一種虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置的製作方法

2023-04-23 05:05:41

專利名稱：一種虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及衝蝕實驗裝置，具體地說是一種虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗
直O
背景技術：
零部件材料的破壞往往自表面開始，固體粒子衝擊或衝刷造成材料的衝蝕磨損是 工業生產中許多機器設備、零部件損壞報廢的重要原因。在航空航天、冶金、採礦、電力等工 業部門中大量使用壓氣機、抽(排)風機，輸送含有大量的砂粒、礦渣、粉塵等固體顆粒的 氣體，在氣流的攜帶下，這些固體顆粒在風機中被加速，對壓氣機葉片、風機葉片、排氣口、 襯板等部件有嚴重的衝蝕磨損作用，大大減少了機器設備零部件的使用壽命，因此如何防 止設備衝蝕失效及對產品耐磨抗衝蝕性能的測試已成為以上工業部門的技術關鍵。目前， 通常用增壓氣流固體顆粒衝擊法測試塗層的耐磨抗衝蝕性能，對於防護塗層的衝刷性能測 試，在國內現有設備中，存在若干形式的液固雙相流衝刷腐蝕裝置，包括旋轉式、管流式和 噴射式試驗裝置，從不同程度上解決了攻角調節困難和試驗周期長的缺陷。但是純固體粒 子衝刷樣品表面時，會出現噴嘴處出砂不連續的問題，這極大影響了實驗結果，同時也降低 了實驗效率。
發明內容本實用新型的目的是提供一種虹吸式漏鬥型固體粒子衝刷腐蝕實驗裝置，解決現 有技術中測速難、試驗周期長、固體粒子沿漏鬥反衝和出砂不連續這幾個問題，可以控制砂 粒速度、流量、攻角以及距樣品表面距離。本實用新型通過以下技術方案來實現的一種虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置，其特點是包括提供壓縮空氣源的空壓 機、設置於腔室中振動器、裝置于振動器下端的漏鬥、噴槍以及位於噴槍前方的測試機構， 所述振動器及噴槍通過氣管與空壓機相連接，所述氣管上設有調節閥，所述漏鬥的出口端 連接有砂量調節閥並通過砂管與噴槍相連接。其中，上述測試機構可以是試驗裝置，也可以是測速裝置。若上述測試機構為包含 樣品架及攻角調節座的試驗裝置時，所述試驗裝置則可裝配上樣品進行衝蝕實驗；若上述 測試機構為包含有雙盤測速儀的測速裝置時，所述測速裝置則可通過該測速裝置測出固體 粒子的速度。上述振動器可以為各式各樣的振動器，為達到更好的流動性，本實用新型選用渦 輪氣動振動器，為避免固體粒子沿漏鬥反衝和出砂不連續，所述噴槍後端連接有與調節閥 相接的氣管及砂管，且噴槍後端的氣管與砂管的夾角範圍是20° -50°。本實用新型由於採用調壓閥來控制腔室中的振動器及噴槍，從而來控制固體粒子 的飛行速度，通過改變衝刷壓力來控制流速，可得到不同的流速值，最高流速可達60m/s，而 且利用氣動振動器解決衝刷過程中砂粒流動性不好而造成砂粒不連續這一技術難題，通過砂量調節閥可控制單位時間內的砂粒流量，通過攻角調節座可任意調節衝刷攻角和距樣品 表面距離，整個過程簡便易操作，實驗結果全面、準確、周期短，大大提高了實驗效率；又由 於測試機構可以為包含有雙盤測速儀的測速裝置，利用固體粒子衝擊在雙盤測速裝置上而 使雙盤測速裝置產生變化，利用其變化再配合公式可計算出衝刷固體粒子的速度，從而得 到不同衝刷壓力與固體粒子速度的對應關係，其測速方法簡單快捷。綜上所述，本實用新型 的實驗裝置能控制衝刷時砂粒的流量、流速、攻角、距離，且工作時噪音較小，也十分環保， 實用價值大，可廣泛應用於航空航天、冶金、採礦、電力等行業。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1為本實用新型的衝蝕實驗裝置的簡略結構示意圖；圖2為本實用新型的雙盤測速裝置的簡略結構示意圖；圖3為衝刷壓力與砂粒速度的對應關係圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置，其中包括提供壓縮空氣 源的空壓機1、設置於腔室9內設有振動器3、裝置于振動器3下端的漏鬥4、噴槍5以及位 於噴槍5前方的測試機構，該振動器3及噴槍5通過氣管6與空壓機1相連接，還在氣管6 上設有調節閥2，在漏鬥4的下端連接有砂量調節閥7並通過砂管8與噴槍5相連接，該實 施例的振動器3為渦輪氣動振動器3，空壓機1的氣體經過調節閥2後一路由氣管6通向渦 輪氣動振動器3，另一路通過氣管6到達噴槍5 ；該漏鬥4固定在和它尺寸相配合的一個鐵 架91上，鐵架91的上端邊緣開有兩個小孔，用於固定渦輪氣動振動器3，從而使渦輪氣動振 動器3可固定在漏鬥4的上端，鐵架91的另一端固定在腔室9的內壁上，而在漏鬥4的下端 出口處則連接有上述的砂量調節閥7，在砂量調節閥7的出口端設有與噴槍5相連通的砂管 8，通過砂量調節閥7控制漏鬥4中的固體粒子通過砂管8流到噴槍5中；該噴槍5的前端 窄後端寬，其中上述的砂管8及氣管6均從噴槍5的後端穿入，且砂管8與氣管6之間的夾 角為20° -50°，噴槍5的前端則連接有噴嘴51，該噴嘴51的內徑尺寸是是1.5 士 0.075mm， 長度為50mm，在腔室9中設有噴槍固定裝置，該噴槍固定裝置由噴槍專用夾具和焊接在腔 室9的槽鋼上的固定連杆組成；在噴嘴51的前方則固定有測試機構，圖1中的測試機構為 固定樣品用的樣品架10，該樣品架10是固定在攻角調節座11上端的，而攻角調節座11則 是通過螺栓可滑動地安裝在腔室9的槽鋼上，因此可以任意調節樣品架10至噴嘴51的距 離，而搖動攻角調節座11的把手，則可以調節噴嘴51與樣品架10的夾角，即可任意調節攻 角的大小。該實驗裝置還設有腳踏開關和電源開關，分別用於控制氣路和電路，每次衝刷腐 蝕試驗運行前，先開電源，再開腳踏開關。該腔室9整個是一個密閉的空間，且裝有除塵系 統，非常環保，噪音也比較小，在腔室9壁上設有視窗口，透過視窗口可觀察到整個實驗過 程，在腔室9的右側還設有門，通過打開該門可以調整其內部的裝置。利用調壓閥2來控制 固體粒子的飛行速度，通過改變衝刷壓力來控制流速，可得到不同的流速值，而且利用渦輪 氣動振動器3解決衝刷過程中砂粒流動性不好而造成砂粒不連續這一技術難題，通過砂量 調節閥7可控制單位時間內的砂粒流量，通過攻角調節座11可任意調節衝刷攻角和噴嘴51距樣品表面的距離，整個過程簡便易操作，實驗結果全面、準確、周期短，大大提高了實驗效率。該虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置的工作原理如下衝刷試驗時，首先按照 圖1安裝好樣品架10和攻角調節座11，接著將樣品固定在樣品架10上，移動攻角調節座 11，使樣品表面距噴嘴的距離是10mm，然後用螺栓固定在槽鋼上，再用手搖動攻角調節座 11的把手，調節試驗所需要的衝刷角度。待這些工作完成之後，放入一定量的白剛玉砂粒 (主要成分A1203，粒徑為50μπι)至漏鬥4，關閉腔室9的門。再打開電源開關，調節調壓閥 2，壓力調節至所需的壓力值，然後打開腳踏開關，此時壓縮空氣經過三通閥後分成兩路，一 路通入至渦輪氣動振動器3，另外一路則通入噴槍5的氣路內，漏鬥4中的砂粒在氣動振動 器3的作用下，砂粒由於自重漏至漏鬥4底部，噴槍5內產生負壓，在負壓的作用下，砂粒由 漏鬥4通過砂管8，被吸射至樣品的表面。待漏鬥4中無砂粒時，依次關閉腳踏開關和電源 開關，從而完成整個衝刷過程。如圖2所示，該實施例的配備雙盤測速裝置，該雙盤速測裝置包括有雙盤測速儀， 該雙盤測速儀包括圓面上帶有一小圓孔121的前轉盤12、表面粘有鋁箔的測速盤13、驅動 雙盤轉動的電機14以及軸架15，所述前轉盤12與測速盤13同軸安裝於軸架15的轉軸151 上，該雙盤測速裝置可安裝在攻角調節座11的位置。該實施例關於衝刷速度的測定如下將圖1中的樣品架10和攻角調節座11取出，再將雙盤測速裝置放入腔室9中，並 固定在槽鋼上，將前轉盤12上的小圓孔121對準噴嘴51，並調節距離至10mm。將定量的 白剛玉砂粒加入漏鬥4中，然後打開電源開關，調節調壓閥2，將壓力調至0. IMPa，再打開 腳踏開關，控制衝刷時砂粒的流量，使砂粒的送入率為2士0. 5g/min。此時，砂粒噴出，通過 小圓孔121到達測速盤13上的鋁箔上，形成一個小圓痕；約Imin後，插上雙盤測速儀的電 源開關，電機將驅動同軸的雙盤轉動，前轉盤12的其他位置將擋住絕大部分砂粒，只讓一 部分粒子通過小圓孔121，穿過小圓孔121的這部分粒子會並衝擊到鋁箔上落後於原小圓 痕一定角度的位置，經過一段時間後，就可以形成另一個小圓痕，這樣在測速盤13的鋁箔 上記錄下兩個小圓痕的位置，測出兩個小圓痕中心間距D，利用下式計算出砂粒的飛行速度
ν = πndR/3OD，其中R為前轉盤12的圓心到小圓孔121的圓心距離，前轉盤12和測速盤13之
間的間距為d，電機14的轉速為2960r/min。然後使用同樣的方法，依次調節壓力至0. 15， 0. 20，0. 25，0. 30，0. 35，0. 40MPa，這樣就得到一系列的D值，從而計算出對應的砂粒的速 度。衝刷壓力與砂粒速度的對應關係圖如圖3所示。在實際做衝蝕實驗時，需先測定衝刷壓 力與固體粒子速度的關係，然後再根據得出的數據及所要做衝蝕實驗的樣品來選擇適合的 衝刷速度，整個實驗過程能控制衝刷時砂粒的流量、流速、攻角、距離，且工作時噪音較小， 也十分環保，實用價值大，可廣泛應用於航空航天、冶金、採礦、電力等行業。儘管本實用新型是參照具體實施例來描述，但這種描述並不意味著對本實用新型 構成限制。參照本實用新型的描述，所公開的實施例的其他變化，對於本領域技術人員都是 可以預料的，這種的變化應屬於所屬權利要求所限定的範圍內。
權利要求一種虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置，其特徵在於包括提供壓縮空氣源的空壓機(1)、設置於腔室(9)中振動器(3)、裝置于振動器(3)下端的漏鬥(4)、噴槍(5)以及位於噴槍(5)前方的測試機構，所述振動器(3)及噴槍(5)通過氣管(6)與空壓機(1)相連接，所述氣管(6)上設有調節閥(2)，所述漏鬥(4)的出口端連接有砂量調節閥(7)並通過砂管(8)與噴槍(5)相連接。
2.根據權利要求1所述的虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置，其特徵在於上述測試 機構為包含樣品架(10)及攻角調節座(11)的試驗裝置，所述樣品架(10)安裝於上述攻角 調節座(11)上方，通過調節所述攻角調節座(11)可改變樣品架(10)與噴槍(5)的夾角。
3.根據權利要求2所述的虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置，其特徵在於上述攻角 調節座(11)可滑動地安裝於上述腔室(9)內的底面上，通過滑動攻角調節座(11)可調節 樣品架(10)與噴槍(5)的距離。
4.根據權利要求1所述的虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置，其特徵在於上述測試 機構為包含有雙盤測速儀的測速裝置，所述雙盤測速儀可滑動地安裝於上述腔室(9)內的 底面上。
5.根據權利要求4所述的虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置，其特徵在於上述雙盤 測速儀包括圓面上帶有一小圓孔(121)的前轉盤(12)、表面粘有鋁箔的測速盤(13)、驅動 雙盤轉動的電機(14)以及軸架(15)，所述前轉盤(12)與測速盤(13)同軸安裝於軸架(15) 的轉軸(151)上，所述軸架(151)安裝於上述腔室(9)內的底面上。
6.根據權利要求3或5所述的虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置，其特徵在於上述 腔室(9)內的底面上設有軌道，上述攻角調節座(11)或軸架(15)可滑動地放置於所述軌 道中並通過螺栓擰緊定位。
7.根據權利要求1所述的虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置，其特徵在於上述噴槍(5)前端連接有噴嘴(51)，所述噴槍(5)後端連接有與調節閥(2)相接的氣管(6)及砂管 ⑶。
8.根據權利要求7所述的虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置，其特徵在於上述噴槍 (5)後端的氣管(6)與砂管(8)的夾角範圍為20° -50°。
9.根據權利要求1所述的虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置，其特徵在於上述腔室 (9)的內壁設有一鐵架(91)，上述振動器(3)及漏鬥(4)安裝固定在所述鐵架(91)上。
10.根據權利要求1所述的虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置，其特徵在於還設有 用腳控制調節閥(2)的腳踏開關。
專利摘要本實用新型提供一種虹吸式漏鬥型固體粒子衝蝕實驗裝置，其特點是包括空壓機、設置於腔室中振動器、裝置于振動器下端的漏鬥、噴槍以及位於噴槍前方的測試機構，所述振動器及噴槍通過氣管與空壓機相連接，氣管上設有調節閥，所述漏鬥的出口端連接有砂量調節閥並通過砂管與噴槍相連接。採用漏鬥可控制砂量，且裝取砂粒方便；採用砂量調節閥可控制單位時間內砂粒的流量；利用渦輪氣動振動器解決由於細砂粒流動性不好而引起的噴嘴出砂不連續的主要問題；利用攻角調節座可實現任意衝刷角度的衝刷試驗，而使用雙盤測速裝置可測出固體粒子的衝刷速度。此實驗裝置能控制衝刷時砂粒的流量、流速、攻角、距離，且工作時噪音較小，也十分環保，實用價值大。
文檔編號G01N3/56GK201622220SQ20092026498
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月22日 優先權日2009年12月22日
發明者代明江, 侯惠君, 宋進兵, 林松盛, 胡芳, 高陽 申請人:廣州有色金屬研究院