CN109975154A - 一种阀口射流冲蚀的实时观测装置 - Google Patents

Abstract

一种阀口射流冲蚀的实时观测装置，下盖板（3）中加工沉槽，其内安装简化阀芯（4），简化阀芯（4）一端安装阀口调节凸轮（6），另一端安装平面波形弹簧（7），大密封圈（8）沿边装入下盖板（3），定位支架（9）放置于实验台面上，其上安装一对旋转支架（5），旋转支架（5）上固定上盖板（1），通过螺钉依次穿过上盖板（1）、透明板（2）、下盖板（3）及其内部组件，将其拉紧并使大密封圈（8）压缩，调节旋转支架（5）使其垂直于实验台面，将微距镜头（11）安装于高速摄像机（10）上，与透明板（2）垂直放置，并对准简化阀芯（4）。

Description

一种阀口射流冲蚀的实时观测装置

技术领域

本发明涉及液压系统中的阀口射流研究领域，尤其涉及含颗粒射流对阀口冲蚀的可视化实验技术。

背景技术

现有技术“射流冲蚀磨损试验机”（申请号201520126121.0），公开了一种适用于含沙射流对水轮机叶片进行模拟冲蚀的实验装置，该装置通过使用射流喷枪，将含沙射流喷射到实验样件上进行实验。目前关于射流冲蚀的实验装置类似于该装置，都是研究不受边界的自由射流对研究对象的冲蚀，这种情况多见于水力设备中，而液压阀口部位也是射流产生的常见部位，这种射流是具有边界约束的淹没射流，对于该种射流的冲蚀问题，相关的实验研究和实验装置寥寥无几。

工程实践表明，油液污染是影响液压阀可靠性和使用寿命的重要原因，这主要是由于液压阀具有精密结构。液压系统工作时，侵入液压系统的微小颗粒随油液侵入液压阀，当阀口较小时，在阀口后端形成射流，微小颗粒随高速射流通过阀口，这个过程持续积累，使阀口产生冲蚀磨损，破坏了液压阀对油液的控制能力，尤其对于伺服阀等高精度的液压滑阀，极易导致零偏、零漂及零位泄漏。由于阀口部位的射流速度较快，使得常规的观测方法很难准确捕捉到微小颗粒的运动情况。此外，阀口冲蚀需要经历一个长时间的累积过程，而液压系统却无法长时间在污染油液中运行，因而如何解决二者间的矛盾成为难点。

如何设计出液压阀口部位淹没射流的可视化装置，准确捕捉到阀口部位随射流高速运动的微小颗粒，揭示微小颗粒的运动特性；进行阀口冲蚀的疲劳实验，观测被冲蚀阀口部位的微观形貌，是本发明需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种阀口射流冲蚀的实时观测装置。

本发明是一种阀口射流冲蚀的实时观测装置，由上盖板1、透明板2、下盖板3、简化阀芯4、旋转支架5、阀口调节凸轮6、平面波形弹簧7、大密封圈8、定位支架9、高速摄像机10、微距镜头11组成，下盖板2中加工沉槽，其内安装简化阀芯4，简化阀芯4一端安装阀口调节凸轮6，另一端安装平面波形弹簧7，大密封圈8沿边装入下盖板3，定位支架9放置于实验台面上，其上安装一对旋转支架5，旋转支架5上固定上盖板1，通过螺钉依次穿过上盖板1、透明板2、下盖板3及其内部组件，将其拉紧并使大密封圈8压缩，调节旋转支架5使其垂直于实验台面，将微距镜头11安装于高速摄像机10上，与透明板2垂直放置，并对准简化阀芯4。

本发明的有益效果是：压力高、密封性好、调节方便，既能够实现高速拍摄，又能够实现微观测量的阀口冲蚀可视化装置。

附图说明

图1是含颗粒射流观测装置示意图；图2是下盖板和简化阀口装配图；图3是上盖板零件图，图4是旋转支架轴测图；图5是旋转支架后视图；图6是阀口冲蚀形貌观测图。

具体实施方式

如图1，图2所示，本发明是一种阀口射流冲蚀的实时观测装置，由上盖板1、透明板2、下盖板3、简化阀芯4、旋转支架5、阀口调节凸轮6、平面波形弹簧7、大密封圈8、定位支架9、高速摄像机10、微距镜头11组成，下盖板2中加工沉槽，其内安装简化阀芯4，简化阀芯4一端安装阀口调节凸轮6，另一端安装平面波形弹簧7，大密封圈8沿边装入下盖板3，定位支架9放置于实验台面上，其上安装一对旋转支架5，旋转支架5上固定上盖板1，通过螺钉依次穿过上盖板1、透明板2、下盖板3及其内部组件，将其拉紧并使大密封圈8压缩，调节旋转支架5使其垂直于实验台面，将微距镜头11安装于高速摄像机10上，与透明板2垂直放置，并对准简化阀芯4。

如图2所示，所述的下盖板3上还设置有泄油槽3a、高压流道3b、低压流道3c、密封槽3d、阀芯压力平衡槽3e、下盖板螺钉孔3f，高压流道3b流道较低压流道3c更窄，泄油槽3a一端与低压流道3c连通，并沿高压流道3b边沿布置，阀芯压力平衡槽3e开于简化阀芯4下部，接通简化阀芯4两端的压力腔，下盖板螺钉孔3f沿下盖板3的边沿均布，密封槽3d开于下盖板螺钉孔3f内测。高压流道3b流道较低压流道3c更窄，从而减小高压区受力面积，降低透明板2的受力，泄油槽3a一端与低压流道3c连通，并沿高压流道3b边沿布置，主动将高压流道2b内的油液泄漏，防止透明板2因高压变形而破裂，阀芯压力平衡槽3e开于简化阀芯4下部，接通简化阀芯4两端的压力腔，下盖板螺钉孔3f沿下盖板3的边沿均布，密封槽3d开于下盖板螺钉孔3f内测，起防止外泄漏的作用。

如图2所示，所述的简化阀芯4与阀口调节凸轮6的厚度均与下盖板3中的沉槽深度相同，当转动阀口调节凸轮6时，简化阀芯4进行轴向运动，从而确定阀口开度大小，简化阀芯4与阀口调节凸轮6的接触部位加工了相互啮合的小齿，起到防止相对滑动，固定简化阀芯4位置的作用。

如图2所示，所述的平面波形弹簧7安装在简化阀芯4右端并将其压紧在阀口调节凸轮6上，使小齿有效配合，平面波形弹簧7的厚度与下盖板3中的沉槽深度相同，平面波形弹簧7根据安装尺寸不同，由至少5个波浪形钢片，线接触对接组成，对接方式可以是焊接，也可以是粘接。

如图3所示，所述的上盖板1上还设置有加强筋板1a、可视化窗口1b、上盖板螺钉孔1c，上盖板螺钉孔1c与下盖板螺钉孔3f对应加工，当上盖板1与下盖板3对应装配后，在简化阀芯4对应部位开可视化窗口1b，从而可通过透明板2观察阀口射流冲蚀现象，在高压流道3b对应部位加布置强筋板1a。从而防止压流道3b上方的透明板2因高压变形而破裂，保证装置的安全性。

如图4、图5所示，所述的旋转支架5上还设置有支撑座5a、旋转轨道5b、定位旋钮5c、防松垫片5d、外接平台5e，支撑座5a通过在水平钢板上焊接竖直钢板形成，轨道5b呈倒U字型开于支撑座5a的竖直钢板上，并在末端开出分支轨道，定位旋钮5c穿入防松垫片5d，并穿过旋转轨道5b，通过螺纹连接于外接平台5e，旋紧定位旋钮5c可将外接平台5e固定支撑座5a竖直钢板上。

本发明通过高速摄像机10解决高速运动物体捕捉的问题，通过加装显微镜头11解决微小颗粒的观测问题；通过转动旋转支架5变换实验装置的位置，当实验装置平放时，可通过显微镜12观测冲蚀阀口的微观形貌；通过阀口调节凸轮6和平面波形弹簧7调节简化阀芯4的位置，从而调节阀口开度；上盖板1从高压流道2b上方压紧透明板2，并通过泄油槽3a主动将高压流道3b内的油液泄漏，防止透明板2因高压变形而破裂。

如图1、图4、图5、图6所示，通过调节定位旋钮5c可使固定于外接平台5e上的实验装置具有两种工作状态，定位旋钮5c处于A-a时实验装置竖直放置，便于高速摄像机10拍摄含射流中颗粒的运动状态；定位旋钮5c处于B-b时实验装置水平放置，便于显微镜12观测冲蚀后的阀口微观形貌。

为解决常规液压系统无法在颗粒污染环境下长时间工作的问题，在进行阀口冲蚀疲劳实验时，其液压动力源可采用离心泵，并将微小颗粒直接加入油箱，为使油液内的颗粒均匀混合，可在油箱上方装配叶轮进行搅拌。

当该装置的油液中不添加颗粒时，亦可通过该装置进行液压阀后射流的流动特性实验，或者进行液压阀口射流空化实验。

Claims (6)

1.一种阀口射流冲蚀的实时观测装置，由上盖板（1）、透明板（2）、下盖板（3）、简化阀芯（4）、旋转支架（5）、阀口调节凸轮（6）、平面波形弹簧（7）、大密封圈（8）、定位支架（9）、高速摄像机（10）、微距镜头（11）组成，其特征在于下盖板（3）中加工沉槽，其内安装简化阀芯（4），简化阀芯（4）一端安装阀口调节凸轮（6），另一端安装平面波形弹簧（7），大密封圈（8）沿边装入下盖板（3），定位支架（9）放置于实验台面上，其上安装一对旋转支架（5），旋转支架（5）上固定上盖板（1），通过螺钉依次穿过上盖板（1）、透明板（2）、下盖板（3）及其内部组件，将其拉紧并使大密封圈（8）压缩，调节旋转支架（5）使其垂直于实验台面，将微距镜头（11）安装于高速摄像机（10）上，与透明板（2）垂直放置，并对准简化阀芯（4）。

2.根据权利要求（1）所述的阀口射流冲蚀的实时观测装置，其特征在于所述的下盖板（3）上还设置有泄油槽（3a）、高压流道（3b）、低压流道（3c）、密封槽（3d）、阀芯压力平衡槽（3e）、下盖板螺钉孔（3f），高压流道（3b）流道较低压流道（3c）更窄，泄油槽（3a）一端与低压流道（3c）连通，并沿高压流道（3b）边沿布置，阀芯压力平衡槽（3e）开于简化阀芯（4）下部，接通简化阀芯（4）两端的压力腔，下盖板螺钉孔（3f）沿下盖板（3）的边沿均布，密封槽（3d）开于下盖板螺钉孔（3f）内测。

3.根据权利要求（1）所述的阀口射流冲蚀的实时观测装置，其特征在于所述的上盖板（1）上还设置有加强筋板（1a）、可视化窗口（1b）、上盖板螺钉孔（1c），上盖板螺钉孔（1c）与下盖板螺钉孔（3f）对应加工，当上盖板（1）与下盖板（3）对应装配后，在简化阀芯（4）对应部位开可视化窗口（1b），并在高压流道（3b）对应部位布置加强筋板（1a）。

4.根据权利要求（1）所述的阀口射流冲蚀的实时观测装置，其特征在于所述的简化阀芯（4）与阀口调节凸轮（6）厚度均与下盖板（3）中的沉槽深度相同，并且简化阀芯（4）与阀口调节凸轮（6）的接触部位加工了相互啮合的小齿。

5.根据权利要求（1）所述的阀口射流冲蚀的实时观测装置，其特征在于所述的简化阀芯（4）右端安装了平面波形弹簧（7），其厚度与下盖板（3）中的沉槽深度相同，平面波形弹簧（7）根据安装尺寸不同，由至少5个波浪形钢片，线接触对接组成，对接方式是焊接，或者是粘接。

6.根据权利要求（1）所述的阀口射流冲蚀的实时观测装置，其特征在于所述的旋转支架（5）上还设置有支撑座（5a）、旋转轨道（5b）、定位旋钮（5c）、防松垫片（5d）、外接平台（5e），支撑座（5a）通过在水平钢板上焊接竖直钢板形成，轨道（5b）呈倒U字型开于支撑座（5a）的竖直钢板上，并在末端开出分支轨道，定位旋钮（5c）穿入防松垫片（5d），并穿过旋转轨道（5b），通过螺纹连接于外接平台（5e），旋紧定位旋钮（5c）可将外接平台（5e）固定支撑座（5a）竖直钢板上。