RU99170U1 - Устройство для измерения параметров струеобразующих элементов - Google Patents

Abstract

1. Устройство для измерения параметров струеобразующих элементов, содержащее испытательную камеру со смотровыми окнами, измеритель давления, высоконапорный насос, связанный через соответствующий трубопровод с испытательной камерой, регулируемые вентили, установленные на трубопроводах, а также блок управления и измерения с манометрами, при этом в испытательной камере расположен блок кавитации, в который входят струеобразующие элементы, установленные на держателе, и воспринимающий струйный поток элемент, связанный с измерителем давления, отличающееся тем, что держатель блока кавитации со струеобразующими элементами расположен по центральной оси испытательной камеры, причем измеритель давления выполнен в виде электронного датчика, смонтированного на испытательной камере, а блок управления и измерения содержит виброанализатор, связанный с испытательной камерой, с обеспечением возможности определения диапазона пульсации гидродинамического давления, и датчик измерения температуры среды. ! 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления и измерения смонтирован с испытательной камерой на одной раме с колесами с обеспечением возможности их перемещения. ! 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что одно из смотровых окон испытательной камеры выполнено быстросъемным с обеспечением возможности замены струеобразующих элементов. ! 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измеритель давления содержит радиопередатчик, связанный посредством электромагнитной связи с радиоприемником, установленным в блоке управления и измерения, причем радиоприемник выполнен с цифровым индикатором. ! 5. Устройство

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, служит для определения геометрических, физических и эрозионных параметров струеобразующих элементов, например, при настройке и паспортизации сопловых насадок и кавитаторов (возбудителей кавитации) и может быть использована в промышленности при изготовлении струеобразующих элементов для создания струйных открытых и затопленных потоков, воздействующих на различный материал с целью его разрушения или удаления.

Известен гидродинамический стенд для определения параметров струйного потока [1], истекающего из возбудителя кавитации, содержащий испытательную камеру со смотровыми окнами, измерителем давления и регулируемым вентилем слива жидкости, в верхней крышке этой камеры установлен снабженный устройством вертикального перемещения держатель возбудителя кавитации, соединенный с высоконапорным насосом, в нижней крышке размещена на поршне грузопоршневого манометра площадка для установки на ней преграды.

Это устройство не обеспечивает комплексного исследования и испытания струеобразующих элементов для паспортизации, проверки качества изготовления сопловых насадок и возбудителей кавитации, для изучения и определения оптимальных режимных параметров образуемых ими струйных потоков.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является известное устройство для измерения параметров струеобразующих элементов [2] - гидродинамический стенд, содержащий испытательную камеру со смотровыми окнами, измерителем давления и регулируемым вентилем слива жидкости, в верхней крышке этой камеры установлен снабженный устройством вертикального перемещения держатель возбудителя кавитации, соединенный с высоконапорным насосом, в нижней крышке размещена на поршне грузопоршневого манометра площадка для установки на ней преграды, отличающийся тем, что держатель возбудителя кавитации выполнен в виде успокоителя потока жидкости, представляющего собой камеру создания входного давления с лабиринтной системой подводящих и отводящей трубок, закрепленных в перфорированных и/или сетчатых перегородках, площадка для установки преграды снабжена, по крайней мере, двумя гнездами для установки сменных преград и выполнена с возможностью ее вращения вокруг оси поршня до поочередного совпадения оси каждого гнезда с осью возбудителя кавитации.

Недостатками известного технического решения являются:

- необходимость производить полную разборку одного из смотровых окон для смены испытываемого возбудителя кавитации,

- большие затраты времени для перемещения держателя возбудителя кавитации относительно преграды для измерения силы давления струйного потока на преграду;

- необходимость проведения дополнительных расчетов по формулам, и невозможность непосредственно фиксировать силу давления на датчике для замера силового давления струйного потока на преграду;

- конструкция испытательной камеры является громоздкой и не позволяет быстро перемещать ее при необходимости в другое место;

- отсутствие датчиков измерения температуры и вибрации, что не обеспечивает возможность определения, настройки и фиксации изменения геометриических, физических и эрозионных процессов, а именно диапазона пульсации давления, температуры, изменения шума, выноса материала при эрозионном разрушении в процессах струйного истечения из возбудителей кавитации.

Основными задачами, на решение которых направлено предлагаемое техническое решение, являются следующие:

- повышение точности фиксации струеобразующих элементов и центра преграды по центральной оси испытательной камеры, что является непременным условием точности замера силового давления струйного потока на преграду;

- снижение времени затрачиваемого на смену возбудителя кавитации в испытательной камере, что позволяет паспортизовать в течении рабочей смены большее количество возбудителей кавитации и повысить эффективность работы устройства;

- возможность быстрого перемещения всего устройства непосредственно на реальный объект, использующий возбудители кавитации в гидрокавитационных вибраторах, что позволяет повысить эффективность работы бригад по очистке нефтегазовых и водоносных скважин;

- непосредственное измерение силового воздействия струйного потока электронными датчиками и фиксации показания на электронном табло без какого либо пересчета, что позволяет увеличить точность измерений и, тем самым, повысить эффективность использования возбудителей кавитации для эрозионного разрушения материалов.

Технический результат, заключающийся в расширении эксплуатационных возможностей, достигается в предлагаемом устройстве для измерения параметров струеобразующих элементов, содержащем испытательную камеру со смотровыми окнами, измеритель давления, высоконапорный насос, связанный через соответствующий трубопровод с испытательной камерой, регулируемые вентили, установленные на трубопроводах, а также блок управления и измерения с манометрами, при этом в испытательной камере расположен блок кавитации, в который входят струеобразующие элементы, установленные на держателе, и воспринимающий струйный поток элемент, связанный с измерителем давления, тем, что держатель блок кавитации со струеобразующими элементами расположен по центральной оси испытательной камеры, причем измеритель давления выполнен в виде электронного датчика, смонтированного на испытательной камере, а блок управления и измерения содержит виброанализатор, связанный с испытательной камерой, с обеспечением возможности определения диапазона пульсации гидродинамического давления, и датчик измерения температуры среды.

Вместе с тем, технический результат достигается тем, что блок управления и измерения смонтирован с испытательной камерой на одной раме с колесами с обеспечением возможности их перемещения и тем, что одно из смотровых окон испытательной камеры выполнено быстросъемным с обеспечением возможности замены струеобразующих элементов.

Кроме того, технический результат достигается тем, что измеритель давления содержит радиопередатчик, связанный посредством электромагнитной связи с радиоприемником, установленным в блоке управления и измерения, причем радиоприемник выполнен с цифровым индикатором.

Для визуальной фиксации процессов, происходящих в испытательной камере, устройство дополнительно содержит узел крепления фотосъемочной аппаратуры, установленный на одном из смотровых окон испытательной камеры.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена функциональная схема устройства.

Устройство содержит испытательную камеру 1 с четырьмя смотровыми окнами 2. В испытательной камере расположен блок 3 кавитации, в который входят со струеобразующие элементы, установленные на держателе (на чертеже не показаны), элемент 4, воспринимающий струйный поток и связанный с измерителем 5 давления, высоконапорный насос 6, связанный через соответствующий трубопровод 7 с испытательной камерой 1, регулируемые вентили 8 и 9, установленные на трубопроводах 10 и 11, а также блок 12 управления и измерения с манометрами 13, 14 и 15.

Держатель блока 3 кавитации со струеобразующими элементами расположен по центральной оси испытательной камеры 1.

Измеритель 5 давления выполнен в виде электронного датчика, смонтированного на испытательной камере 1. Блок 12 управления и измерения содержит виброанализатор 16, связанный с испытательной камерой 1 с обеспечением возможности определения диапазона пульсации гидродинамического давления. В блоке 12 имеются также датчик 17 измерения температуры среды и смотровое окно 18.

Блок 12 управления и измерения смонтирован с испытательной камерой 1 на одной раме с колесами с обеспечением возможности их перемещения.

Одно из смотровых окон 2 испытательной камеры 1 выполнено быстросъемным с обеспечением возможности замены струеобразующих элементов в блоке 3 кавитации.

Измеритель 5 давления содержит радиопередатчик (на чертеже не показан), связанный посредством электромагнитной связи с радиоприемником 19, установленным в блоке 12 управления и измерения, причем радиоприемник 19 выполнен с цифровым индикатором.

Устройство содержит также узел 20 крепления фотосъемочной аппаратуры, установленный на одном из смотровых окон 2 испытательной камеры 1.

Таким образом, устройство выполнено с расширенными эксплуатационными возможностями, при этом функциональные блоки расположены на одной платформе с возможностью их перемещения.

Окна испытательной камеры 1 служат для визуального наблюдения и видеосъемки, для подсветки внутреннего пространства камеры 1, для трубопроводов, для быстрой смены струеобразующих элементов (возбудителей кавитации) и монтажных работ внутри камеры 1.

На передней панели блока 12 управления и измерения, смонтированного на раме тележки, имеющей колеса (не показаны), расположены измерительные приборы, а с задней стороны подведены магистральные трубопроводы и электрические кабели к этим приборам.

Монтаж испытательной камеры 1 и блока 12 на единой раме тележки с колесами позволяет легко перемещать предлагаемое устройство и перевозить его транспортным средством на объекты, использующие струеобразующие элементы с возбудителями кавитации и сопловыми насадками.

Конструкция блока 3 кавитации выполнена с возможностью фиксации его центральной оси строго параллельно относительно центральной оси камеры 1 и центра воспринимающего струйный поток элемента 4 (преграды), связанного с измерителем 5 давления.

Конструкция испытательной камеры 1 позволяет быстро производить демонтаж и перенастройку камеры на выполнение широкого круга задач, например, паспортизацию сопловых насадок открытых струй, паспортизацию возбудителей кавитации затопленных струйных потоков, настройки виброгенераторов, широкого круга испытаний струйных устройств и элементов.

В испытательной камере 1 с противодавлением в которой два окна 2 закрыты закаленными стеклами, третье окно 2 предназначено для быстрого открывания, а четвертное окно 2 - для вывода гидропроводки и каппилярных труб контролируемых датчиков. Камера 1 представляет собой толстостенную трубу, справа и слева закрытую сменными крышками, в которых с левой стороны монтируется блок 3 с возможностью перемещения сопловых насадков и кавитаторов, выполненный с регулируемыми раздвижными колесами (на чертеже не показаны), фиксирующими центральную ось блока 3 строго параллельно относительно центральной оси камеры и центра элемента 4 (преграды).

Элемент 4 (преграда), перемещающийся параллельно центральной оси и передает силовое воздействие на измеритель 5 давления, состоящий из электронных весов с тензодатчиками и передающим радиоустройством. Радиосигнал с электронных весов передается на радиоприемник 19. К одному из окон 2 монтируется узел 20 для крепления фото и видео аппаратуры.

В блоке 12 управления и измерения смонтированы: двухканальный виброанализатор 9, контролирующие манометры 13, 14, 15 и датчик 17 измерения температуры среды, а также вентили 8, 9 и окно визуального наблюдения 18.

Устройство работает следующим образом.

Вода от насоса 6 высокого давления поступает по гибкому высоконапорному шлангу 7 к блоку 3, в котором расположены сопловые насадки, и одновременно - к вентилю 8 и контролирующему манометру 13. Вода из соплового насадка в виде струи истекает в камеру 1 и воздействует на элемент 4 - перемещающуюся преграду, которая непосредственно передает величину изменения гидродинамического давления на измеритель 5, сигнал от которого передается по радиоканалу на радиоприемник 19 с цифровым индикатором. При этом вода из камеры 1 через вентиль 9 по трубопроводу 11 истекает в канализацию 21.

Изменение величины динамического давления струйного потока истекающего из соплового насадка на элемент 4 отображается на цифровом индикаторе приемника 19. При необходимости фиксации динамического давления затопленных струйных потоков, вытекающих из кавитаторов, вентилем 9 создается необходимое противодавление в камере 1, которое контролируется манометром 15. Для визуального наблюдения за процессом истечения из сопловых насадков и кавитаторов служит окно 18 и узел 6 для крепления видео и фотоаппаратуры. Изменение температурного режима в камере 1 фиксируется датчиком 17 измерения температуры среды. По данным испытаний составляется протокол и определяются рабочие параметры испытываемых сопловых насадок или кавитаторов которые, заносятся в паспорт изделия.

Устройство позволяет также производить настройку виброкавитационных генераторов, расположенных в блоке 3.

При этом вода от насоса 6 высокого давления поступает по гибкому шлангу 7 к блоку 3 с виброкавитационным генератором, который монтируется на левой боковой крышке камеры 1. Внутри блока 3 смонтирован кавитационный генератор, имеющий возможность перемещения внутри блока 3 и возбуждающий гидродинамические колебания в струйных потоках истекающих из четырех кавитаторов и фиксируемых двухканальным виброанализатором 16 колебаний. Одновременно вода от высоконапорного насоса 6 поступает к манометру 13 и вентилю 8, с помощью которых регулируется и контролируется величина входного давления. Вода, истекающая из четырех кавитаторов, расположенных в блоке 3, поступает в камеру 1, величина противодавления в которой регулируется перепускным вентилем и контролируется манометром 14. Далее вода поступает в канализацию 14.

Путем подбора оптимальных параметров изменения входного давления и изменения противодавления в камере 1, настраиваемого вентилями и контролируемого манометрами, добиваются определенной частоты и амплитуды пульсации гидродинамического давления в струйных потоках, истекающих из кавитаторов. Величина частоты и амплитуды пульсации гидродинамического давления фиксируются двухканальным виброанализатором 16 колебаний марки “Агат-М» фирмы «ДИАМЕХ-2000», а величина изменения температуры воды в камере 1 при этих процессах фиксируется датчиком 17 измерения температуры среды.

Все подобранные параметры работы виброгенератора фиксируются в протоколе испытаний и записываются в паспорт изделия.

Устройство прошло испытания и показало расширенные эксплуатационные возможности по отношению к прототипу.

Источники информации:

1. Авторское свидетельство СССР №1337690, МПК G01L 7/16, от 10.03.1986.

2. Патент РФ №43069, МПК G01M 1/00, G01L 7/16 от 21.07.2004.

Claims (5)

1. Устройство для измерения параметров струеобразующих элементов, содержащее испытательную камеру со смотровыми окнами, измеритель давления, высоконапорный насос, связанный через соответствующий трубопровод с испытательной камерой, регулируемые вентили, установленные на трубопроводах, а также блок управления и измерения с манометрами, при этом в испытательной камере расположен блок кавитации, в который входят струеобразующие элементы, установленные на держателе, и воспринимающий струйный поток элемент, связанный с измерителем давления, отличающееся тем, что держатель блока кавитации со струеобразующими элементами расположен по центральной оси испытательной камеры, причем измеритель давления выполнен в виде электронного датчика, смонтированного на испытательной камере, а блок управления и измерения содержит виброанализатор, связанный с испытательной камерой, с обеспечением возможности определения диапазона пульсации гидродинамического давления, и датчик измерения температуры среды.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок управления и измерения смонтирован с испытательной камерой на одной раме с колесами с обеспечением возможности их перемещения.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что одно из смотровых окон испытательной камеры выполнено быстросъемным с обеспечением возможности замены струеобразующих элементов.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что измеритель давления содержит радиопередатчик, связанный посредством электромагнитной связи с радиоприемником, установленным в блоке управления и измерения, причем радиоприемник выполнен с цифровым индикатором.

5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит узел крепления фотосъемочной аппаратуры, установленный на одном из смотровых окон испытательной камеры.