CN107991357A - 双旋转圆盘反向冲刷腐蚀试验机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及领冲刷腐蚀试验设备技术领域，尤其涉及一种双旋转圆盘反向冲刷腐蚀试验机，通过单排行星齿轮机构设计实现上下两个圆盘的反向转动，有效减少了溶液随旋转试件一起运动，提高试件与溶液的相对速度，增强了冲刷的实际效果；单排行星齿轮机构设计可使两个圆盘以不同转速转动，故一次实验可获得两组流速不同的实验数据，从而大大的缩短试验周期。
Description
技术领域
本发明涉及领冲刷腐蚀试验设备技术领域，尤其涉及一种双旋转圆盘反向冲刷腐蚀试验机。
背景技术
冲刷腐蚀广泛的存在于石油管道运输过程中，经常会引起金属管材的流失，甚至设备失效，给生产带来了诸多安全隐患，同时也造成了严重的经济损失，然而对于冲刷腐蚀规律以及产生的机理我们知之甚少，因此加强冲刷腐蚀的研究工作，揭示其冲刷腐蚀的机理和影响因素，对冲刷腐蚀的防护和保障管道输送过程中的安全性，减少环境污染，提高经济效益具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：为了针对石油管道运输过程中所发生的冲刷腐蚀行为，提供一种双旋转圆盘反向冲刷腐蚀试验机，能够模拟管输过程中，多相流流经金属管道后，对金属管道的冲刷腐蚀行为，并实时记录工作表面的腐蚀反应，可用于指导类似管道及设备的选材和设计。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双旋转圆盘反向冲刷腐蚀试验机，包括用于盛放浆料的罐体、罐体密封盖、主轴、套筒转轴、太阳轮、行星架、行星轮、齿圈、上圆盘和下圆盘，所述罐体密封盖密封设置在罐体上，主轴贯穿罐体密封盖，主轴下端位于罐体内，上圆盘和下圆盘相互平行且上下同心设置，下圆盘和主轴下端固定连接，上圆盘和套筒转轴下端固定连接，太阳轮固定套装在主轴上，行星轮设置在行星架上，行星轮和太阳轮相啮合，齿圈套装在太阳轮和行星轮外，且行星轮和齿圈内圈相啮合，套筒转轴固定套装在齿圈上，主轴上端连接有驱动机构，上圆盘和下圆盘的外周上均设置有试样夹紧机构，罐体上还设置有温度控制系统和电化学测试系统，罐体的底部还设置有加热装置。本发明通过单排行星齿轮机构设计实现上下两个圆盘的反向转动，有效减少了溶液随旋转试件一起运动，提高试件与溶液的相对速度，增强了冲刷的实际效果；单排行星齿轮机构设计可使两个圆盘以不同转速转动，故一次实验可获得两组流速不同的实验数据，从而大大的缩短试验周期。
为了能够测试不同转速的试验数据，所述齿圈内圈的齿数太阳轮齿数的2-5倍，优选为3倍。
进一步，为了安装试样，所述上圆盘和下圆盘的表面外周都均匀开设有安装槽(优选每个圆盘周向均匀安装4个)，安装槽上密封设置有试样密封盖，上圆盘和下圆盘的外周设置有窗口，窗口和对应的安装槽相连通，安装槽内还设置有铜柱弹簧，铜柱弹簧通过引线和电化学测试系统相连接。
为了便于测量信息和调整转速，所述套筒转轴上设有转速传感器，罐体上设有温度传感器，转速传感器与温度传感器可将试样转速信息以及罐体内浆液温度信息反映在控制器柜的显示器上。
为了提高试验效率，下圆盘下方设有搅拌叶轮。
本发明的有益效果是，本发明的双旋转圆盘反向冲刷腐蚀试验机，采用单排行星齿轮机构，可实现两个圆盘以不同转速反向转动，有效减少了溶液随旋转试件一起运动，提高试件与溶液的相对速度，且一次性获得两组不同速度的实验数据，缩短了实验时间。整个装置结构简单，体积小，实验成本低，自动化水平高。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发的结构示意图。
图2是本发明中试样夹具的示意图。
图3为本发明中行星齿轮机构的示意图。
图4为本发明中行星齿轮机构的侧视图。
图中：101、带轮；102、齿圈；103、行星架；104、电化学元件；105、转速传感器；106、主轴；107、套筒转轴；108、参比电极；109、饱和甘汞电极；110、辅助电极；111、鲁金毛细管；112、铂电极；113、内螺纹；114、试样；115、弹簧-铜柱；116-1、上圆盘；116-2、下圆盘；117、加热器；118、搅拌叶轮；119、高速轴承；120、热带偶；121、浆料；122、罐体；123、冷却系统；124温控传感器、；125、罐体密封盖；126、控制器；127、电机；128、电化学工作站；
201、试样盘；202、内螺纹；203、试样密封盖；204、试样；205、窗口；
106、主轴；302、太阳轮；303、行星架；304、行星轮；305、齿圈；306、套筒转轴。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，是本发明最优实施例，一种双旋转圆盘反向冲刷腐蚀试验机，包括用于盛放浆料的罐体122、罐体密封盖125、主轴106、套筒转轴107、太阳轮302、行星架303、行星轮304、齿圈305、上圆盘116-1和下圆盘116-2，罐体密封盖125密封设置在罐体122上，主轴106贯穿罐体密封盖125，主轴106下端位于罐体122内，上圆盘116-1和下圆盘116-2相互平行且上下同心设置，下圆盘116-2和主轴106下端固定连接，上圆盘116-1和套筒转轴107下端固定连接，太阳轮302固定套装在主轴106上，行星轮304设置在行星架303上，行星轮304和太阳轮302相啮合，齿圈305套装在太阳轮302和行星轮304外，且行星轮304和齿圈305内圈相啮合，套筒转轴107固定套装在齿圈305上，主轴106上端连接有驱动机构，上圆盘116-1和下圆盘116-2的外周上均设置有试样夹紧机构，罐体122上还设置有温度控制系统和电化学测试系统，罐体122的底部还设置有加热装置，加热装置包括罐体122底部设置的加热器117、热电偶120，罐体122为双层结构，双层之间设有的冷却系统，通过温控传感器124可以在控制器的显示器126实时显示罐体122内浆料121的温度，并通过控制器124调节浆料121温度。齿圈305内圈的齿数太阳轮302齿数的2-5倍。
驱动机构包括电机127和带轮101，电机127通过带轮101带动主轴106转动，固定在主轴106下端的下圆盘116-2以与主轴106相同的转速转动；主轴103联动行星齿轮机构中的太阳轮302；以行星架303为定轴，太阳轮302带动行星轮304转动，进而带动齿圈305的转动；而齿圈305内嵌在套筒转轴306上，固定在套筒转轴下端的上圆盘116-1以与齿圈305相同的转速转动，齿圈305优选为太阳轮302齿数的3倍，传动比a＝3，所以下圆盘转速116-2是上圆盘116-1转速的3倍。
主轴106与套筒转轴107结合方式，如图1所示，主轴106上端通过行星齿轮(如图3和4所示)与中空结构的套筒转轴107上端结合，而两者的下端则通过高速轴承119相结合。
套筒转轴107上部设有转速感应器105，将试样的转速信号显示在控制器124，并通过控制器124调节电机127的转速，进而控制试样的转速。
下圆盘116-2下方设有搅拌叶轮118，如图1所示，主轴106和下圆盘116-2固定一起，再与搅拌叶轮118连接；搅拌叶轮118与下圆盘116-2一起转动，从而对浆料罐122内的浆料121进行搅拌。
试样装夹系统，如图1所示，上圆盘116-1和下圆盘116-2的表面外周都均匀开设有4个对称的安装槽，安装槽上密封设置有试样密封盖203，上圆盘116-1和下圆盘116-2的外周设置有窗口205，窗口205和对应的安装槽相连通，安装槽内还设置有铜柱弹簧115，铜柱弹簧115通过引线和电化学测试系统相连接(套筒装置107上部的电化学元件104连接)，试样的电化学信号通过电化学元件导入到电化学工作站128中。如图2所示，试样密封盖203边缘设置3个呈120°角的内螺纹202对密封盖进行密封。
电化学测试系统包括试样夹后侧设有铜柱-弹簧115、套筒转轴107上部的电化学元件104、参比电极108以及辅助电极110；参比电极的盐桥设有6个分布均匀的鲁金毛细管探头111，探头通过乳胶管与三通管连在一起，再与参比电极相连接；辅助电极的四周设置对称分布的6个铂电极112。
套筒转轴107上设有转速传感器105，罐体122上设有温度传感器124，转速传感器105与温度传感器124可将试样转速信息以及罐体122内浆液温度信息反映在控制器柜的显示器上。
实验过程如下：
(1)分别在上圆盘116-1和下圆盘116-2的试样夹上安装试样，将试样密封盖203盖在试样204上方的试样盘201上，依次将螺栓固定在内螺纹202上；
(2)将配制好的浓度为3.5％NaCl溶液放入到罐体122中，然后再加入称好的粒径为20～35为石英砂，石英砂浓度为3％；
(3)启动控制器126开关，完成系统自检，控制器126与各个传感器有效连接；
(4)设定电机127的转速为1000rpm，罐体122的温度35℃；
(5)将电化学元件104、参比电极108及辅助电极110分别与电化学工作站128接口连接；
(6)观察控制器126，使电机转速控制在1000rpm，浆料温度稳定在35℃；
(7)设置试验周期为12小时，在电化学工作站128上记录下试验刚开始时、4小时时、8小时时及12小时时的试验工作表面的腐蚀情况；
(8)达到设定实验周期后关闭控制器开关，取样后处理浆液，清理装置。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种双旋转圆盘反向冲刷腐蚀试验机，其特征在于：包括用于盛放浆料的罐体(122)、罐体密封盖(125)、主轴(106)、套筒转轴(107)、太阳轮(302)、行星架(303)、行星轮(304)、齿圈(305)、上圆盘(116-1)和下圆盘(116-2)，所述罐体密封盖(125)密封设置在罐体(122)上，主轴(106)贯穿罐体密封盖(125)，主轴(106)下端位于罐体(122)内，上圆盘(116-1)和下圆盘(116-2)相互平行且上下同心设置，下圆盘(116-2)和主轴(106)下端固定连接，上圆盘(116-1)和套筒转轴(107)下端固定连接，
太阳轮(302)固定套装在主轴(106)上，行星轮(304)设置在行星架(303)上，行星轮(304)和太阳轮(302)相啮合，齿圈(305)套装在太阳轮(302)和行星轮(304)外，且行星轮(304)和齿圈(305)内圈相啮合，套筒转轴(107)固定套装在齿圈(305)上，
主轴(106)上端连接有驱动机构，上圆盘(116-1)和下圆盘(116-2)的外周上均设置有试样夹紧机构，
罐体(122)上还设置有温度控制系统和电化学测试系统，罐体(122)的底部还设置有加热装置。
2.如权利要求1所述的双旋转圆盘反向冲刷腐蚀试验机，其特征在于：所述齿圈(305)内圈的齿数太阳轮(302)齿数的2-5倍。
3.如权利要求1所述的双旋转圆盘反向冲刷腐蚀试验机，其特征在于：所述上圆盘(116-1)和下圆盘(116-2)的表面外周都均匀开设有安装槽，安装槽上密封设置有试样密封盖(203)，上圆盘(116-1)和下圆盘(116-2)的外周设置有窗口(205)，窗口(205)和对应的安装槽相连通，安装槽内还设置有铜柱弹簧(115)，铜柱弹簧(115)通过引线和电化学测试系统相连接。
4.如权利要求1所述的双旋转圆盘反向冲刷腐蚀试验机，其特征在于：所述套筒转轴(107)上设有转速传感器(105)，罐体(122)上设有温度传感器(124)，转速传感器(105)与温度传感器(124)可将试样转速信息以及罐体(122)内浆液温度信息反映在控制器柜的显示器上。
5.如权利要求1所述的双旋转圆盘反向冲刷腐蚀试验机，其特征在于：所述下圆盘(116-2)下方设有搅拌叶轮(118)。
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