CN209400354U - 用于研究气固冲蚀规律的实验装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了用于研究气固冲蚀规律的实验装置，适用于实验室常规使用的实验设备领域，包括：加压系统，用于提供冲蚀压力，其具有第一压力出口和第二压力出口；第一压力管路，其进口端与所述第一压力出口相连；第二压力管路，其进口端与所述第二压力出口相连；第一冲蚀发生装置，其进口端与所述第一压力管路的出口端相连；第二冲蚀发生装置，其进口端与所述第二压力管路的出口端相连；加料装置，用于向所述第一压力管路及所述第二压力管路内提供冲蚀颗粒物。通过本申请，可以同时进行弯管与试件的冲蚀实验，从而提高了实验效率。

Description

用于研究气固冲蚀规律的实验装置

技术领域

本申请涉及实验室常规使用的实验设备领域，具体涉及用于研究气固冲蚀规律的实验装置。

背景技术

在现有天然气开采过程中，常常会出现由砂砾引起的冲蚀磨损，对井筒采油树、地面集输装置造成影响，特别是在石油天然气管道集输过程中，砂砾由于受惯性和动能的影响，会不断地冲击材料表面，对管道及弯管、三通等配件设备造成了损坏，从而给行业造成了巨大的财产损失和生态环境的破坏。因此需要通过实验装置来探究管线中弯管、三通等配件的气固冲蚀规律，以达到提高生产效率和保证生产安全的目的。

现有技术下，需要采用两套实验装置分别对弯管和试件进行冲蚀实验，资金成本高。当采用一套实验装置进行冲蚀实验时，需要依次分别进行弯管和试件冲蚀实验，时间成本高、效率低。因此，非常有必要提供一种新的用于研究气固冲蚀规律的实验装置，以解决成本高和效率低等问题。

实用新型内容

为实现上述目的，本实用新型所要解决的技术问题是提供用于研究气固冲蚀规律的实验装置，以降低成本和提高效率。

本实用新型的具体技术方法可以是：

本实用新型提供用于研究气固冲蚀规律的实验装置，它可以包括：

加压系统，用于提供冲蚀压力，其具有第一压力出口和第二压力出口；

第一压力管路，其进口端与所述第一压力出口相连；

第二压力管路，其进口端与所述第二压力出口相连；

第一冲蚀发生装置，其进口端与所述第一压力管路的出口端相连；

第二冲蚀发生装置，其进口端与所述第二压力管路的出口端相连；

加料装置，用于向所述第一压力管路及所述第二压力管路内提供冲蚀颗粒物。

在一个优选的实施方式中，所述第一冲蚀发生装置，可以包括：

冲蚀喷管，其进口端与所述第一压力管路的出口端相连；

冲蚀试件，其一侧与所述冲蚀喷管的出口端相对；

所述冲蚀喷管的出口方向与所述冲蚀试件的一侧形成一定的角度。

在一个优选的实施方式中，所述第二冲蚀发生装置，可以包括：

冲蚀弯管，其进口端与所述第二压力管路的出口端相连。

在一个优选的实施方式中，所述冲蚀弯管可以包括：第一对接部和第二对接部，所述第一对接部和所述第二对接部是由所述冲蚀弯管沿轴向半剖得到的。

在一个优选的实施方式中，所述加料装置，可以包括：

给料斗；

螺旋器，其进口端与所述给料斗的出口端相连接；

电机，其与所述螺旋器相连，用于驱动所述螺旋器。

在一个优选的实施方式中，在所述加料装置的出口端设置有两个加料出口，所述加料出口分别可以与一节流装置相连。

在一个优选的实施方式中，所述第一压力管路的进口端可以与一加料装置的出口端相连接，所述第二压力管路的进口端可以与另一加料装置的出口端相连接，所述加料装置的出口端还可以与一节流装置相连，可以用于控制进入所述第一压力管路和所述第二压力管路的颗粒物量。

在一个优选的实施方式中，所述加压系统可以包括：

空气压缩机，其进口端与一气源装置相连；

压力调节阀，设置于所述空气压缩机的出口端。

在一个优选的实施方式中，所述第一压力管路和所述第一压力管路的进口端分别设置有流量计；

所述第一冲蚀发生装置和所述第二冲蚀发生装置的进口端分别设置有压力表。

在一个优选的实施方式中，所述装置还可以包括颗粒回收装置，所述颗粒回收装置，包括：

第一旋风分离器，其进口端与所述第一冲蚀发生装置的出口端相连；

第二旋风分离器，其进口端与所述第二冲蚀发生装置的出口端相连；

容器，用于收纳所述第一旋风分离器及所述第二旋风分离器排除的冲蚀颗粒物。

借由以上的技术方案，本申请的有益效果在于：本实用新型的用于研究气固冲蚀规律实验装置创新性地将第一冲蚀发生装置和第二冲蚀发生装置设置于一个实验装置中，可以同时进行弯管与试件的冲蚀实验，节约了成本，提高了实验效率，从而对提高生产效率和保证生产安全具有重要的作用。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

图1为本申请提供的用于研究气固冲蚀规律的实验装置一个实施例的结构示意图；

图2为本申请提供的用于研究气固冲蚀规律的实验装置另一个实施例的结构示意图；

图3为本申请提供的用于研究气固冲蚀规律的实验装置另一个实施例的结构示意图。

附图标记说明：

1、加压系统；11、空气压缩机；12、压力调节阀；2、第一压力管路；3、第二压力管路；4、第一冲蚀发生装置；41、冲蚀喷管；42、冲蚀试件；5、第二冲蚀发生装置；51、冲蚀弯管；52、透明弯管；6、加料装置；61、给料斗；62、螺旋器；63、电机；7、颗粒回收装置；71、第一旋风分离器；72、第二旋风分离器；73、容器；8、气源装置；9、流量计；10、压力表；13、节流装置。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本实用新型的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围内。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“进口端”、“出口端”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

如图1所示，图1是本实用新型提供的用于研究气固冲蚀规律的实验装置一个实施例的结构示意图，本实用新型提供的用于研究气固冲蚀规律的实验装置，可以包括：加压系统1、第一压力管路2、第二压力管路3、第一冲蚀发生装置4、第二冲蚀发生装置5和加料装置6；其中，所述加压系统1可以包括：空气压缩机11和压力调节阀12；所述第一冲蚀发生装置4可以包括：冲蚀喷管41和冲蚀试件42；所述第二冲蚀发生装置5可以包括：冲蚀弯管51；所述加料装置可以包括：给料斗61、螺旋器62和电机63。

在本实施方式中，所述冲蚀喷管41的材质可以是钢，也可以是其它能实现相同功能的材料。钢的型号可以用字母和/或数字表示，例如：L245N或L360N等。冲蚀喷管41的种类有多种，例如：收敛-扩散喷管、可调喷管、引射喷管或二维喷管等。冲蚀喷管41可以是前段变细的，也可以是中段变细的，也可以是后端变细的，对此不作限制。冲蚀试件42的形状可以是方的，也可以是圆的，也可以是三角的，也可以是其它不规则的形状，对此不作限制。冲蚀试件42的材质可以是纯金属，也可以是混合金属，如：钢、镉、镁等。冲蚀弯管51的材质可以是钢，也可以是其它能实现相同功能的材料，对此不作限制。钢的型号可以用字母和/或数字表示，例如：L360N或L245N等。冲蚀弯管51的形状是呈弯曲状。所述冲蚀弯管51的通径可以用数字和/或单位表示，如：25mm、2cm等，本申请对所述冲蚀弯管51的通径大小不作限制。需要特别说明的是，本申请的实施方式只是为了方便解释本申请，本领域技术人员可以根据实际需要对上述第一冲蚀发生装置4和第二冲蚀发生装置5进行合理设计，使用其它材质和形状的元件进行装置设计。例如：在满足实验实际情况下，也可以将冲蚀试件42或冲蚀弯管51换成其他材质的，或者其他形状的元件。本申请对此不作任何限制。

在一个具体的实施方式中，所述第一冲蚀发生装置4的进口端与所述第一压力管路2的出口端相连接，所述第一冲蚀发生装置4，还可以包括：冲蚀底座和玻璃罩。所述第一冲蚀发生装置4中的冲蚀试件42被活动安装在所述冲蚀底座上，可以通过调节所述冲蚀试件42与所述冲蚀底座的安装角度，以调节冲蚀喷管41的出口方向与所述冲蚀试件42之间的冲蚀角度。所述冲蚀角度可以是0度，也可以是90度，本申请对冲蚀角度不作限制。所述玻璃罩用于将所述冲蚀喷管41、冲蚀试件42和冲蚀底座进行封闭，既有利于观察冲蚀发生的情况，又可以防止颗粒物到处飞溅。所述的玻璃罩的材质可以是有机玻璃，也可以是其它具有相同功能的材料，本申请对此不作限制。

图3是本实用新型提供的用于研究气固冲蚀规律的实验装置另一个实施例的结构示意图，如图3所示。所述第二冲蚀发生装置5的进口端与所述第二压力管路3的出口端相连接，所述第二冲蚀发生装置5，还可以包括：透明弯管52。所述透明弯管52的材质可以是有机玻璃材料，也可以使其它能实现相同功能的透明材料。所述透明弯管52的形状呈弯曲状。所述透明弯管52的通径可以用数字和/或单位表示，如：25mm、2cm等，本申请对所述透明弯管52的通径大小不作限制。

在一个具体的实施方式中，所述第一冲蚀发生装置4和所述第二冲蚀发生装置5，还包括：测速装置。所述测速装置可以是PIV测速装置，也可以是其它具有相同功能的测速装置，对此不作限制。通过设定激光发射器频率等参数，使固体颗粒在流场中被照亮，相机高频率的曝光下，得到极短时间内固体颗粒的位移变化图像，再通过后台处理器对所述图像进行处理，可以得到流场中固体可以的速度。所述相机可以是CCD相机，也可以是其它能实现相同功能的摄影仪器，本申请对此不作限制。

在一个具体的实施方式中，所述冲蚀弯管51可以包括：第一对接部和第二对接部，所述第一对接部和所述第二对接部是由所述冲蚀弯管51沿轴向半剖得到的，通过将一个完整的冲蚀弯管51拆分为所述第一对接部和所述第二对接部，可以便于观察所述冲蚀弯管51的内部冲蚀情况。譬如，可以通过切割装置将一个完整的冲蚀弯管51沿侧轴线进行切开，对此不作限制。沿侧轴线分开的冲蚀弯管51进行密封连接，以保证冲蚀弯管51的气密性。譬如，可以是通过密封胶带包裹，也可以是通过螺丝进行固定密封，对此不作限制。经过密封连接后的冲蚀弯管51可以通过卡箍进行固定，所述冲蚀弯管51与第二压力管路3进行活动连接，以便调整所述冲蚀弯管51的冲蚀角度。譬如，可以是通过法兰连接的方式，对此不作限制。

在一个具体的实施方式中，如图1提供的本实用新型提供的用于研究气固冲蚀规律的实验装置一个实施例的结构示意图，所述第一压力管路2和所述第二压力管路3的进口端均分别可以与一个加料装置6的两个加料出口相连接，通过一个加料装置6同时向所述第一压力管路2和所述第二压力管路3内提供冲蚀颗粒物。所述加料装置6可以包括：给料斗61、螺旋器62和电机63，所述给料斗61的进口端用于加入冲蚀颗粒物，所述螺旋器62的进口端与所述给料斗61的出口端相连接，所述电机63与所述螺旋器62相连接，用于驱动所述螺旋器62。冲蚀颗粒物由于重力作用到达所述给料斗61的底部，然后被所述螺旋器62输送至管道中与气体混合。所述给料斗61可以是漏斗，也可以是出口端带有小孔的其它装置，对此不作限制。所述螺旋器62的转速可以由所述电机63的频率进行控制。所述电机63的频率越高，所述螺旋器62的转速越快，从而冲蚀颗粒物的流速也越大。螺旋器62的转速可以用数字和/或单位组成，例如：1.178r/min或2.136r/min等，本申请对此不作限制。电机63的种类可以有很多，例如：直流电机或交流电机等，本申请对此不作限制。电机63的型号也可以有很多种，例如：Y80M1-2、Y112M1-2或Y315L2-10等，本申请对此不作限制。电机63的频率可以用数字和/或单位表示，例如：100Hz或10KHz等，本申请对此不作限制。在所述加料装置6的出口端连接一个节流装置13，通过调节所述节流装置13的开度来控制进入管路中的冲蚀颗粒物量。在另一个具体的实施方式中，如图2提供的本实用新型提供的用于研究气固冲蚀规律的实验装置另一个实施例的结构示意图，所述第一压力管路2的进口端可以与一个加料装置6相连接，所述第二压力管路3的进口端可以与另一个加料装置6相连接。其中，所述加料装置6的出口端可以与一节流装置13相连，用于控制进入所述第一压力管路2和所述第二压力管路3的颗粒物量。

在一个具体的实施方式中，如图1所示，所述第一冲蚀发生装置4和所述第二冲蚀发生装置5的出口端分别可以与一颗粒回收装置7的两个进口端相连接，其中，所述颗粒回收装置7可以包括：第一旋风分离器71、第二旋风分离器72和容器73。其中，所述第一旋风分离器71的进口端与所述第一冲蚀发生装置4的出口端相连接，所述第二旋风分离器72的进口端与所述第二冲蚀发生装置5的出口端相连接，所述容器73，用于收纳所述第一旋风分离器71和所述第二旋风分离器72排出的冲蚀颗粒物。冲蚀颗粒物在所述第一旋风分离器71和所述第二旋风分离器72中由于离心力作用的影响，被甩向所述第一旋风分离器71和所述第二旋风分离器72的内壁，并在固体材料的重力作用下，沿所述第一旋风分离器71和所述第二旋风分离器72的内壁下落至所述颗粒回收装置7，再从所述颗粒回收装置7底部流出。所述第一旋风分离器71和所述第二旋风分离器72的种类可以有很多种，例如：高温分离器、中温分离器或低温分离器等，本申请对此不作限制。所述第一旋风分离器71和所述第二旋风分离器72的型号可以有很多种，可以用字母和/或特殊字符表示，例如：XLT/A、XLP/A或XLP/B等，本申请对此不限。在另一个具体的实施方式中，如图2提供的本实用新型提供的用于研究气固冲蚀规律的实验装置另一个实施例的结构示意图，所述第一冲蚀发生装置4的出口端可以与一颗粒回收装置7相连接，所述第二冲蚀发生装置5的出口端可以与另一颗粒回收装置7相连接，本申请对此不作限制。

在一个具体的实施方式中，所述加压系统1的所述第一压力出口与所述第二压力出口分别可以与所述第一压力管路2和所述第二压力管路3的进口端相连接。所述加压系统1可以包括：空气压缩机11和压力调节阀12。其中，所述空气压缩机11的进口端可以与一气源装置8相连接，所述压力调节阀12可以与所述空气压缩机11的出口端相连接。所述空气压缩机11的种类可以有很多种，例如：容积式压缩机、速度式压缩机、活塞式空压机、螺杆式空压机或变频式空压机等，本申请对此不作限制。所述空气压缩机11的型号可以有很多种，可以用数字和/或字母和/或文字表示，例如：FG07单相、FG55、SA110A/W或SAV18A等，本申请对此不作限制。在一个实施方式中，可以调节控制所述压力调节阀12的旋转开度来调整实验装置中的压力值。譬如：所述空气压缩机可以提供的供气压力为0.8MPa，供气量为3.4Nm³/min。在本申请中，实验装置中的管路可以是1寸管，也可以使其它规格的管，本申请对此不作限制。

在一个具体的实施方式中，所述第一压力管路2和所述第二压力管路3的进口端分别设置有流量计9，以测量管路中气体的流量。所述第一冲蚀发生装置4和所述第二冲蚀发生装置5的进口端分别设置有压力表10，以控制管路中的压力。所述流量计9可以有很多种，例如：涡街空气流量计、蒸汽流量计或电磁流量计等，本申请对此不作限制。所述压力表10也可以有很多种，例如：真空表、压力真空表、微压表、中压表或高压表等，本申请对此不作限制。所述压力表10可以用字母和/或数字表示，例如：Y100、YG100或WT06等，本申请对此不作限制。

在一个具体的实施方式中，气体经过所述加压系统1的压力调节后，分别进入所述第一压力管路2和所述第二压力管路3中，冲蚀颗粒物通过所述加料装置6分别进入所述第一压力管路2和所述第二压力管路3中，并与管路中的气体混合，得到混合物；混合物经过管路，到达所述第一冲蚀发生装置4和所述第二冲蚀发生装置5的进口端，在所述第一冲蚀发生装置4中，混合物通过所述冲蚀喷管41直接喷射到所述冲蚀试件42上，在所述第二冲蚀发生装置5中，混合物通过管路直接向所述冲蚀弯管51的内壁进行喷射；混合物从所述第一冲蚀发生装置4和所述第二冲蚀发生装置5的出口端进入所述颗粒回收装置7中，冲蚀颗粒物在所述第一旋风分离器71和所述第二旋风分离器72中由于离心力的作用被甩向器壁，并在重力作用下，到达所述颗粒回收装置7的底部，进行回收。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

通过本实用新型提供的用于研究气固冲蚀规律的实验装置，通过同时进行弯管与试件的冲蚀实验，大大提高了实验效率。此外，通过调节加压系统中的空气调节阀，可以研究在不同压力值下弯管和试件的气固冲蚀规律；通过调节加料装置出口端的节流装置，可以研究在不同含沙量下弯管和试件的气固冲蚀规律；通过调节冲蚀试件和冲蚀弯管的冲蚀角度，可以研究不同冲蚀角度下弯管和试件的气固冲蚀规律；通过调节气源装置中的气体，可以研究在不同流体下弯管和试件的气固冲蚀规律；通过更换不同冲蚀弯管的材质，可以研究在不同管材性质下弯管和试件的气固冲蚀规律。

披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。

多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。

应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照所附权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的申请主题的一部分。

Claims (10)

1.用于研究气固冲蚀规律的实验装置，其特征在于，包括：

加压系统，用于提供冲蚀压力，其具有第一压力出口和第二压力出口；

第一压力管路，其进口端与所述第一压力出口相连；

第二压力管路，其进口端与所述第二压力出口相连；

第一冲蚀发生装置，其进口端与所述第一压力管路的出口端相连；

第二冲蚀发生装置，其进口端与所述第二压力管路的出口端相连；

加料装置，用于向所述第一压力管路及所述第二压力管路内提供冲蚀颗粒物。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一冲蚀发生装置，包括：

冲蚀喷管，其进口端与所述第一压力管路的出口端相连；

冲蚀试件，其一侧与所述冲蚀喷管的出口端相对；

所述冲蚀喷管的出口方向与所述冲蚀试件的一侧形成一定的角度。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二冲蚀发生装置，包括：

冲蚀弯管，其进口端与所述第二压力管路的出口端相连。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述冲蚀弯管包括：第一对接部和第二对接部，所述第一对接部和所述第二对接部是由所述冲蚀弯管沿轴向半剖得到的。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加料装置，包括：

给料斗；

螺旋器，其进口端与所述给料斗的出口端相连接；

电机，其与所述螺旋器相连，用于驱动所述螺旋器。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述加料装置的出口端设置有两个加料出口，所述加料出口分别与一节流装置相连。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一压力管路的进口端与一加料装置的出口端相连接，所述第二压力管路的进口端与另一加料装置的出口端相连接，所述加料装置的出口端还与一节流装置相连，用于控制进入所述第一压力管路和所述第二压力管路的颗粒物量。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加压系统包括：

空气压缩机，其进口端与一气源装置相连；

压力调节阀，设置于所述空气压缩机的出口端。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一压力管路和所述第一压力管路的进口端分别设置有流量计；

所述第一冲蚀发生装置和所述第二冲蚀发生装置的进口端分别设置有压力表。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括颗粒回收装置，所述颗粒回收装置，包括：

第一旋风分离器，其进口端与所述第一冲蚀发生装置的出口端相连；

第二旋风分离器，其进口端与所述第二冲蚀发生装置的出口端相连；

容器，用于收纳所述第一旋风分离器及所述第二旋风分离器排出的冲蚀颗粒物。