CN209014417U - 一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置，包括文丘里管前段、文丘里管后段、汇聚式孔板、试件调节螺栓、抗空蚀试件、单头螺栓、螺母和试件位置调节孔螺栓。文丘里管前段包含法兰盘，文丘里管后段包含法兰盘和试件位置调节孔组，试件位置调节孔组包含多个试件位置调节孔。汇聚式孔板内置于文丘里管前后段接合后形成的圆柱体空腔中，文丘里管前后段法兰盘各螺栓孔重合，由各单头螺栓和螺母配合固定，试件调节螺栓穿入渐扩段的试件位置调节孔，抗空蚀试件固定在调节螺栓上。本实用新型利用汇聚式孔板加强装置内空蚀强度；通过试件调节螺栓穿入不同试件位置调节孔改变试件位置，各工况下均达到最佳空蚀实验效率，降低实验能耗。

Description

一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置

技术领域

本实用新型涉及空化技术领域，特别是涉及一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置。

背景技术

长期以来，空蚀严重影响着阀门、水泵、水轮机过流部件和轮船螺旋桨的性能和使用寿命。水轮机常因过流部件发生局部空蚀而导致效率下降，甚至危及正常运行，造成十分惊人的能源和材料损失。随着舰船、水轮机等流体机械不断向高速、大功率方向发展，空蚀问题变得更为突出。这对材料抗空蚀性提出了更高要求，抗空蚀材料研究应用成为关键。

文丘里孔板空化水洞是研究材料抗空蚀性的手段之一，由于搭载孔板开孔均布，因此形成空泡均匀分散，空化强度较低，没有较为集中的空泡溃灭区，实验周期较长，能耗较大；同时，抗空蚀性测试件在文丘里水洞中的位置不可调，无法保证在各工况下均位于空蚀集中区，实验效率较低。因此一种可形成高强度空蚀区域、测试件位置可以调节的材料抗空蚀性文丘里孔板试验装置成为本领域的技术关键之一。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置，能够加强空蚀测试区的空化强度，缩短测试周期，降低测试能耗，亦能够调节测试件在文丘里管内的相对位置，达到在各水力工况下试件均暴露于最佳空蚀试验区的效果。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：

一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置，包括喉部带有圆柱体形孔板槽的文丘里管前段1、文丘里管后段2、汇聚式孔板3、试件调节螺栓4、抗空蚀试件5、单头螺栓a6、单头螺栓b7、单头螺栓c8、单头螺栓d9、螺母a10、螺母b11、螺母c12、螺母d13、试件位置调节孔螺栓a14、试件位置调节孔螺栓b15和试件位置调节孔螺栓c16；其中文丘里管前段1包含法兰盘a101，文丘里管后段2包含法兰盘b201和试件位置调节孔组202，试件位置调节孔组202包含试件位置调节孔a2021、试件位置调节孔b2022、试件位置调节孔c2023和试件位置调节孔d2024；文丘里管前段1和文丘里管后段2接合后喉部形成凸起圆柱体形空腔，此空腔作为孔板槽，汇聚式孔板3内置于其中，表面与空腔内壁紧密贴合，文丘里管前段1法兰盘a101和文丘里管后段2法兰盘b201的各螺栓孔重合，各单头螺栓穿入后由各螺母配合固定，完成文丘里管前段1和文丘里管后段2的连接固定，试件调节螺栓4穿入文丘里管后段2渐扩段的试件位置调节孔a2021，抗空蚀试件5旋转固定于试件调节螺栓4穿入渐扩段的螺杆头部上。

所述文丘里管前段1和文丘里管后段2是由一喉部带有凸起圆柱体空腔的文丘里管段，沿圆柱体空腔侧面母线中点径向切分所得，圆柱体空腔位于喉部末端并且与渐扩段入口相连，内壁侧面母线长2cm，圆形截面直径为10cm；切分后文丘里管前段1的切分线处设置圆环形法兰盘a101，其圆环形壁面周向间隔90度角开有四个单头螺栓通孔，各单头螺栓通孔轴线与圆环形法兰轴心线间距相等；文丘里管后段2的喉部圆柱体空腔与渐扩段入口相连，沿文丘里管轴线方向，分别在距离文丘里管渐扩段入口3cm、5cm、7cm、9cm的位置处沿径向分别开有直径为1cm的试件位置调节孔a2021、试件位置调节孔b2022、试件位置调节孔c2023和试件位置调节孔d2024，各试件位置调节孔轴线与文丘里管轴线相交，自文丘里管渐扩段外壁面贯穿至内壁面截止，文丘里管后段2切分线处设置法兰盘b201，其圆环形壁面周向间隔90度角开有四个单头螺栓通孔，各单头螺栓通孔轴线与圆环形法兰轴心线间距相等，并且单头螺栓通孔轴线与试件位置调节孔轴线相交。

所述汇聚式孔板3为圆形孔板，圆形截面直径为10cm，厚度为2cm；沿圆柱体孔板轴线中心对称布置6组开孔，每组之间间隔60°，每组包含三个开孔；每组中的三个孔的开孔角度不同，距离圆柱体孔板轴线最近的开孔与其夹角为15°，距离圆柱体孔板轴线最远的开孔与其夹角为45°，介于上述两开孔之间的第三开孔与圆柱体孔板轴线夹角为30°，并且各开孔中心线的延长线交汇于一点。

所述试件调节螺栓4为六角单头螺栓，其螺杆的圆形截面直径为1cm，长度为10cm，全长度攻有与各调节孔相配合的螺纹。

所述试件调节螺栓4为六角单头螺栓，其螺杆的圆形截面直径为1cm，长度为10cm，全长度攻有与各调节孔相配合的螺纹。

所述抗空蚀试件5为长方体试件，长4cm，高4cm，宽2cm，沿其顶面几何中心竖直向下开有直径为1cm、深度为3cm的螺纹孔，可以与试件调节螺栓4螺杆顶端紧密配合连接；试件材料由具体测试材料决定。

所述汇聚式孔板3内置于文丘里管圆柱体形孔板槽中，其上各开孔中心线汇聚于文丘里管渐扩段中轴线上一点，进行空化实验时孔板后部会形成高强度空化集中区域。

所述试件调节螺栓4可以插入不同的试件位置调节孔，根据不同空化实验工况，改变其插入位置，选择各工况下空泡集中溃灭位置进行试件表面抗空蚀性试验，从而实现改变抗空蚀试件5在文丘里管扩散段位置的功能。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置，利用文丘里管中间搭载汇聚式孔板，达到形成高空泡密度和空化强度的空蚀测试区的目的，相对于常规抗空蚀性试验装置，空蚀实验周期缩短，降低测试能耗；具有调节测试件位置的功能，在不同水力工况下均可以将测试件调整放置在空蚀最剧烈的区域，改善实验效果。

附图说明

图1为本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置的第一装配图；

图2为本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置的第二装配图；

图3为本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置的第三装配图；

图4为本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置的第四装配图；

图5为本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置的第五装配图；

图6为本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置的第六装配图；

图7为本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置的第七装配图；

图8为本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置的第八装配图；

图9为本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置的第九装配图；

图10为本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置的三维视图；

图11为本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置中汇聚式孔板的三维视图；

图12为本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置中汇聚式孔板的平面视图；

图13为本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置中抗空蚀性试件的三维视图；

图14为本实用新型一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置中文丘里管前段的三维视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本实用新型的保护范围做出更为清楚明确的界定。

本实用新型为一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置，包括喉部带有圆柱体形孔板槽的文丘里管前段1、文丘里管后段2、汇聚式孔板3、试件调节螺栓4、抗空蚀试件5、单头螺栓a6、单头螺栓b7、单头螺栓c8、单头螺栓d9、螺母a10、螺母b11、螺母c12、螺母d13、试件位置调节孔螺栓a14、试件位置调节孔螺栓b15和试件位置调节孔螺栓c16。其中文丘里管前段1包含法兰盘a101，文丘里管后段2包含法兰盘b201和试件位置调节孔组202，试件位置调节孔组202包含试件位置调节孔a2021、试件位置调节孔b2022、试件位置调节孔c2023和试件位置调节孔d2024。

作为本实用新型的优选实施方式，如图1，将文丘里管后段2水平放置，各试件位置调节孔轴线竖直向上；如图2，将试件调节螺栓4顺时针旋入文丘里管后段2渐扩段的试件位置调节孔a2021，螺杆头部位置的竖直高度接近于文丘里管后段2渐扩段圆形入口的圆心高度；如图3，针对所需测试抗空蚀性的材料，将其加工成的抗空蚀试件5的内螺纹孔旋入试件调节螺栓4的螺杆头部，使二者紧密配合，抗空蚀试件5固定在调节螺栓4的螺杆头部，并且文丘里管轴线垂直于其长边和高边所在的面；如图4，将文丘里管前段1正对文丘里管后段2水平放置，法兰盘a101的各螺栓孔与法兰盘b201的各螺栓孔对齐；如图5，将汇聚式孔板3放置于文丘里管前段1喉部凸起圆柱形腔中；如图6，沿水平方向推入文丘里管前段1使其与文丘里管后段2接合形成完整文丘里管段，汇聚式孔板3的圆柱侧面与文丘里管喉部末端凸起圆柱内壁紧密贴合，垂直于水平方向，汇聚式孔板3的前后圆面外部边缘位置与喉部末端凸起圆柱形腔前后圆环内壁紧密贴合，法兰盘a101的各螺栓孔与法兰盘b201的各螺栓孔重合；如图7，将单头螺栓a6、单头螺栓b7、单头螺栓c8和单头螺栓d9分别穿入法兰盘a101与法兰盘b201重合的各螺栓孔中；如图8，将螺母a10、螺母b11、螺母c12和螺母d13分别紧密配合在单头螺栓a6、单头螺栓b7、单头螺栓c8和单头螺栓d9穿出法兰盘螺纹孔的部分；如图9，试件位置调节孔螺栓a14、试件位置调节孔螺栓b15和试件位置调节孔螺栓c16的螺杆分别正对试件位置调节孔b2022、试件位置调节孔c2023和试件位置调节孔d2024，沿图中箭头方向推入各螺栓，顺时针旋进各位置调节孔，最终达到如图10的装配效果，此时汇聚式孔板3固定于文丘里管喉部末端，抗空蚀试件5正对汇聚式孔板3的各开孔，形成整个用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置。

文丘里管前段1和文丘里管后段2是由一喉部带有凸起圆柱体空腔的文丘里管段，沿圆柱体空腔侧面母线中点径向切分所得，圆柱体空腔位于喉部末端并且与渐扩段入口相连，内壁侧面母线长2cm，圆形截面直径为10cm。如图1，文丘里管后段2的喉部圆柱体空腔与渐扩段入口相连，沿文丘里管轴线方向，分别在距离文丘里管渐扩段入口3cm、5cm、7cm、9cm的位置处沿径向分别开有直径为1cm的试件位置调节孔a2021、试件位置调节孔b2022、试件位置调节孔c2023和试件位置调节孔d2024，各试件位置调节孔轴线与文丘里管轴线相交，自文丘里管渐扩段外壁面贯穿至内壁面截止，文丘里管后段2切分线处设置法兰盘b201，其圆环形壁面周向间隔90度角开有四个单头螺栓通孔，各单头螺栓通孔轴线与圆环形法兰轴心线间距相等，并且单头螺栓通孔轴线与试件位置调节孔轴线相交。如图14，切分后文丘里管前段1的切分线处设置圆环形法兰盘a101，其圆环形壁面周向间隔90度角开有四个单头螺栓通孔，各单头螺栓通孔轴线与圆环形法兰轴心线间距相等。

如图11，汇聚式孔板3为圆形孔板，圆形截面直径为10cm，厚度为2cm；沿圆柱体孔板轴线中心对称布置6组开孔，每组之间间隔60°，每组包含三个开孔。如图12，从左至右依次为汇聚式孔板3的正视图、后视图以及沿正视图中轴线的截面剖视图，每组中的三个孔的开孔角度不同，距离圆柱体孔板轴线最近的开孔与其夹角为15°，距离圆柱体孔板轴线最远的开孔与其夹角为45°，介于上述两开孔之间的第三开孔与圆柱体孔板轴线夹角为30°，并且各开孔中心线的延长线交汇于一点。

如图13，抗空蚀试件5为长方体试件，底面长边为长方体试件的长，底面短边为长方体试件的宽，长方体试件的竖直边为长方体试件的高，长4cm，宽2cm，高4cm；沿其顶面几何中心竖直向下开有直径为1cm、深度为3cm的螺纹孔，可以与试件调节螺栓4螺杆顶端紧密配合连接；试件结构固定，材料由具体测试材料决定。

结合图3和图10，为了调整抗空蚀试件5在文丘里管渐扩段中的位置，使其在不同流动工况下均位于空蚀最剧烈的区域，应先将抗空蚀试件5旋出，取下试件后将试件调节螺栓4逆时针旋转，使得螺杆头部上移缩入试件位置调节孔a2021内，改变流动参数后观察文丘里管渐扩段空化情况，标记空化区域中灰度对比最明显的位置作为此工况下的试件测试位置，假设此位置距试件位置调节孔b2022最近，则应先逆时针旋出用于密封试件位置调节孔b2022的试件位置调节孔螺栓a14，在逆时针旋出试件调节螺栓4，将试件调节螺栓4和试件位置调节孔螺栓a14互换位置，以试件位置调节孔螺栓a14顺时针旋入试件位置调节孔a2021将其密封，以试件调节螺栓4顺时针旋入试件位置调节孔b2022，螺杆头部高度与汇聚式孔板3圆心高度相近，将抗空蚀试件5旋入试件调节螺栓4螺杆头部，使抗空蚀试件5在改变后的流动工况下进行实验时仍可以位于空蚀最剧烈的区域，缩短实验时间，减小实验耗能。

当文丘里孔板试验装置内水流量较小时，汇聚式孔板3后部空泡密集区较短，渐扩段内水流速较低，压力较高，空泡溃灭集中于距离渐扩段入口较近的位置，因此将抗空蚀试件放置于渐扩段入口较近的位置，使其暴露于空蚀最剧烈的区域，空蚀试验效率最高；当文丘里孔板试验装置内水流量较大时，汇聚式孔板3后部空泡密集区较长，渐扩段内水流速较高，压力较低，空泡溃灭集中于距离渐扩段入口较远的位置，因此将抗空蚀试件放置于渐扩段入口较远的位置，使其暴露于空蚀最剧烈的区域，空蚀试验效率最高。

综上所述，本实用新型通过文丘里管中间搭载汇聚式孔板，达到形成高空泡密度和空化强度的空蚀测试区的目的，相对于常规抗空蚀性试验装置，空蚀实验周期缩短，降低测试能耗；具有调节测试件位置的功能，在不同水力工况下均可以将测试件调整放置在空蚀最剧烈的区域，改善实验效果。

Claims (8)

1.一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置，其特征在于：包括喉部带有圆柱体形孔板槽的文丘里管前段(1)、文丘里管后段(2)、汇聚式孔板(3)、试件调节螺栓(4)、抗空蚀试件(5)、单头螺栓a(6)、单头螺栓b(7)、单头螺栓c(8)、单头螺栓d(9)、螺母a(10)、螺母b(11)、螺母c(12)、螺母d(13)、试件位置调节孔螺栓a(14)、试件位置调节孔螺栓b(15)和试件位置调节孔螺栓c(16)；其中文丘里管前段(1)包含法兰盘a(101)，文丘里管后段(2)包含法兰盘b(201)和试件位置调节孔组(202)，试件位置调节孔组(202)包含试件位置调节孔a(2021)、试件位置调节孔b(2022)、试件位置调节孔c(2023)和试件位置调节孔d(2024)；文丘里管前段(1)和文丘里管后段(2)接合后喉部形成凸起圆柱体形空腔，此空腔作为孔板槽，汇聚式孔板(3)内置于其中，表面与空腔内壁紧密贴合，文丘里管前段(1)法兰盘a(101)和文丘里管后段(2)法兰盘b(201)的各螺栓孔重合，各单头螺栓穿入后由各螺母配合固定，完成文丘里管前段(1)和文丘里管后段(2)的连接固定，试件调节螺栓(4)穿入文丘里管后段(2)渐扩段的试件位置调节孔a(2021)，抗空蚀试件(5)旋转固定于试件调节螺栓(4)穿入渐扩段的螺杆头部。

2.根据权利要求1所述的一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置，其特征在于：所述文丘里管前段(1)和文丘里管后段(2)是由一喉部带有凸起圆柱体空腔的文丘里管段，沿圆柱体空腔侧面母线中点径向切分所得，圆柱体空腔位于喉部末端并且与渐扩段入口相连，内壁侧面母线长2cm，圆形截面直径为10cm；切分后文丘里管前段(1)的切分线处设置圆环形法兰盘a(101)，其圆环形壁面周向间隔90度角开有四个单头螺栓通孔，各单头螺栓通孔轴线与圆环形法兰轴心线间距相等；文丘里管后段(2)的喉部圆柱体空腔与渐扩段入口相连，沿文丘里管轴线方向，分别在距离文丘里管渐扩段入口3cm、5cm、7cm、9cm的位置处沿径向分别开有直径为1cm的试件位置调节孔a(2021)、试件位置调节孔b(2022)、试件位置调节孔c(2023)和试件位置调节孔d(2024)，各试件位置调节孔轴线与文丘里管轴线相交，自文丘里管渐扩段外壁面贯穿至内壁面截止，文丘里管后段(2)切分线处设置法兰盘b(201)，其圆环形壁面周向间隔90度角开有四个单头螺栓通孔，各单头螺栓通孔轴线与圆环形法兰轴心线间距相等，并且单头螺栓通孔轴线与试件位置调节孔轴线相交。

3.根据权利要求1所述的一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置，其特征在于：所述汇聚式孔板(3)为圆形孔板，圆形截面直径为10cm，厚度为2cm；沿圆柱体孔板轴线中心对称布置6组开孔，每组之间间隔60°，每组包含三个开孔；每组中的三个孔的开孔角度不同，距离圆柱体孔板轴线最近的开孔与其夹角为15°，距离圆柱体孔板轴线最远的开孔与其夹角为45°，介于上述两开孔之间的第三开孔与圆柱体孔板轴线夹角为30°，并且各开孔中心线的延长线交汇于一点。

4.根据权利要求1所述的一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置，其特征在于：所述试件调节螺栓(4)为六角单头螺栓，其螺杆的圆形截面直径为1cm，长度为10cm，全长度攻有与各调节孔相配合的螺纹。

5.根据权利要求1所述的一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置，其特征在于：所述试件位置调节孔螺栓a(14)、试件位置调节孔螺栓b(15)和试件位置调节孔螺栓c(16)结构相同，为六角单头螺栓，其螺杆的圆形截面直径为1cm，长度为1cm，全长度攻有与各调节孔相配合的螺纹。

6.根据权利要求1所述的一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置，其特征在于：所述抗空蚀试件(5)为长方体试件，长4cm，高4cm，宽2cm，沿其顶面几何中心竖直向下开有直径为1cm、深度为3cm的螺纹孔，可以与试件调节螺栓(4)螺杆顶端紧密配合连接；试件材料由具体测试材料决定。

7.根据权利要求1所述的一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置，其特征在于：所述汇聚式孔板(3)内置于文丘里管圆柱体形孔板槽中，其上各开孔中心线汇聚于文丘里管渐扩段中轴线上一点，进行空化实验时孔板后部会形成高强度空化集中区域。

8.根据权利要求1所述的一种用于材料抗空蚀性测试的文丘里孔板装置，其特征在于：所述试件调节螺栓(4)可以插入不同的试件位置调节孔，根据不同空化实验工况，改变其插入位置，选择各工况下空泡集中溃灭位置进行试件表面抗空蚀性试验，从而实现改变抗空蚀试件(5)在文丘里管扩散段位置的功能。