之间。

进一步地，冲蚀角度能分别实现六种角度：15°、30°、45°、60°、75°、90°。

本发明公开的技术方案具有以下技术效果：本发明公开的冲蚀试验机的特点是可以通过调节压力控制阀使喷嘴处气体喷射速度在0-150m/s之间；通过使用具有15°、30°、45°、60°、75°、90°安放角度的试样托架，可以实现冲蚀角度为15°、30°、45°、60°、75°、90°的多角度冲蚀；通过调节电动机的转速，可以实现不同的颗粒供给速度，以满足试验需要。通过温湿度记录仪可以实时的测出测试室的温度和湿度，并可通过使用制冷制热空调和加湿器使测试室的温度和适度达到我们试验的要求，以模拟高铁真实的冲蚀环境。具有冲蚀环境温度和湿度可控、操作简单、冲蚀模拟效果好等优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是试样托架的剖视图。图2(a)为安放角度为90°的试样托架；图2(b)为安放角度为45°的试样托架。

附图1中的附图标记分别为：1为大功率空气压缩机，2为油水分离器，3为压力控制阀，4为输气弯管，5为压力计，6为调料料斗，7为调节阀，8为送料转轮，9为金属仓，10为传动轴，12为混料仓，13为输料管，14为碳化钨喷嘴，15为螺栓，16为样品托架，17为集尘袋，18为温湿度记录仪，19为制冷制热空调，20为加湿器，21为弯管，22为输气管道，23为温湿度控制装置，24为控制室，25为测试室，26为除尘室。

具体实施方式

为了更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图进行进一步的阐述。

如图1所示，气体射流式冲蚀磨损试验机包括压缩空气供气系统、颗粒供给系统、温湿度控制系统、测试室及除尘装置。

压缩空气供给系统包括大功率空气压缩机1、油水分离器2、压力控制阀3、输气管道4、压力计5。大功率空气压缩机1与输气管道4相连，输气管道4直接通到混料仓12，输气管道4上设有油水分离器2、压力控制阀3、压力计5。

颗粒供给系统包括填料料斗6、调节阀7、送料转轮8、金属仓9、传动轴10、电动机11。试验机工作时磨粒从填料料斗6流到送料转轮8上，通过调节调节阀7可以控制粒子落到转轮上的速度。电动机11通过传动轴10带动送料转轮8转动，将颗粒从金属仓9下口送入混料仓12。颗粒供给系统位于控制室24内。

测试室25内有混料仓12、输料管13、碳化钨喷嘴14、螺栓15、试样托架16。冲蚀实验时颗粒通过输料管13进入混料仓12与进入高速气流混合形成高速喷射流通过喷嘴14喷射到试样上，试样安装在试样托架16上，试样托架16通过螺栓15与喷嘴14固定在一起。

除尘装置包括除尘室26，所述除尘是26内装有集尘袋17，用于收集冲蚀后的颗粒，进而美化环境。

温湿度控制系统包括温湿度记录仪18、制冷制热空调19、加湿器20、弯管21、输气管道22。温湿度控制装置23内有制冷制热空调19和加湿器20。温湿度控制系统主要作用是调节测试室25的温湿度环境，以真实的模拟高铁的实际工况环境。通过制冷制热空调19向测试室25内输入冷气或暖气来改变测试室内温度，通过加湿器20向测试室25内通入水蒸气来改变测试室内的湿度，通过温湿度记录仪实时监测测试室25内的温度和湿度，当达到预定条件时关闭制冷制热空调19和加湿器20。

开始冲蚀试验前，先用双盘测速法测定一定气压和颗粒供给速度下气流的速度；根据试验计划选择具有相应安装角度的试样托架16，然后将待冲蚀试样安装到试样托架16上，关闭测试室25的舱门；打开制冷制热空调19和加湿器20，开始调节测试室25内的温度和湿度，当达到试验设定的温湿度并稳定后关闭制冷制热空调19和加湿器20。试验时运行大功率空气压缩机1，调节压力控制阀3，使压力计5显示到所需的气压值。使气体空流一段时间待气压稳定后，打开电动机11调节电机转速和控制阀7以控制加料速度，使颗粒以一定流速进入混料仓12，然后与高速气流形成高速喷射流通过喷嘴14冲击在试样上。冲蚀过程中冲蚀后的颗粒可以锥形槽流入集尘袋17内，从而可以美化环境。当冲蚀达到预定时间后关闭大功率空气压缩机1和电动机11及控制阀7，停止通入气体及加料。待试样冷却后取出冲洗干燥后称重，测定冲蚀磨损情况。

本冲蚀试验机可以测定材料在不同温度和湿度环境下的冲蚀行为，且冲蚀速度可实现在0—150m/s之间可调，可实现15°、30°、45°、60°、75°、90°六种冲蚀角度。与现有技术相比，其最大优势是可以测定材料在不同温度和湿度环境下的冲蚀行为，能够更真实的模拟实际工件的工作工况。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种气体射流式冲蚀磨损试验机，所述试验机包括压缩空气供气系统、颗粒供给系统、温湿度控制系统、测试室及除尘装置，其特征在于，

所述颗粒供给系统包括填料料斗、调节阀、送料转轮、金属仓、传动轴、电动机；

所述测试室内包括混料仓、输料管、碳化钨喷嘴、螺栓、试样托架；

所述温湿度控制系统包括温湿度记录仪、制冷制热空调、加湿器、弯管、输气管道。

2.根据权利要求1或2所述的试验机，其特征在于，磨粒从所述填料料斗流到所述送料转轮上，通过所述调节调节阀控制粒子落到转轮上的速度。

3.根据权利要求3所述的试验机，其特征在于，所述电动机通过所述传动轴带动所述送料转轮转动，将颗粒从所述金属仓下口送入所述混料仓；所述颗粒供给系统位于控制室内。

4.根据权利要求1所述的试验机，其特征在于，冲蚀实验时，颗粒通过所述输料管进入所述混料仓与进入高速气流混合形成高速喷射流通过所述喷嘴喷射到试样上，试样安装在所述试样托架上，所述试样托架通过所述螺栓与所述喷嘴固定在一起。

5.根据权利要求1所述的试验机，其特征在于，所述温湿度控制装置内有所述制冷制热空调和所述加湿器，通过所述制冷制热空调向所述测试室内输入冷气或暖气来改变测试室内温度，通过所述加湿器向所述测试室内通入水蒸气来改变所述测试室内的湿度，通过所述温湿度记录仪实时监测所述测试室内的温度和湿度，当达到预定条件时关闭所述制冷制热空调和所述加湿器。

6.一种采用权利要求1所述的气体射流式冲蚀磨损试验机进行冲蚀磨损试验的方法，该方法包括如下步骤：

开始冲蚀试验前，先用双盘测速法测定一定气压和颗粒供给速度下气流的速度；

根据试验计划选择具有相应安装角度的所述试样托架，然后将待冲蚀试样安装到所述试样托架上，关闭所述测试室的舱门；

打开所述制冷制热空调和所述加湿器，开始调节所述测试室内的温度和湿度，当达到试验设定的温湿度并稳定后关闭所述制冷制热空调和所述加湿器；

试验时运行所述大功率空气压缩机和所述调节压力控制阀，使所述压力计显示到所需的气压值，使气体空流一段时间待气压稳定后，打开所述电动机调节电机转速和所述控制阀以控制加料速度，使颗粒以一定流速进入所述混料仓，然后与高速气流形成高速喷射流通过所述喷嘴冲击在试样上；

当冲蚀达到预定时间后关闭所述大功率空气压缩机和所述电动机及所述控制阀，停止通入气体及加料；

待试样冷却后取出冲洗干燥后称重，测定冲蚀磨损情况。