本發(fā)明屬于流體機(jī)械工程、多相流領(lǐng)域，涉及一種用于測(cè)試材料抗磨損和空蝕聯(lián)合作用的裝置。

背景技術(shù)：

我國(guó)大多數(shù)河流都有一個(gè)共同的特點(diǎn)-含沙量大，含沙水會(huì)對(duì)水機(jī)過流部件產(chǎn)生磨損和空蝕的聯(lián)合磨蝕破壞，大大降低水機(jī)的效率和使用壽命。目前，超聲波振動(dòng)氣蝕機(jī)(在試驗(yàn)液體中加沙)是研究材料抗磨損和空蝕聯(lián)合作用常用設(shè)備之一，但在實(shí)際實(shí)驗(yàn)過程中面臨一系列問題：實(shí)驗(yàn)過程中，泥沙介質(zhì)會(huì)沉積在試件表面及容器底部，使得溶液中泥沙介質(zhì)的濃度低于實(shí)驗(yàn)所要求的濃度，這會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)果的不準(zhǔn)確。此外現(xiàn)有的超聲波振動(dòng)氣蝕機(jī)都配有一個(gè)外置恒溫箱，通過循環(huán)水來保證容器中液體的溫度不變，由于恒溫箱體積較大，且要經(jīng)常更換循環(huán)水，不僅增加了氣蝕機(jī)的成本而且增加實(shí)驗(yàn)的工序。

經(jīng)檢索，與本發(fā)明相關(guān)的專利申請(qǐng)有：一種氣固液三相流沖蝕試驗(yàn)機(jī)(公開號(hào)：cn202814822u)，發(fā)明了一種氣固液三相流沖蝕試驗(yàn)機(jī)，特點(diǎn)是可以模擬鉆井過程和管道運(yùn)輸過程中氣體、液體和固體對(duì)材料的沖蝕作用，但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且無法控制實(shí)驗(yàn)過程中的溫度。

磨蝕試驗(yàn)機(jī)(公開號(hào)：cn102854078a)，發(fā)明了一種磨蝕試驗(yàn)機(jī)，特點(diǎn)是可以對(duì)材料的抗磨損和空蝕性能進(jìn)行探究，但其在試驗(yàn)時(shí)，面臨一些問題，例如對(duì)含沙介質(zhì)濃度的調(diào)控難度較大、磨蝕試驗(yàn)艙的高度不能夠調(diào)節(jié)、試驗(yàn)溶液的溫度不能控制和溶液對(duì)試件表面的作用與實(shí)際作用方向不同等。

氣固液三相流沖蝕試驗(yàn)機(jī)(公開號(hào)：cn102914480a)，發(fā)明了一種氣固液三相流沖蝕試驗(yàn)機(jī)，特點(diǎn)是可以模擬鉆井過程和管道運(yùn)輸過程中氣體、液體和固體對(duì)材料的沖蝕作用，但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且無法控制實(shí)驗(yàn)過程中的溫度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，超聲波振動(dòng)氣蝕機(jī)(在試驗(yàn)液體中加沙)研究材料抗磨損和空蝕聯(lián)合作用性能時(shí)，泥沙容易沉積在試件表面及容器底部，且需要經(jīng)常對(duì)外置恒溫箱更換循環(huán)水和清洗，且冷卻系統(tǒng)過大，使得試驗(yàn)設(shè)備過于龐大，不僅增加了氣蝕機(jī)的成本而且增加了實(shí)驗(yàn)的工序。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種用于測(cè)試材料抗磨損和空蝕聯(lián)合作用的裝置，包括攪拌組合、容器、試件、連接組合裝置、電機(jī)、橡膠軟管、恒溫裝置。

所述連接組合裝置由轉(zhuǎn)盤和連接器焊接組成，連接器為調(diào)節(jié)上下運(yùn)動(dòng)的裝置；

所述攪拌組合可拆卸安裝在變幅桿上，將試件安裝在變幅桿上，將變幅桿、攪拌組合和試件整體放入容器內(nèi)；

所述容器的進(jìn)出口與恒溫裝置通過橡膠軟管連通；且容器和恒溫裝置均放置于連接組合裝置的轉(zhuǎn)盤內(nèi)；恒溫裝置采用可調(diào)節(jié)支架固定在轉(zhuǎn)盤底端；

所述電機(jī)的下端固定在隔音裝置上，上端與連接組合裝置采用可拆卸連接；

試驗(yàn)過程中，連接器調(diào)節(jié)后，上下段可相互移動(dòng)，使得轉(zhuǎn)盤可實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)；電機(jī)為可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速裝置，試驗(yàn)過程中可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的上下運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

所述攪拌組合由一個(gè)空心圓柱和四個(gè)組合葉片組成，組合葉片包括圓柱段、豎直葉片和水平葉片，圓柱段由水平段和豎直段垂直組成，豎直葉片和水平葉片都為長(zhǎng)方體形狀，且兩個(gè)葉片為垂直布置，兩個(gè)之間有一段直角彎圓柱段，四個(gè)組合葉片的圓柱端焊接在空心圓柱上并均勻布置，考慮變幅桿直徑d1和容器尺寸等因素，空心圓柱的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)為內(nèi)徑3d1/2、壁厚d1/2、高d1，圓柱段的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)為直徑d1/3、水平段長(zhǎng)度d1、豎直段長(zhǎng)度2d1，豎直葉片和水平葉片的尺寸設(shè)計(jì)為長(zhǎng)度d1、寬度d1/2、高度2d1，直角彎圓柱段尺寸設(shè)計(jì)為直徑d1/3、水平和豎直長(zhǎng)度為d1/2；

所述容器為圓柱形玻璃容器，內(nèi)外壁面之間為空心隔層，容器根據(jù)變幅桿直徑d1、攪拌組合和連接組合裝置等因素，容器的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)為外徑6d1、高度4d1、隔層厚度d1/2和玻璃厚度為d1/20。容器上布置有錯(cuò)開相對(duì)且垂直于容器軸線的圓柱形玻璃管，玻璃管與隔層相連，主要作用是進(jìn)行水保溫，玻璃管的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)為內(nèi)徑d1/4、長(zhǎng)度d1、壁厚d1/20，上玻璃管中心線距容器底部截面3d1處，下玻璃管中心線位于底部截面d1；

所述試件為可拆卸圓柱形，考慮變幅桿尺寸、容器尺寸和攪拌組合尺寸等因素，其尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)為直徑d1，高度d1/2，通過變幅桿上帶的連接裝置連接在變幅桿上；

所述連接組合裝置由轉(zhuǎn)盤和連接器焊接組成，考慮容器尺寸、恒溫裝置安裝等因素，轉(zhuǎn)盤尺寸設(shè)計(jì)為外徑10d1、高度5d1，試驗(yàn)過程中，連接器調(diào)節(jié)后，上下段能夠相互移動(dòng)，使得轉(zhuǎn)盤能夠?qū)崿F(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)；

所述電機(jī)為可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速裝置，下端固定在隔音裝置上，上端與連接組合裝置采用可拆卸連接；

所述橡膠軟管為橡膠材質(zhì)的空心圓柱形軟管，考慮容器上玻璃管的直徑和恒溫裝置接口尺寸等因素，橡膠軟管的尺寸參數(shù)設(shè)計(jì)為內(nèi)徑d1/3，壁厚d1/30；

所述恒溫裝置為可調(diào)節(jié)溫度的電子長(zhǎng)方體裝置，恒溫裝置采用可調(diào)節(jié)支架固定在轉(zhuǎn)盤底端，恒溫裝置與容器采用橡膠軟管連接，連接處還設(shè)有可調(diào)節(jié)直徑的密封環(huán)進(jìn)行固定，與容器、橡膠軟管組成一個(gè)閉合系統(tǒng)；

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：

(1)本發(fā)明用于測(cè)試材料抗磨損和空蝕聯(lián)合作用的裝置，沙粒不會(huì)沉淀在試件表面及容器底部，使溶液內(nèi)沙粒的濃度滿足試驗(yàn)要求，同時(shí)會(huì)增加磨損效果；

(2)恒溫裝置使整個(gè)裝置變得更加簡(jiǎn)單且體積更小，減少了實(shí)驗(yàn)成本和工序。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為攪拌組合結(jié)構(gòu)圖；

圖3為整體結(jié)構(gòu)俯視圖；

附圖標(biāo)記說明：1-攪拌組合、2-容器、3-試件、4-連接組合、5-電機(jī)、6-橡膠軟管、7-恒溫裝置。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說明。

結(jié)合圖1、2和圖3，本發(fā)明所述的用于測(cè)試材料抗磨損和空蝕聯(lián)合作用的裝置，包括攪拌組合1，容器2等，攪拌組合2安裝在變幅桿上，由一個(gè)空心圓柱和四個(gè)組合葉片組成，組合葉片包括圓柱段、豎直葉片和水平葉片，圓柱段由水平段和豎直段垂直組成，豎直葉片和水平葉片都為長(zhǎng)方體形狀，且兩個(gè)葉片為垂直布置，兩個(gè)之間有一段直角彎圓柱段，四個(gè)組合葉片的圓柱端焊接在空心圓柱上并均勻布置，將試件3安裝在變幅桿上，將變幅桿、攪拌組合1和試件3整體放入容器2內(nèi)，將恒溫裝置7采用可調(diào)節(jié)支架固定在轉(zhuǎn)盤底端，通過橡膠軟管6將容器2和恒溫裝置7連接起來。還應(yīng)包括連接組合裝置4，電機(jī)5，連接組合裝置4由轉(zhuǎn)盤和連接器焊接組成，連接器為可調(diào)節(jié)上下運(yùn)動(dòng)裝置，試驗(yàn)過程中，連接器調(diào)節(jié)后，上下段可相互移動(dòng)，使得轉(zhuǎn)盤可實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng)，電機(jī)5為可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速裝置，下端固定在隔音裝置上，上端與連接組合裝置4采用可拆卸連接，試驗(yàn)過程中可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤的上下運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

具體實(shí)施過程如下：

實(shí)驗(yàn)時(shí)，先將試件清洗、編號(hào)、稱重和記錄后，安裝在變幅桿上，將攪拌組合1安裝在變幅桿上，并調(diào)整到適當(dāng)高度，在容器2內(nèi)注入需要濃度的含沙溶液，將連接組合裝置4與電機(jī)5連接，恒溫裝置7固定在連接裝置4的轉(zhuǎn)盤底端，將容器2放在轉(zhuǎn)盤上，在容器2的隔層內(nèi)注入適當(dāng)水，用橡膠軟管6將容器2和恒溫裝置7連接起來，并采用膠帶將容器2固定好，將變幅桿、攪拌組合1和試件3放入容器2內(nèi)，并重新調(diào)整攪拌組合1的高度，使其滿足要求進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，打開恒溫裝置7使其為實(shí)驗(yàn)需要溫度，打開電機(jī)5和連接器，使其可以使轉(zhuǎn)盤實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)和自轉(zhuǎn)，啟動(dòng)儀器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)要求。