一種帶有溫度測試系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕磨損試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶有溫度測試系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕磨損試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]液固兩相流或單相流沖蝕磨損現(xiàn)象普遍存在于濕法冶金、化工、采礦、水電等行業(yè)中，由于沖刷磨損和腐蝕之間存在交互作用，通常其材料流失速率比純腐蝕和純沖刷磨損之和要大得多，其危害比單一腐蝕或單一沖刷磨損更嚴(yán)重，是引起各種料漿泵、閥、管道等過流部件快速損壞的重要原因。
[0003]當(dāng)流體沖蝕速度增大時(shí)，顆粒的撞擊總能量增大，動(dòng)能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能的部分也增大，摩擦熱能主要向靶材(過流部件或試樣)及流體介質(zhì)傳遞，使靶材及介質(zhì)溫度升高，加劇靶材的腐蝕速度、材料表面弱化，在流體的連續(xù)強(qiáng)烈沖刷作用下，材料磨損速度加快，BP高速?zèng)_蝕導(dǎo)致料漿介質(zhì)溫度升高，沖刷磨損與摩擦熱共同加劇材料腐蝕，使過流部件材料的腐蝕速度與磨損速度都加快，其影響越來越顯著。因此，在高速?zèng)_蝕磨損條件下，摩擦熱效應(yīng)的影響應(yīng)引起高度重視。
[0004]國內(nèi)外學(xué)者開發(fā)的沖蝕磨損裝置有旋轉(zhuǎn)式、噴射式、管流式和組合式四種類型，這四種試驗(yàn)裝置各有特色及優(yōu)缺點(diǎn)，適用于不同多相流、兩相流或單相流沖蝕磨損工況條件。其中，旋轉(zhuǎn)式試驗(yàn)裝置適用于模擬和分析料漿泵葉輪、攪拌槳等旋轉(zhuǎn)部件在稀料漿或單相流體中的沖蝕磨損行為，且旋轉(zhuǎn)法具有設(shè)備簡單、成本低、實(shí)驗(yàn)周期短等優(yōu)點(diǎn)，依據(jù)試樣的安裝方式主要有旋轉(zhuǎn)盤、旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)圓筒三種。很多科研院所和高校的研宄者設(shè)計(jì)制造了液固兩相流或單相流旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕磨損實(shí)驗(yàn)裝置，對沖蝕磨損過程中腐蝕因素(電化學(xué)測試)、磨損因素以及沖蝕磨損機(jī)理等進(jìn)行了系統(tǒng)研宄(見中國專利ZL200710067546.9《旋轉(zhuǎn)式單相流沖蝕試驗(yàn)裝置》，CN101149321B《液_固二相流沖蝕與氣蝕復(fù)合磨損試驗(yàn)機(jī)》’CN1334455A《利用超聲波測試材料的抗腐蝕沖蝕性能的方法和裝置》，CN102830056A《旋轉(zhuǎn)式液固兩相流沖蝕磨損試驗(yàn)裝置的測試組件》，CN201016917《一種旋轉(zhuǎn)式單相流沖蝕試驗(yàn)裝置》，ZL200620051847.3《離心式漿體沖蝕磨損實(shí)驗(yàn)裝置》，實(shí)用新型專利CN201673109U《一種溫度壓力可控型旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置》和發(fā)明專利CN201010162126《溫度壓力可控型旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置》)，但還缺乏對液固兩相流或單相流沖蝕磨損過程中試樣材料不同部位溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)測試分析(實(shí)用新型專利CN201673109U《一種溫度壓力可控型旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置》和發(fā)明專利CN201010162126《溫度壓力可控型旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置》公布了僅介質(zhì)環(huán)境溫度及壓力可測試與控制的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕實(shí)驗(yàn)裝置)，無法揭示沖蝕磨損過程中摩擦熱量產(chǎn)生與傳遞規(guī)律，以及其對材料的沖蝕磨損影響機(jī)制，分析其原因大致有:(1)試樣通常安裝在旋轉(zhuǎn)軸上(以上所列中國專利ZL200620051847.3除外)，與旋轉(zhuǎn)軸一起作高速運(yùn)動(dòng)，且介質(zhì)一般具有較強(qiáng)的腐蝕作用，沖蝕磨損過程中瞬態(tài)溫度的測試表征存在較大難度；
(2)由于沖蝕磨損系統(tǒng)(試樣、介質(zhì)和環(huán)境)的復(fù)雜性，難以精確模擬實(shí)際工況條件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處而提供的一種帶有溫度測試系統(tǒng)的式旋轉(zhuǎn)沖蝕磨損試驗(yàn)裝置?？梢阅M冶金、石化、煤礦和水力水電等實(shí)際工況環(huán)境，如料漿泵葉輪、管道、擋板等過流部件的沖蝕磨損，測試沖蝕過程中瞬態(tài)溫度變化特性，揭示溫度與沖蝕磨損之間的影響機(jī)制。
[0006]本發(fā)明的采用的技術(shù)方案是:一種帶有溫度測試系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕磨損試驗(yàn)裝置，包括水箱、料漿罐、試樣、電機(jī)、第一熱電偶、第二熱電偶、第三熱電偶、第四熱電偶、旋轉(zhuǎn)軸、攪拌葉輪、立柱、控制柜和水溫控制儀；所述的電機(jī)安裝在旋轉(zhuǎn)軸的頂部并與控制柜相連，旋轉(zhuǎn)軸底部安裝有攪拌葉輪，在漿料罐頂部分別設(shè)有第一熱電偶、第二熱電偶、第三熱電偶和第四熱電偶，第二熱電偶的底部設(shè)有矩形試樣；在漿料罐的外側(cè)設(shè)有水箱，水箱與裝置外部的水溫控制儀相連；水箱和漿料罐通過立柱固定在測設(shè)裝置中部。
[0007]進(jìn)一步，所述的矩形試樣的沖刷面裸露在料漿液中，其他五個(gè)面設(shè)有隔熱保護(hù)套。
[0008]進(jìn)一步，所述的試樣的沖刷角度可以在0~90度范圍內(nèi)調(diào)整。
[0009]進(jìn)一步，所述的電機(jī)為無極調(diào)速電機(jī)。
[0010]進(jìn)一步，所述的料漿罐為不銹鋼材質(zhì)。
[0011]本發(fā)明具有如下有益效果:通過在被沖蝕試樣不同部位開孔，插入熱電偶，采用導(dǎo)線與溫度傳感器和計(jì)算機(jī)連接，可以在線測試沖蝕磨損過程中試樣不同時(shí)刻、不同部位溫度的溫度變化；通過水溫控制儀來控制水箱中的水溫；料漿罐中料漿固液比可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整；電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度可以無級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)數(shù)及試驗(yàn)時(shí)間通過計(jì)算機(jī)顯示控制，矩形試樣僅一個(gè)沖刷面裸露在料漿液中、其它5個(gè)面設(shè)置了隔熱保護(hù)套，試樣的沖刷角度可以在0~90°范圍內(nèi)調(diào)整，在旋轉(zhuǎn)軸下部設(shè)置了攪拌葉輪，可以防止固體顆粒沉降到料漿罐底部，通過改變旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的方式研宄料漿沖蝕速度對沖蝕磨損過程中試樣和料漿溫度的影響。試樣的沖蝕磨損速度可以通過一段時(shí)間內(nèi)測試沖蝕磨損前后試樣的重量差計(jì)算得到；試樣的沖蝕磨損特征可以通過顯微鏡觀察沖蝕磨損后表面形貌來分析。本發(fā)明可以模擬冶金、化工、煤礦及水電等液固兩相流或單相流體沖蝕磨損工況條件，特別是可以對沖蝕磨損作用引起試樣溫度的變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)測試，分析沖蝕磨損熱效應(yīng)對材料使用性能的影響。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為第一熱電偶、第二熱電偶和第三熱電偶的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明包括水箱1、料漿罐2、試樣3、隔熱套4、電機(jī)5、第一熱電偶6、第二熱電偶7、第三熱電偶8、第四熱電偶9、旋轉(zhuǎn)軸10、攪拌葉輪11、立柱12、控制柜13、水溫控制儀14等。其中，電機(jī)5設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸的頂部，可以通過控制柜13中的轉(zhuǎn)速控制旋鈕實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)數(shù)及試驗(yàn)時(shí)間可通過控制柜13顯示控制，通過改變旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速的方式達(dá)到改變料漿沖蝕速度的目的，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)5下部的旋轉(zhuǎn)軸10設(shè)置了攪拌葉輪10，防止固體顆粒沉降到料漿罐底部；水箱I中的水溫可以通過水溫控制儀14來控制；料漿罐2中的料漿固液比等可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整
如圖2所示，在料漿罐中放置一個(gè)長方體的待測試樣3，在待測試樣3的一面裸露在外，另外五個(gè)面均用隔熱套密封。在被沖蝕試樣3表面附近、中心和背面附近的料漿罐2上開孔，分別插入第一熱電偶6、第二熱電偶7和第三熱電偶8，在料漿罐2中的另一側(cè)放入第四熱電偶9，四個(gè)熱電偶通過導(dǎo)線連接到控制柜13，測試沖蝕磨損過程中試樣3的不同時(shí)刻、不同部位的溫度變化情況。
[0015]以液固兩相流為例，本發(fā)明的工作過程如下:
在水箱I中加入適量水，按試驗(yàn)要求配制好料漿液，加入料漿罐2內(nèi)，先將試樣3與隔熱套4裝配好后，然后將第一熱電偶6、第二熱電偶7和第三熱電偶8分別插入試樣3的表面附近、中心和背面附近的孔內(nèi)，并通過導(dǎo)線與控制柜13聯(lián)接，蓋上料漿罐蓋板并將蓋板固定，按要求調(diào)整好試樣的沖刷角度。
[0016]通過控制柜13中的轉(zhuǎn)速旋鈕設(shè)定電機(jī)5的轉(zhuǎn)速，按啟動(dòng)按鈕開始試驗(yàn)。通過第一熱電偶6、第二熱電偶7和第三熱電偶8在線采集試驗(yàn)過程中試樣3表面附近、中心和背面附近不同時(shí)刻的溫度信號(hào)，第四熱電偶9采集料漿罐中的不同時(shí)刻的溫度信號(hào)，并將上述的溫度信號(hào)傳遞到控制柜13中的計(jì)算機(jī)內(nèi)，記錄及繪制試樣溫度的變化曲線。
[0017]試樣3的沖蝕磨損速率可以通過測試試驗(yàn)前以及經(jīng)過一段時(shí)間沖蝕磨損試驗(yàn)后試樣的重量，然后計(jì)算得到；通過顯微鏡觀察沖蝕磨損后試樣3的表面形貌來分析其沖蝕磨損特征。
[0018]對所公開實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對本實(shí)施例的多重修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這種實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種帶有溫度測試系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕磨損試驗(yàn)裝置，其特征在于:包括水箱、料漿罐、試樣、電機(jī)、隔熱套、第一熱電偶、第二熱電偶、第三熱電偶、第四熱電偶、旋轉(zhuǎn)軸、攪拌葉輪、立柱、控制柜和水溫控制儀；所述的電機(jī)安裝在旋轉(zhuǎn)軸的頂部并與控制柜相連，旋轉(zhuǎn)軸底部安裝有攪拌葉輪，在漿料罐頂部分別設(shè)有第一熱電偶、第二熱電偶、第三熱電偶和第四熱電偶，第一熱電偶、第二熱電偶和第三熱電偶的底部設(shè)有矩形試樣；在漿料罐的外側(cè)設(shè)有水箱，水箱與裝置外部的水溫控制儀相連；水箱和漿料罐通過立柱固定在測設(shè)裝置中部。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有溫度測試系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕磨損試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的矩形試樣的沖刷面裸露在料漿液中，其他五個(gè)面設(shè)有隔熱保護(hù)套。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有溫度測試系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕磨損試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的試樣的沖刷角度可以在0~90度范圍內(nèi)調(diào)整。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有溫度測試系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕磨損試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的電機(jī)為無極調(diào)速電機(jī)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有溫度測試系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕磨損試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述的料漿罐為不銹鋼材質(zhì)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有溫度測試系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)式?jīng)_蝕磨損試驗(yàn)裝置，包括水箱、料漿罐、試樣、電機(jī)、第一熱電偶、第二熱電偶、第三熱電偶、第四熱電偶、旋轉(zhuǎn)軸、攪拌葉輪、立柱、控制柜和水溫控制儀；所述的電機(jī)安裝在旋轉(zhuǎn)軸的頂部并與控制柜相連，旋轉(zhuǎn)軸底部安裝有攪拌葉輪，在漿料罐頂部分別設(shè)有第一熱電偶、第二熱電偶、第三熱電偶和第四熱電偶，第二熱電偶的底部設(shè)有矩形試樣；在漿料罐的外側(cè)設(shè)有水箱，水箱與裝置外部的水溫控制儀相連；水箱和漿料罐通過立柱固定在測設(shè)裝置中部。本發(fā)明可以模擬濕法冶金、化工、采礦、水電等沖蝕磨損工況條件，特別是分析測試沖蝕磨損過程中摩擦熱量在試樣中的傳遞及其對試樣沖蝕磨損特性的影響。
【IPC分類】G01N3/56
【公開號(hào)】CN104913997
【申請?zhí)枴緾N201510397458
【發(fā)明人】李平, 彭學(xué)周, 蘇莉, 王李波, 張銘云, 賀立向
【申請人】河南理工大學(xué)
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年7月7日