專利名稱：一種高壓水除鱗噴嘴性能測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機械設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種噴嘴性能的測試裝置，尤其適用于冶金行業(yè)高壓水除鱗噴嘴的性能測試。
背景技術(shù)：
在熱軋工藝中，鋼坯經(jīng)加熱爐加熱后，因鋼坯表面與氧化性氣體直接接觸而氧化， 表面會產(chǎn)生氧化鐵皮，俗稱板坯鱗皮。鋼坯表面的氧化鐵皮如不及時清除，不僅會損壞軋輥，而且氧化鐵皮還會軋入鋼坯表面，形成凹坑、麻面等表面缺陷，嚴(yán)重影響鋼材的表面質(zhì)量。隨著鋼材市場競爭的日趨激烈，而且現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展對高質(zhì)量、高附加值鋼鐵產(chǎn)品的要求日趨苛刻，而鋼板表面質(zhì)量作為生產(chǎn)廠商和用戶不斷追求的重要指標(biāo)之一。由于高壓水除鱗裝置去除氧化鐵皮效果明顯，國內(nèi)外幾乎所有的鋼鐵產(chǎn)品熱軋生產(chǎn)中都采用高壓水除鱗裝置來去除氧化皮，以提高熱軋產(chǎn)品的表面質(zhì)量。在高壓水除鱗設(shè)備中，除鱗噴嘴作為核心部件，其性能的好壞對除鱗效果有著重要影響。目前國內(nèi)大多數(shù)除鱗噴嘴制造商只能提供噴嘴結(jié)構(gòu)參數(shù)如噴嘴直徑、噴射角、散射角等，以及額定壓力下所能達到的打擊力大小，卻無法提供對高質(zhì)量鋼坯除鱗影響較大的噴嘴出口射流的形態(tài)和打擊力大小的分布。因此，研制一套高壓水除鱗噴嘴性能測試裝置， 對國產(chǎn)以及進口噴嘴進行性能測試，對于提高除鱗噴嘴的質(zhì)量及其除鱗效率具有十分重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有高壓水除鱗噴嘴的性能測試裝置無法提供對高質(zhì)量鋼坯除鱗影響較大的噴嘴出口射流的形態(tài)和打擊力大小的分布的問題，提供一套高壓水除鱗噴嘴性能測試裝置，通過測試裝置獲得在不同靶距下射流打擊力分布的二維和三維視圖。平面二維視圖可清晰識別射流打擊區(qū)域的形狀以及打擊力分布狀況，進而判斷射流形態(tài)的優(yōu)劣。立體三維視圖形象地給出了打擊力的大小及其分布規(guī)律。同時，通過該測試裝置也可以實測得到噴嘴的噴射角和散射角以及噴嘴的流量系數(shù)。一種高壓水除鱗噴嘴性能測試裝置，主要包括高壓供水系統(tǒng)、三維運動平臺系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)三部分，如圖1所示。(1)高壓供水系統(tǒng)主要為試驗系統(tǒng)提供高壓水射流，由水箱1、變頻器2、電機3、低壓泵4、高壓泵6、溢流閥7、開關(guān)閥9、電動調(diào)節(jié)閥14組成。低壓泵4 一端與水箱1相連，另一端經(jīng)第一壓力傳感器5與高壓泵6相連。低壓泵4和高壓泵6各由裝有同型號變頻器2 的電機驅(qū)動。高壓泵6與第二壓力傳感器8相連，在二者之間接入溢流閥7，然后溢流閥7 的另一端與水箱1相連，起到溢流和安全作用。第二壓力傳感器8與三組由開關(guān)閥9和不同量程的第一流量計10、第二流量計11、第三流量計12組成的并聯(lián)管路相連，然后再與第三壓力傳感器13、電動調(diào)節(jié)閥14、第四壓力傳感器15相連，最后連接噴嘴16。(2)三維運動平臺18主要通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)運動平臺的控制，從而使固定在運動平臺上的打擊力傳感器17在噴嘴16噴射有效范圍內(nèi)按照“弓”字形軌跡運動。(3)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)由第一壓力傳感器5，第二壓力傳感器8，第三壓力傳感器13、第一流量計10、第二流量計11、第三流量計12、噴嘴16、打擊力傳感器17組成，采集水壓、流量、射流打擊力等數(shù)據(jù)，然后對所得數(shù)據(jù)進行處理得到打擊力分布二維視圖、三維視圖等圖形。PLC可編程控制器實現(xiàn)測試裝置的自動化控制，主要實現(xiàn)高壓供水系統(tǒng)、三維平臺的運動控制以及傳感器對系統(tǒng)壓力、系統(tǒng)流量、射流打擊力等數(shù)據(jù)的采集和存儲，然后用 IabVIEff軟件對所得數(shù)據(jù)進行分析、處理及顯示。本裝置在通過常規(guī)實測得到噴嘴的噴射角和散射角以及噴嘴的流量系數(shù)的同時， 還能通過測試裝置獲得在不同靶距下射流打擊力分布的二維和三維視圖。平面二維視圖可清晰識別射流打擊區(qū)域的形狀以及打擊力分布狀況，進而判斷射流形態(tài)的優(yōu)劣。根據(jù)立體三維視圖能形象地找出打擊力的大小及其分布規(guī)律。
以下結(jié)合附圖和實例對本實用新型進一步說明。圖1是高壓水除鱗噴嘴性能測試裝置系統(tǒng)圖圖1中，1—水箱，2——變頻器，3——電機，4——低壓泵，5——第一壓力傳感器，6——高壓泵，7——溢流閥，8——第二壓力傳感器，9——開關(guān)閥，10——第一流量計 (6. 3-63L/h), 11——第二流量計(40_400L/h)，12——第三流量計 c (320-3200L/h), 13——第三壓力傳感器，14——電動調(diào)節(jié)閥，15——第四壓力傳感器，16——噴嘴，17—— 打擊力傳感器，18——三維運動平臺具體實施方式
結(jié)合
該系統(tǒng)具體實施方式
。首先選擇電控操作臺的自動控制方式，在高壓供水系統(tǒng)控制端輸入低壓泵4初始運轉(zhuǎn)頻率，然后啟動低壓泵4。水箱1中的水被抽出， 低壓水壓力數(shù)據(jù)由第一壓力傳感器5測得，觀察低壓水壓力數(shù)值，直到低壓水的壓力達到 0.5MPa。然后啟動高壓泵6，并不斷的提高其運轉(zhuǎn)頻率。高壓水依次經(jīng)過第二壓力傳感器 8、開關(guān)閥9、流量計10或11或12、第三壓力傳感器13、電動調(diào)節(jié)閥14、第四壓力傳感器15、 噴嘴16。高壓水壓力數(shù)據(jù)由第四壓力傳感器15測得，觀察高壓水壓力數(shù)值，直到系統(tǒng)的壓力達到25MPa為止，然后停止增加高壓泵6運轉(zhuǎn)頻率值，使系統(tǒng)壓力穩(wěn)定在某一恒定值。流量計10，11，12分別代表不同量程的流量計，可根據(jù)測試需要選擇不同類型的流量計。通過電控操作臺的三維運動平臺18控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)平臺中Z軸的高度，保證測試在一定靶距下完成。然后在電控操作臺的三維平臺控制端分別輸入打擊力傳感器17在X、 Y軸的初始位置、結(jié)束位置及傳感器運動的步長和步數(shù)，從而給定三維運動控制平臺脈沖和方向信號。按下測試開始按鈕，打擊力傳感器17將從噴嘴16在水平面有效噴射范圍的左下角開始按照預(yù)先設(shè)定的“弓，，字形軌跡運動，采集測試噴嘴16有效噴射范圍內(nèi)數(shù)據(jù)點的打擊力，最后在噴射區(qū)域的右上角結(jié)束。同時將射流打擊力通過打擊力傳感器17傳輸?shù)絇LC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。最后，將打擊力傳感器17采集的射流打擊力以及傳感器的X、Y軸坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)得到打擊力分布的二維、三維視圖。
權(quán)利要求1. 一種高壓水除鱗噴嘴性能測試裝置，其特征包括高壓供水系統(tǒng)、三維運動平臺系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)三部分；(1)高壓供水系統(tǒng)主要為試驗系統(tǒng)提供高壓水射流，由水箱(1)、變頻器(2)、電機(3)、 低壓泵(4)、高壓泵(6)、溢流閥(7)、開關(guān)閥(9)、電動調(diào)節(jié)閥(14)組成；低壓泵(4) 一端與水箱⑴相連，另一端經(jīng)第一壓力傳感器(5)與高壓泵(6)相連；低壓泵(4)和高壓泵(6) 各由裝有同型號變頻器O)的電機(3)驅(qū)動；高壓泵(6)與第二壓力傳感器(8)相連，在二者之間接入溢流閥(7)，然后溢流閥(7)的另一端與水箱(1)相連，起到溢流和安全作用；第二壓力傳感器(8)與三組由開關(guān)閥(9)和不同量程的第一流量計(10)、第二流量計(11)、第三流量計(12)組成的并聯(lián)管路相連，然后再與第三壓力傳感器(13)、電動調(diào)節(jié)閥(14)、第四壓力傳感器(1 相連，最后連接噴嘴(16)；(2)三維運動平臺(18)通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)運動平臺的控制，從而使固定在運動平臺上的打擊力傳感器(17)在噴嘴(16)噴射有效范圍內(nèi)按照“弓，，字形軌跡運動；(3)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)由第一壓力傳感器(5)，第二壓力傳感器(8)，第三壓力傳感器(13)、第一流量計(10)、第二流量計(11)、第三流量計(12)、噴嘴(16)、打擊力傳感器 (17)組成，采集水壓、流量、射流打擊力數(shù)據(jù)，然后對所得數(shù)據(jù)進行處理得到打擊力分布二維視圖、三維視圖圖形。
專利摘要一種高壓水除鱗噴嘴性能測試裝置，屬于機械設(shè)備領(lǐng)域。本裝置包括高壓供水系統(tǒng)、三維運動平臺系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)三部分。高壓供水系統(tǒng)主要為試驗系統(tǒng)提供高壓水射流，三維運動平臺系統(tǒng)通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)運動平臺的控制，從而使固定在運動平臺上的打擊力傳感器在噴嘴噴射有效范圍內(nèi)按照“弓”字形軌跡運動；數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)通過壓力傳感器、流量計、噴嘴和打擊力傳感器采集水壓、流量、射流打擊力數(shù)據(jù)，然后對所得數(shù)據(jù)進行處理得到打擊力分布二維視圖、三維視圖圖形。通過平面二維視圖可清晰識別射流打擊區(qū)域的形狀以及打擊力分布狀況，進而判斷射流形態(tài)的優(yōu)劣。根據(jù)立體三維視圖能形象地找出打擊力的大小及其分布規(guī)律。
文檔編號G01M13/00GK202057480SQ20112011774
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月20日
發(fā)明者李勇, 楊楠, 肖成勇, 馬飛 申請人:北京科技大學(xué)