CN105259067A - 一种冲蚀腐蚀磨损试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冲蚀腐蚀磨损试验台，包括样品控制机构和用于承装实验液体的液体腔(13)，该样品控制机构的一部分能够进入液体腔(13)内，该样品控制机构的一部分还能够固定样品(19)并改变样品(19)的空间姿态。该冲蚀腐蚀磨损试验台可以对样品所处环境进行多方面的调控，并可以对样品的空间姿态、深度、环境温度、液体流速等进行精确的在线调控。

Description

一种冲蚀腐蚀磨损试验台

技术领域

本发明涉及一种适用于在不同条件下对目标样品进行冲蚀和腐蚀磨损实验的冲蚀腐蚀磨损试验台。

背景技术

冲蚀和腐蚀导致的磨损是工作在流体环境中的工件(特别是金属工件)最主要的失效形式。例如水力发电机组的水轮机叶片和轮船螺旋桨叶片都会受到水流的高速冲击，加上水中可能含有硬质颗粒和活性离子，会导致部件表面产生各种冲蚀和腐蚀磨损，降低部件性能和寿命。为了研究各类材料在不同环境中的冲蚀和腐蚀磨损机理及相关影响因素，对应的试验台和设备必不可少。由于不同部件的工作环境差距很大，造成冲蚀和腐蚀磨损的原因也有较大差异。为了更准确地找到磨损的真正原因，试验台应该能有效地模拟各种环境。而目前常用的试验台只能完成样品在液体环境中的旋转运动，无法改变其他参数，如样品在液体中的姿态、样品的深度、环境温度、液体流速等。

发明内容

为了解决现有模拟冲蚀和腐蚀磨损机理的试验台不能改变样品在液体中空间姿态的问题，本发明提供了一种冲蚀腐蚀磨损试验台，该冲蚀腐蚀磨损试验台可以对样品所处环境进行多方面的调控，并可以对样品的空间姿态、深度、环境温度、液体流速等进行精确的在线调控。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种冲蚀腐蚀磨损试验台，包括样品控制机构和用于承装实验液体的液体腔，该样品控制机构的一部分能够进入液体腔内，该样品控制机构的一部分还能够固定样品并改变样品的空间姿态。

该样品控制机构能够使样品以一条水平线为轴转动。

该样品控制机构位于液体腔的上部，该样品控制机构包括连接杆和样品夹，连接杆的一端和样品夹的一端通过旋转小轴铰接，旋转小轴的轴线沿水平方向设置，连接杆和样品夹的连接处设有用于将连接杆和样品夹固定的螺钉。

连接杆沿水平方向设置，样品夹呈倒T型，样品夹的上端与连接杆的一端铰接，样品夹的下端设有用于安装样品的凹槽，该凹槽的侧壁设有用于固定样品的螺纹通孔，样品夹的下端为该样品控制机构的一部分。

所述冲蚀腐蚀磨损试验台包括机架和用于驱动该样品控制机构旋转的电机，该机架固定于液体腔上，电机固定于该机架。

该机架包括下支板，下支板位于液体腔的上部或上方，电机固定于下支板，电机的输出轴外固定有连轴块，该样品控制机构包括沿水平方向设置的连接杆，连接杆的另一端插接于连轴块内，连接杆能够沿连接杆轴向移动和周向转动。

所述冲蚀腐蚀磨损试验台还包括用于调整驱动该样品控制机构在竖直方向上高度的调高机构。

该机架还包括上支板和分别固定于液体腔两侧的竖支板，上支板固定于两个竖支板的上端，下支板位于两个竖支板的下部，竖支板的内侧固定有滑块导轨，下支板的两端均通过夹块与滑块导轨的滑块连接固定，下支板能够沿滑块导轨上下移动，电机外设有电机支架，电机支架与下支板固定连接，该调高机构含有气缸，气缸的缸筒与上支板固定连接，气缸的活塞杆与电机支架固定连接。

所述冲蚀腐蚀磨损试验台还包括用于控制液体腔内液体温度的温度控制单元、用于测量液体腔内液体温度的温度传感器和用于测量液体腔内液体流速的速度传感器。

所述冲蚀腐蚀磨损试验台还包括能够使液体腔内的实验液体旋转的搅拌器。

本发明的有益效果是，冲蚀腐蚀磨损试验台可以同时实现对样品的姿态控制和环境参数控制。该实验台结构简单，加工制造方便，整个实验台结构紧凑，体积小，能耗低。通过样品控制部分可以对样品的倾角进行调整，从而达到调节水流冲击样品表面角度和方向的目的。对环境温度的控制可以根据要求事先进行设置，达到精确控制温度的目的。与传统的冲蚀实验装置不同，本发明除了样品能转动激起水流外，还能利用磁力搅拌装置激起水流运动，可以模拟更复杂的水流情况。液体流动速度可以手动进行调整，模拟不同流速下样品表面受冲击的情况。样品在液面下的深度通过气缸进行调节，最终实现对工作部件所处真实环境的精确模拟。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

图1为冲蚀腐蚀磨损试验台的立体示意图。

图2为样品控制机构部位的放大示意图。

图3为液体腔内的放大示意图。

其中1.加热电阻，2.流速传感器，3.连接块，4.夹块，5.电机，6.电机支架，7.锁紧螺母，8.气缸，9.上支板，10.竖支板，11.滑块导轨，12.下支板，13.液体腔，14.搅拌器，15.连轴块，16.连接杆，17.旋转小轴，18.样品夹，19.样品，20.热电偶，21.搅拌子。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种冲蚀腐蚀磨损试验台，包括样品控制机构和用于承装实验液体的液体腔13，该样品控制机构的一部分能够进入液体腔13内，该样品控制机构的一部分还能够固定住样品19并任意改变样品19的空间姿态，如图1和图2所示。

通过样品控制部分可以对样品19在空间直角坐标系中相对应X、Y、Z三个方向的倾角进行随意调整，从而达到调节水流冲击样品表面角度和方向的目的。

在本实施例中，该样品控制机构能够使样品19以一条水平线为轴转动。具体的，该样品控制机构位于液体腔13的上部，液体腔13为上端开放下端封闭的筒形结构，该样品控制机构包括连接杆16和样品夹18，如图1和图2所示，连接杆16的右端和样品夹18的上端通过旋转小轴17铰接，旋转小轴17的轴线沿水平方向设置，且旋转小轴17的轴线与连接杆16的轴线垂直，连接杆16和样品夹18的连接处设有用于将连接杆16和样品夹18固定的螺钉。如图2所示，连接杆16的右端有凹槽，连接杆16与样品夹18通过旋转小轴17以铰链式的结构连接，当样品夹18的角度调整好后，通过连接杆16的右端的凹槽两侧的螺钉将连接杆16和样品夹18连接固定。

在本实施例中，连接杆16沿水平方向设置，样品夹18呈倒T型，样品夹18的上端与连接杆16的右端铰接，样品夹18的下端设有用于安装样品19的凹槽，该凹槽的侧壁设有用于固定样品19的螺纹通孔，样品夹18的下端为该样品控制机构的一部分。样品19可以通过螺钉固定于样品夹18的下端的凹槽，在进行试验时，样品夹18的下端和样品19将浸泡在液体腔13中实验液体中。

在本实施例中，所述冲蚀腐蚀磨损试验台包括机架和用于驱动该样品控制机构旋转的电机5，该机架固定于液体腔13上，电机5固定于该机架。该机架包括下支板12，下支板12位于液体腔13的上部或上方，电机5固定于下支板12，电机5的输出轴朝下，电机5的输出轴外固定有连轴块15，连接杆16沿水平方向设置，连接杆16的左端插接于连轴块15内，连接杆16能够沿连接杆16轴向移动和周向转动，即连接杆16可以在图2中左右移动，还能够以连接杆16的轴线为轴转动，当连接杆16的位置调整好以后，通过螺钉将连接杆16与连轴块15连接固定。从而实现了样品19在空间直角坐标系中相对应X、Y、Z三个方向的倾角和位置进行随意调整。

在本实施例中，所述冲蚀腐蚀磨损试验台还包括用于调整驱动该样品控制机构在竖直方向上高度的调高机构。该机架还包括上支板9和分别固定于液体腔13两侧的竖支板10，上支板9固定于两个竖支板10的上端，两个竖支板10的下端与液体腔13两侧的上端固定连接，下支板12位于两个竖支板10的下部，竖支板10的内侧固定有滑块导轨11，滑块导轨11与竖支板10平行且均沿竖直方向设置，滑块导轨11含有滑块和导轨，该滑块能够沿该导轨滑动，下支板12的左右两端均通过夹块4与滑块导轨11的滑块连接固定，下支板12能够沿滑块导轨11上下移动，电机5外套设有电机支架6，电机支架6呈倒U形，电机支架6的下端与下支板12固定连接，该调高机构含有气缸8，气缸8固定于上支板9的上表面，如图2所示，气缸8的缸筒与上支板9固定连接，气缸8的活塞杆与电机支架6通过螺纹固定连接，当气缸8的活塞杆伸缩时，即可使与下支板12固定连接的部件上下移动。

具体的，气缸8通过锁紧螺母7固定在上支板9上，上支板9通过螺栓与对称布置的两个竖支板10连接。气缸8末端有螺纹，通过螺纹与电机支架6连接。电机支架6与下支板12通过螺栓连接。滑块导轨11的导轨底部有孔，通过螺栓连接固定在竖支板10上。当气缸8的活塞杆运动时，将带动夹块4、电机5、电机支架6、滑块导轨11的滑块、下支板12、连轴块15、连接杆16、旋转小轴17、样品夹18和样品19一起上下运动，从而调整样品19的垂直高度。竖支板10通过连接块3与液体腔13连接。整个实验台以液体腔13为基座。液体腔13上部内用于盛放实验液体，下端内用于放置磁力搅拌器14。

在本实施例中，所述冲蚀腐蚀磨损试验台由样品控制部分和环境控制部分两部分组成，上面介绍的为样品控制部分，下面介绍环境控制部分，该环境控制部分包括用于控制液体腔13内液体温度的温度控制单元、用于测量液体腔13内液体温度的温度传感器、用于测量液体腔13内液体流速的速度传感器2、能够使液体腔13内的实验液体旋转的搅拌器14，如图3所示。该温度控制单元包括加热电阻1，该温度传感器为热电偶20，搅拌器14为磁力搅拌器，搅拌器14含有搅拌子21。加热电阻1和流速传感器2通过螺纹固定在液体腔13内。加热电阻1共有4个，均匀分布在液体腔13的四周。热电偶20通过螺纹固定在液体腔13上。搅拌子21置于液体腔13的下表面上，二者之间无连接。

下面介绍所述冲蚀腐蚀磨损试验台的使用方法。

开始测试时，将样品19置于样品夹18中，用螺钉锁紧。连接杆16，旋转小轴17，样品夹18三者构成铰链结构，因此样品夹18可以任意角度转动。连接杆16在连轴块15内也可以转动，因此样品19的空间姿态可以任意调整，让水流以需要的角度与样品19接触。当位置选定好后，在连轴块15和连接杆16的螺纹孔中拧上螺钉，最终固定样品19的姿态。此时，启动电机5或者磁力搅拌器14，或两者同时启动，驱动液体腔13内的液体流动，并对样品19表面造成冲击。流体的流动速度由流速传感器2测得，通过控制电机5转速和磁力搅拌器14功率调整。流体的温度通过加热电阻1和热电偶20控制调节。气缸8的运动可以调整样品19在液体中的深度。多种参数的调整为更精确地模拟工作部件所处环境提供了条件。从而可以模拟叶片的冲蚀和腐蚀磨损。

以上所述，仅为本发明的具体实施例，不能以其限定发明实施的范围，所以其等同组件的置换，或依本发明专利保护范围所作的等同变化与修饰，都应仍属于本专利涵盖的范畴。另外，本发明中的技术特征与技术特征之间、技术特征与技术方案之间、技术方案与技术方案之间均可以自由组合使用。

Claims (10)

1.一种冲蚀腐蚀磨损试验台，其特征在于，所述冲蚀腐蚀磨损试验台包括样品控制机构和用于承装实验液体的液体腔(13)，该样品控制机构的一部分能够进入液体腔(13)内，该样品控制机构的一部分还能够固定样品(19)并改变样品(19)的空间姿态。

2.根据权利要求1所述的冲蚀腐蚀磨损试验台，其特征在于，该样品控制机构能够使样品(19)以一条水平线为轴转动。

3.根据权利要求2所述的冲蚀腐蚀磨损试验台，其特征在于，该样品控制机构位于液体腔(13)的上部，该样品控制机构包括连接杆(16)和样品夹(18)，连接杆(16)的一端和样品夹(18)的一端通过旋转小轴(17)铰接，旋转小轴(17)的轴线沿水平方向设置，连接杆(16)和样品夹(18)的连接处设有用于将连接杆(16)和样品夹(18)固定的螺钉。

4.根据权利要求3所述的冲蚀腐蚀磨损试验台，其特征在于，连接杆(16)沿水平方向设置，样品夹(18)呈倒T型，样品夹(18)的上端与连接杆(16)的一端铰接，样品夹(18)的下端设有用于安装样品(19)的凹槽，该凹槽的侧壁设有用于固定样品(19)的螺纹通孔，样品夹(18)的下端为该样品控制机构的一部分。

5.根据权利要求1所述的冲蚀腐蚀磨损试验台，其特征在于，所述冲蚀腐蚀磨损试验台包括机架和用于驱动该样品控制机构旋转的电机(5)，该机架固定于液体腔(13)上，电机(5)固定于该机架。

6.根据权利要求5所述的冲蚀腐蚀磨损试验台，其特征在于，该机架包括下支板(12)，下支板(12)位于液体腔(13)的上部或上方，电机(5)固定于下支板(12)，电机(5)的输出轴外固定有连轴块(15)，该样品控制机构包括沿水平方向设置的连接杆(16)，连接杆(16)的另一端插接于连轴块(15)内，连接杆(16)能够沿连接杆(16)轴向移动和周向转动。

7.根据权利要求5所述的冲蚀腐蚀磨损试验台，其特征在于，所述冲蚀腐蚀磨损试验台还包括用于调整驱动该样品控制机构在竖直方向上高度的调高机构。

8.根据权利要求7所述的冲蚀腐蚀磨损试验台，其特征在于，该机架还包括上支板(9)和分别固定于液体腔(13)两侧的竖支板(10)，上支板(9)固定于两个竖支板(10)的上端，下支板(12)位于两个竖支板(10)的下部，竖支板(10)的内侧固定有滑块导轨(11)，下支板(12)的两端均通过夹块(4)与滑块导轨(11)的滑块连接固定，下支板(12)能够沿滑块导轨(11)上下移动，电机(5)外设有电机支架(6)，电机支架(6)与下支板(12)固定连接，该调高机构含有气缸(8)，气缸(8)的缸筒与上支板(9)固定连接，气缸(8)的活塞杆与电机支架(6)固定连接。

9.根据权利要求1所述的冲蚀腐蚀磨损试验台，其特征在于，所述冲蚀腐蚀磨损试验台还包括用于控制液体腔(13)内液体温度的温度控制单元、用于测量液体腔(13)内液体温度的温度传感器和用于测量液体腔(13)内液体流速的速度传感器。

10.根据权利要求1所述的冲蚀腐蚀磨损试验台，其特征在于，所述冲蚀腐蚀磨损试验台还包括能够使液体腔(13)内的实验液体旋转的搅拌器(14)。