CN107063910A - 一种用于测试材料抗磨损和空蚀联合作用的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于流体机械工程、多相流领域，涉及一种用于测试材料抗磨损和空蚀联合作用的装置。主要包括搅拌组合、容器、试件、连接组合装置、电机、橡胶管、恒温装置。本发明的核心装置为搅拌组合和试件为可拆卸安装在变幅杆上，容器上布置有错开相对且垂直于容器轴线的圆柱形玻璃管，玻璃管与隔层相连，恒温装置放在转盘支架上，通过橡胶软管与容器相连接，容器和恒温装置放置在连接组合装置上，连接组合装置可实现上下运动和自转，连接组合装置与电机为可拆卸连接，电机固定连接在隔音装置上。本发明提供一种可以模拟含沙水磨损和空蚀联合作用对材料表面破坏行为及过程的实验装置。

Description

一种用于测试材料抗磨损和空蚀联合作用的装置
技术领域
本发明属于流体机械工程、多相流领域，涉及一种用于测试材料抗磨损和空蚀联合作用的装置。
背景技术
我国大多数河流都有一个共同的特点-含沙量大，含沙水会对水机过流部件产生磨损和空蚀的联合磨蚀破坏，大大降低水机的效率和使用寿命。目前，超声波振动气蚀机(在试验液体中加沙)是研究材料抗磨损和空蚀联合作用常用设备之一，但在实际实验过程中面临一系列问题：实验过程中，泥沙介质会沉积在试件表面及容器底部，使得溶液中泥沙介质的浓度低于实验所要求的浓度，这会导致实验结果的不准确。此外现有的超声波振动气蚀机都配有一个外置恒温箱，通过循环水来保证容器中液体的温度不变，由于恒温箱体积较大，且要经常更换循环水，不仅增加了气蚀机的成本而且增加实验的工序。
经检索，与本发明相关的专利申请有：一种气固液三相流冲蚀试验机(公开号：CN202814822 U)，发明了一种气固液三相流冲蚀试验机，特点是可以模拟钻井过程和管道运输过程中气体、液体和固体对材料的冲蚀作用，但其结构较为复杂，且无法控制实验过程中的温度。
磨蚀试验机(公开号：CN 102854078 A)，发明了一种磨蚀试验机，特点是可以对材料的抗磨损和空蚀性能进行探究，但其在试验时，面临一些问题，例如对含沙介质浓度的调控难度较大、磨蚀试验舱的高度不能够调节、试验溶液的温度不能控制和溶液对试件表面的作用与实际作用方向不同等。
气固液三相流冲蚀试验机(公开号：CN102914480A)，发明了一种气固液三相流冲蚀试验机，特点是可以模拟钻井过程和管道运输过程中气体、液体和固体对材料的冲蚀作用，但其结构较为复杂，且无法控制实验过程中的温度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，超声波振动气蚀机(在试验液体中加沙)研究材料抗磨损和空蚀联合作用性能时，泥沙容易沉积在试件表面及容器底部，且需要经常对外置恒温箱更换循环水和清洗，且冷却系统过大，使得试验设备过于庞大，不仅增加了气蚀机的成本而且增加了实验的工序。
本发明的技术方案是：
一种用于测试材料抗磨损和空蚀联合作用的装置，包括搅拌组合、容器、试件、连接组合装置、电机、橡胶软管、恒温装置。
所述连接组合装置由转盘和连接器焊接组成，连接器为调节上下运动的装置；
所述搅拌组合可拆卸安装在变幅杆上，将试件安装在变幅杆上，将变幅杆、搅拌组合和试件整体放入容器内；
所述容器的进出口与恒温装置通过橡胶软管连通；且容器和恒温装置均放置于连接组合装置的转盘内；恒温装置采用可调节支架固定在转盘底端；
所述电机的下端固定在隔音装置上，上端与连接组合装置采用可拆卸连接；
试验过程中，连接器调节后，上下段可相互移动，使得转盘可实现上下运动；电机为可调节转速装置，试验过程中可实现转盘的上下运动和自转运动。
所述搅拌组合由一个空心圆柱和四个组合叶片组成，组合叶片包括圆柱段、竖直叶片和水平叶片，圆柱段由水平段和竖直段垂直组成，竖直叶片和水平叶片都为长方体形状，且两个叶片为垂直布置，两个之间有一段直角弯圆柱段，四个组合叶片的圆柱端焊接在空心圆柱上并均匀布置，考虑变幅杆直径D1和容器尺寸等因素，空心圆柱的尺寸参数设计为内径3D1/2、壁厚D1/2、高D1，圆柱段的尺寸参数设计为直径D1/3、水平段长度D1、竖直段长度2D1，竖直叶片和水平叶片的尺寸设计为长度D1、宽度D1/2、高度2D1，直角弯圆柱段尺寸设计为直径D1/3、水平和竖直长度为D1/2；
所述容器为圆柱形玻璃容器，内外壁面之间为空心隔层，容器根据变幅杆直径D1、搅拌组合和连接组合装置等因素，容器的尺寸参数设计为外径6D1、高度4D1、隔层厚度D1/2和玻璃厚度为D1/20。容器上布置有错开相对且垂直于容器轴线的圆柱形玻璃管，玻璃管与隔层相连，主要作用是进行水保温，玻璃管的尺寸参数设计为内径D1/4、长度D1、壁厚D1/20，上玻璃管中心线距容器底部截面3D1处，下玻璃管中心线位于底部截面D1；
所述试件为可拆卸圆柱形，考虑变幅杆尺寸、容器尺寸和搅拌组合尺寸等因素，其尺寸参数设计为直径D1，高度D1/2，通过变幅杆上带的连接装置连接在变幅杆上；
所述连接组合装置由转盘和连接器焊接组成，考虑容器尺寸、恒温装置安装等因素，转盘尺寸设计为外径10D1、高度5D1，试验过程中，连接器调节后，上下段能够相互移动，使得转盘能够实现上下运动；
所述电机为可调节转速装置，下端固定在隔音装置上，上端与连接组合装置采用可拆卸连接；
所述橡胶软管为橡胶材质的空心圆柱形软管，考虑容器上玻璃管的直径和恒温装置接口尺寸等因素，橡胶软管的尺寸参数设计为内径D1/3，壁厚D1/30；
所述恒温装置为可调节温度的电子长方体装置，恒温装置采用可调节支架固定在转盘底端，恒温装置与容器采用橡胶软管连接，连接处还设有可调节直径的密封环进行固定，与容器、橡胶软管组成一个闭合系统；
与现有技术相比，本发明具有以下优点和效果：
(1)本发明用于测试材料抗磨损和空蚀联合作用的装置，沙粒不会沉淀在试件表面及容器底部，使溶液内沙粒的浓度满足试验要求，同时会增加磨损效果；
(2)恒温装置使整个装置变得更加简单且体积更小，减少了实验成本和工序。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为搅拌组合结构图；
图3为整体结构俯视图；
附图标记说明：1-搅拌组合、2-容器、3-试件、4-连接组合、5-电机、6-橡胶软管、7-恒温装置。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做详细说明。
结合图1、2和图3，本发明所述的用于测试材料抗磨损和空蚀联合作用的装置，包括搅拌组合1，容器2等，搅拌组合2安装在变幅杆上，由一个空心圆柱和四个组合叶片组成，组合叶片包括圆柱段、竖直叶片和水平叶片，圆柱段由水平段和竖直段垂直组成，竖直叶片和水平叶片都为长方体形状，且两个叶片为垂直布置，两个之间有一段直角弯圆柱段，四个组合叶片的圆柱端焊接在空心圆柱上并均匀布置，将试件3安装在变幅杆上，将变幅杆、搅拌组合1和试件3整体放入容器2内，将恒温装置7采用可调节支架固定在转盘底端，通过橡胶软管6将容器2和恒温装置7连接起来。还应包括连接组合装置4，电机5，连接组合装置4由转盘和连接器焊接组成，连接器为可调节上下运动装置，试验过程中，连接器调节后，上下段可相互移动，使得转盘可实现上下运动，电机5为可调节转速装置，下端固定在隔音装置上，上端与连接组合装置4采用可拆卸连接，试验过程中可实现转盘的上下运动和自转运动。
具体实施过程如下：
实验时，先将试件清洗、编号、称重和记录后，安装在变幅杆上，将搅拌组合1安装在变幅杆上，并调整到适当高度，在容器2内注入需要浓度的含沙溶液，将连接组合装置4与电机5连接，恒温装置7固定在连接装置4的转盘底端，将容器2放在转盘上，在容器2的隔层内注入适当水，用橡胶软管6将容器2和恒温装置7连接起来，并采用胶带将容器2固定好，将变幅杆、搅拌组合1和试件3放入容器2内，并重新调整搅拌组合1的高度，使其满足要求进行实验，打开恒温装置7使其为实验需要温度，打开电机5和连接器，使其可以使转盘实现上下移动和自转，启动仪器进行实验，可实现实验要求。

Claims (7)

1.一种用于测试材料抗磨损和空蚀联合作用的装置，其特征在于：包括搅拌组合(1)、容器(2)、试件(3)、连接组合装置(4)、电机(5)、橡胶管(6)、恒温装置(7)，
所述连接组合装置(4)由转盘和连接器焊接组成，连接器为调节上下运动的装置；
所述搅拌组合(1)可拆卸安装在变幅杆上，将试件(3)安装在变幅杆上，将变幅杆、搅拌组合(1)和试件(3)整体放入容器(2)内；
所述容器(2)的进出口与恒温装置(7)通过橡胶软管(6)连通；且容器(2)和恒温装置(7)均放置于连接组合装置(4)的转盘内；恒温装置(7)采用可调节支架固定在转盘底端；
所述电机(5)的下端固定在隔音装置上，上端与连接组合装置(4)采用可拆卸连接；
试验过程中，连接器调节后，上下段可相互移动，使得转盘可实现上下运动；电机(5)为可调节转速装置，试验过程中可实现转盘的上下运动和自转运动。
2.根据权利要求1所述用于测试材料抗磨损和空蚀联合作用的装置，其特征在于：所述搅拌组合(1)由一个空心圆柱和四个组合叶片组成，组合叶片包括圆柱段、竖直叶片和水平叶片，圆柱段由水平段和竖直段垂直组成，竖直叶片和水平叶片都为长方体形状，且两个叶片为垂直布置，两个之间有一段直角弯圆柱段，四个组合叶片的圆柱端焊接在空心圆柱上并均匀布置；所述变幅杆的直径为D1，空心圆柱的尺寸参数设计为内径D1、壁厚D1/2、高D1，圆柱段的尺寸参数设计为直径D1/3、水平段长度D1、竖直段长度2D1，竖直叶片和水平叶片的尺寸设计为长度D1、宽度D1/2、高度2D1，直角弯圆柱段尺寸设计为直径D1/3、水平和竖直长度为D1/2。
3.根据权利要求1或2所述用于测试材料抗磨损和空蚀联合作用的装置，其特征在于：所述容器(1)为圆柱形玻璃容器，内外壁面之间为空心隔层，容器(1)的尺寸参数设计为外径6D1、高度4D1、隔层厚度D1/2和玻璃厚度为D1/20；容器(1)上布置有错开相对且垂直于容器轴线的圆柱形玻璃管，玻璃管的尺寸参数设计为内径D1/4、长度D1、壁厚D1/20，上玻璃管中心线距容器底部截面3D1处，下玻璃管中心线位于底部截面D1。
4.根据权利要求1或2所述用于测试材料抗磨损和空蚀联合作用的装置，其特征在于：所述试件(3)为可拆卸圆柱形，尺寸参数设计为直径D1，高度D1/2。
5.根据权利要求1或2所述用于测试材料抗磨损和空蚀联合作用的装置，其特征在于：所述连接组合装置(4)由转盘和连接器焊接组成，转盘尺寸设计为外径10D1、高度5D1。
6.根据权利要求1或2所述用于测试材料抗磨损和空蚀联合作用的装置，其特征在于：所述橡胶软管(6)为橡胶材质的空心圆柱形软管，尺寸参数设计为内径D1/3，壁厚D1/30。
7.根据权利要求1所述用于测试材料抗磨损和空蚀联合作用的装置，其特征在于：所述恒温装置(7)为可调节温度的电子长方体装置，恒温装置(7)与容器(2)采用橡胶软管(6)连接，连接处还设有可调节直径的密封环进行固定，与容器(2)、橡胶软管(6)组成一个闭合系统。
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