超音速氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及沖蝕磨損性能測(cè)試裝置，尤其是涉及一種超音速氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]石油、化工、環(huán)保等行業(yè)的工藝過(guò)程中常含有大量的固體顆粒，在含固多相流介質(zhì)的輸運(yùn)過(guò)程中，設(shè)備和管道系統(tǒng)極易產(chǎn)生沖蝕磨損等失效問(wèn)題。特別是在高溫、高壓差等環(huán)境條件下，管道輸運(yùn)系統(tǒng)內(nèi)多相流介質(zhì)呈現(xiàn)出更為復(fù)雜的流變特性，很難預(yù)測(cè)沖蝕磨損發(fā)生的部位，這是困擾流體傳輸設(shè)備及管道系統(tǒng)安全運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。
[0003]針對(duì)多相流沖蝕磨損造成材料的失效問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已展開(kāi)大量研宄，并設(shè)計(jì)了一系列的沖蝕磨損試驗(yàn)裝置，包含高溫沖蝕磨損試驗(yàn)裝置。現(xiàn)有的熱態(tài)、冷態(tài)的沖蝕磨損試驗(yàn)裝置中試件都是固定的。在冷態(tài)氣固兩相流沖蝕試驗(yàn)中，試件固定在支撐臺(tái)板上，當(dāng)需要改變沖擊角度和沖擊距離的時(shí)候，需要中斷試驗(yàn)后將試件取下，更換不同角度試件臺(tái)板，然后再將試件固定上去，操作極為不方便。在熱態(tài)氣固兩相流沖蝕試驗(yàn)中，更換角度板的時(shí)候，還需考慮冷卻的問(wèn)題，所需的時(shí)間較長(zhǎng)，試驗(yàn)操作較為困難，且有一定的危險(xiǎn)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述【背景技術(shù)】中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)臺(tái)，提高超音速氣固兩相流沖蝕磨損試驗(yàn)的操作效率，可以實(shí)現(xiàn)沖擊角度的連續(xù)變化及高速?zèng)_擊距離的準(zhǔn)確控制。
[0005]氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)臺(tái)為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明包括電加熱板、熱傳導(dǎo)金屬板、溫控裝置、除塵裝置、冷卻裝置、角度調(diào)節(jié)臺(tái)、螺旋升降臺(tái)、壓蓋和箱體；箱體置于臺(tái)架上，箱體內(nèi)的底部中心裝有螺旋升降臺(tái)，螺旋升降臺(tái)上部通過(guò)法蘭與角度調(diào)節(jié)臺(tái)聯(lián)接，角度調(diào)節(jié)臺(tái)中心開(kāi)有通孔，聯(lián)接螺栓依次穿過(guò)角度調(diào)節(jié)臺(tái)兩側(cè)面、刻度指針和緊固墊片的中心孔后用螺母固定聯(lián)接；電加熱板內(nèi)嵌于角度調(diào)節(jié)臺(tái)上端面，電加熱板上表面依次放置熱傳導(dǎo)金屬板、待測(cè)試件和壓蓋，內(nèi)六角螺釘依次穿過(guò)壓蓋、待測(cè)試件、熱傳導(dǎo)金屬板和電加熱板后與角度調(diào)節(jié)臺(tái)固定聯(lián)接，電加熱板與溫控裝置相連；箱體上面中心孔內(nèi)插入激波管，箱體底面插入除塵裝置，箱體側(cè)面插入冷卻裝置。
[0006]所述冷卻裝置的水平孔的中心位置與待測(cè)試件的上表面平齊，處于同一水平面上。
[0007]所述溫控裝置設(shè)置漏電保護(hù)系統(tǒng)。
[0008]所述激波管中心、角度調(diào)節(jié)臺(tái)和螺旋升降臺(tái)同軸安裝。
[0009]本發(fā)明具有的有益效果是:
待測(cè)試件安裝在角度調(diào)節(jié)臺(tái)上，無(wú)需拆卸就能通過(guò)旋轉(zhuǎn)試件連續(xù)改變沖擊角度；通過(guò)螺旋升降臺(tái)可精確調(diào)整氣固兩相流的沖擊距離；除塵裝置可以吸納粉塵，避免實(shí)驗(yàn)人員吸入；通過(guò)冷卻裝置的冷卻，既可節(jié)約高溫試件的取出時(shí)間，又可避免實(shí)驗(yàn)人員受到高溫傷害。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定好、易于加工和制作，操作十分便捷；可用于進(jìn)行高溫、高速條件下設(shè)備材料的沖蝕磨損失效規(guī)律的研宄，以及材料抗沖蝕磨損性能的測(cè)試和表征。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的角度調(diào)節(jié)臺(tái)主視圖。
[0012]圖3是圖2的左視圖。
[0013]圖4是待測(cè)試件的俯視圖。
[0014]圖中:1、電加熱板，2、熱傳導(dǎo)金屬板，3、待測(cè)試件，4、溫控裝置，5、漏電保護(hù)系統(tǒng)，
6、除塵裝置，7、冷卻裝置，8、角度調(diào)節(jié)臺(tái)，9、螺旋升降臺(tái)，10、壓蓋，11、箱體，12、盲孔，13、激波管，14、刻度指針，15、聯(lián)接螺栓。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明包括電加熱板1、熱傳導(dǎo)金屬板2、溫控裝置4、除塵裝置6、冷卻裝置7、角度調(diào)節(jié)臺(tái)8、螺旋升降臺(tái)9、壓蓋10和箱體11 ;箱體11置于臺(tái)架上，箱體11內(nèi)的底部中心孔內(nèi)安裝螺旋升降臺(tái)9 ;螺旋升降臺(tái)9下端的內(nèi)圓管和穿越箱體11底部中心的支撐圓管內(nèi)徑壁厚相同，且均開(kāi)設(shè)有外螺紋，內(nèi)圓管、支撐圓管通過(guò)開(kāi)設(shè)有內(nèi)螺紋的聯(lián)接塊聯(lián)接，共同構(gòu)成螺旋升降臺(tái)9，其中在螺旋升降臺(tái)9支撐圓管的外側(cè)設(shè)置有表示其升降距離的位移刻度。螺旋升降臺(tái)9上部通過(guò)法蘭與角度調(diào)節(jié)臺(tái)8聯(lián)接。電加熱板I內(nèi)嵌于角度調(diào)節(jié)臺(tái)8的上端面，電加熱板I上表面依次放置熱傳導(dǎo)金屬板2、待測(cè)試件3和壓蓋10，內(nèi)六角螺釘依次穿過(guò)壓蓋10、待測(cè)試件3、熱傳導(dǎo)金屬板2和電加熱板I后與角度調(diào)節(jié)臺(tái)8固定聯(lián)接，電加熱板I上的盲孔12內(nèi)設(shè)置數(shù)據(jù)線與溫控裝置4相連，同時(shí)考慮到試驗(yàn)安全，溫控裝置4設(shè)置漏電保護(hù)系統(tǒng)5 ;箱體11上面中心孔內(nèi)插入激波管13，箱體11底面插入除塵裝置6，箱體11側(cè)面插入冷卻裝置7。其中冷卻裝置7的水平孔的中心位置與待測(cè)試件3的上表面平齊，處于同一水平面上。安裝時(shí)激波管13、角度調(diào)節(jié)臺(tái)8和螺旋升降臺(tái)9同軸安裝。
[0017]如圖2、圖3、圖4所示，分別為角度調(diào)節(jié)臺(tái)的主視圖、角度調(diào)節(jié)臺(tái)的左視圖和待測(cè)試件的俯視圖。角度調(diào)節(jié)臺(tái)8中心開(kāi)有通孔，聯(lián)接螺栓15依次穿過(guò)角度調(diào)節(jié)臺(tái)8的兩側(cè)面、刻度指針14和緊固墊片的中心孔后用螺母固定聯(lián)接；角度調(diào)節(jié)臺(tái)8下部半圓部分設(shè)置有刻度，通過(guò)刻度指針14顯示待測(cè)試件3的沖蝕磨損測(cè)試角度；通過(guò)松動(dòng)聯(lián)接螺栓15末端的緊固螺母，對(duì)角度調(diào)節(jié)臺(tái)8進(jìn)行旋轉(zhuǎn)至所需角度，然后對(duì)緊固螺母固定實(shí)現(xiàn)沖蝕磨損試件的角度固定。其中角度調(diào)節(jié)臺(tái)8側(cè)面的調(diào)節(jié)面板上設(shè)置有標(biāo)識(shí)其轉(zhuǎn)動(dòng)角度的刻度，刻度范圍為O。~180°，最小單位刻度為1°。待測(cè)試件3的幾何形狀為四周開(kāi)設(shè)有螺紋通孔的平板結(jié)構(gòu)，具體安裝順序?yàn)?電加熱板I內(nèi)嵌于角度調(diào)節(jié)臺(tái)8的上端面，電加熱板I上表面依次放置熱傳導(dǎo)金屬板2、待測(cè)試件3和壓蓋10，內(nèi)六角螺釘依次穿過(guò)壓蓋10、待測(cè)試件3、熱傳導(dǎo)金屬板2和電加熱板I后與角度調(diào)節(jié)臺(tái)8固定聯(lián)接。
[0018]利用本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行超音速氣固兩相流沖蝕磨損高溫試驗(yàn)的具體操作步驟如下:
O安裝氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)臺(tái)，并將開(kāi)設(shè)有螺紋孔的待測(cè)試件3分別與壓蓋10、熱傳導(dǎo)金屬板2、電加熱板I通過(guò)內(nèi)六角螺釘固定聯(lián)接；
2)松動(dòng)聯(lián)接螺栓15末端的緊固螺母，旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)臺(tái)8上部待測(cè)試件的角度為60°，然后固定緊固螺母；此時(shí)激波管13的軸線與待測(cè)試件3的試驗(yàn)面之間的銳角夾角為60°;
3)逆時(shí)針扭轉(zhuǎn)螺旋升降臺(tái)9下端開(kāi)設(shè)有外螺紋的內(nèi)圓管，達(dá)到提升螺旋升降臺(tái)9高度的目的，直至待測(cè)試件3的試驗(yàn)面中心與激波管13的出口距離達(dá)到預(yù)期的試驗(yàn)距離；反之，則順時(shí)針扭轉(zhuǎn)螺旋升降臺(tái)9下端開(kāi)設(shè)有外螺紋的內(nèi)圓管，降低螺旋升降臺(tái)9的高度。
[0019]4)開(kāi)啟溫控裝置4并設(shè)置試驗(yàn)所需的溫度(例如200°C)，打開(kāi)漏電保護(hù)系統(tǒng)5，接通電源給材質(zhì)為鋁的電加熱板I加熱，當(dāng)電加熱板I溫度達(dá)到初始設(shè)定值時(shí)，電源自動(dòng)切斷，停止對(duì)電加熱板I的加熱，當(dāng)電加熱板I的溫度低于初始設(shè)定值時(shí)，電源自動(dòng)開(kāi)啟，恢復(fù)對(duì)電加熱板I的加熱；溫度的調(diào)節(jié)范圍為20°c ~480°C，控制精度為0.1°C。
[0020]5)激波管13上部分為驅(qū)動(dòng)段和被驅(qū)動(dòng)段，用鋁膜隔開(kāi)，被驅(qū)動(dòng)段內(nèi)部裝填沖擊顆粒，對(duì)驅(qū)動(dòng)段通過(guò)調(diào)節(jié)閥注入氮?dú)庵敝龄X膜爆破，1.2-5倍馬赫數(shù)的超音速氣體拖曳加速固相顆粒(煤粉、S12^Al2O3)沖擊待測(cè)試件3 ；
6)重復(fù)步驟5)可進(jìn)行多次超音速氣固兩相流的沖擊磨損測(cè)試；
7)箱體11底部設(shè)置有除塵裝置6，除塵裝置一端插入到箱體內(nèi)，另一端與空隙極小的過(guò)濾網(wǎng)聯(lián)接(僅允許氣體分子通過(guò))，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中每次沖擊測(cè)試產(chǎn)生的固相介質(zhì)通過(guò)除塵裝置6進(jìn)行回收；
8)箱體11側(cè)面設(shè)置有冷卻裝置7，冷卻裝置7末端與液氮瓶(低溫)、氮?dú)馄?常溫)聯(lián)接，沖擊試驗(yàn)過(guò)程結(jié)束后，調(diào)節(jié)冷卻裝置7末端的調(diào)節(jié)閥通入氮?dú)鈱?duì)與冷卻裝置水平出口處于同一水平面的待測(cè)試件3進(jìn)行快速冷卻，然后取出試件進(jìn)行沖擊損失質(zhì)量的測(cè)量。
[0021]試驗(yàn)過(guò)程中，重復(fù)步驟2)?步驟8)可實(shí)現(xiàn)不同沖擊角度(0~90°)，不同沖擊距離、不同溫度的超音速氣固兩相流沖蝕磨損的測(cè)試。其中，在試驗(yàn)過(guò)程中，需要調(diào)整試件表面與激波管軸線夾角時(shí)，可以執(zhí)行上述步驟2)，需要調(diào)整試件表面中心與激波管13出口的距離時(shí)，可以執(zhí)行上述步驟3)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超音速氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:包括電加熱板(I)、熱傳導(dǎo)金屬板(2)、溫控裝置(4)、除塵裝置(6)、冷卻裝置(7)、角度調(diào)節(jié)臺(tái)(8)、螺旋升降臺(tái)(9)、壓蓋(10)和箱體(11);箱體(11)置于臺(tái)架上，箱體(11)內(nèi)的底部中心裝有螺旋升降臺(tái)(9)，螺旋升降臺(tái)(9)上部通過(guò)法蘭與角度調(diào)節(jié)臺(tái)(8)聯(lián)接，角度調(diào)節(jié)臺(tái)(8)中心開(kāi)有通孔，聯(lián)接螺栓(15)依次穿過(guò)角度調(diào)節(jié)臺(tái)(8)兩側(cè)面、刻度指針(14)和緊固墊片的中心孔后用螺母固定聯(lián)接；電加熱板(I)內(nèi)嵌于角度調(diào)節(jié)臺(tái)(8)上端面，電加熱板(I)上表面依次放置熱傳導(dǎo)金屬板(2)、待測(cè)試件(3)和壓蓋(10)，內(nèi)六角螺釘依次穿過(guò)壓蓋(10)、待測(cè)試件(3 )、熱傳導(dǎo)金屬板(2 )和電加熱板(I)后與角度調(diào)節(jié)臺(tái)(8)固定聯(lián)接，電加熱板(I)與溫控裝置(4)相連；箱體(11)上面中心孔內(nèi)插入激波管(13)，箱體(11)底面插入除塵裝置(6)，箱體(11)側(cè)面插入冷卻裝置(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超音速氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述冷卻裝置(7)的水平孔的中心位置與待測(cè)試件(3)的上表面平齊，處于同一水平面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超音速氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述溫控裝置(4)設(shè)置漏電保護(hù)系統(tǒng)(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超音速氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于:所述激波管(13)中心、角度調(diào)節(jié)臺(tái)(8)和螺旋升降臺(tái)(9)同軸安裝。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超音速氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗(yàn)裝置的試驗(yàn)臺(tái)。箱體置于臺(tái)架上，箱體內(nèi)的底部中心裝有螺旋升降臺(tái)，其上部與角度調(diào)節(jié)臺(tái)聯(lián)接，角度調(diào)節(jié)臺(tái)中心開(kāi)有通孔，聯(lián)接螺栓依次穿過(guò)角度調(diào)節(jié)臺(tái)兩側(cè)面、刻度指針和緊固墊片的中心孔后用螺母固接；電加熱板內(nèi)嵌于角度調(diào)節(jié)臺(tái)上端面，其上表面依次放置熱傳導(dǎo)金屬板、待測(cè)試件和壓蓋，用螺栓與角度調(diào)節(jié)臺(tái)固定聯(lián)接，電加熱板與溫控裝置相連；箱體上面插入激波管，其底面插入除塵裝置，其側(cè)面插入冷卻裝置。通過(guò)旋轉(zhuǎn)試件，連續(xù)改變沖擊角度；通過(guò)螺旋升降臺(tái)來(lái)調(diào)整沖擊距離；除塵裝置可吸納粉塵；通過(guò)冷卻裝置的冷卻，避免受到高溫傷害。本發(fā)明可用于沖蝕磨損失效規(guī)律的研究和材料抗沖蝕性能的測(cè)試。
【IPC分類】G01N3-56
【公開(kāi)號(hào)】CN104792639
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510162010
【發(fā)明人】金浩哲, 偶國(guó)富, 易玉微
【申請(qǐng)人】浙江理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年4月8日