一種間隙可調的錐面水射流空蝕試驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于流體機械中的空蝕技術領域，具體涉及一種用于試樣材料抗空蝕性能測試的高壓錐面水射流空蝕試驗裝置，能實現(xiàn)不同的供水壓力和射流間隙時，對多組試樣材料進行空蝕試驗。
【背景技術】
[0002]射流空蝕是指空化氣泡沖擊固體材料表面造成材料損失的現(xiàn)象，射流空蝕通常會對水利機械泵、閥、水輪機、滑動軸承、船體等水利機械產(chǎn)生嚴重危害。解決空蝕問題比較有效的途徑是提高材料的抗空蝕能力，因此試樣材料的空蝕抑制力研宄成為關鍵。
[0003]20世紀末，一種射流空蝕試驗方法已經(jīng)被提出，即用高速空化流體垂直噴射到試樣表面，該方法被工業(yè)界廣泛的采納并應用。目前，國內專利已公布一些相關的射流空蝕試驗裝置:CN201210233387.6公布了一種恒壓水射流空蝕試驗裝置；CN201110268190.1公布了一種射流式氣/固沖蝕測試裝置；CN201020224942.5公布了一種試件表面沖蝕磨損測試裝置；CN200710018816.7公布了一種射流式?jīng)_蝕磨損試驗裝置。以上關于射流裝置的專利均采用小孔式射流噴嘴，由于噴嘴直徑不易調節(jié)，空化射流區(qū)域很小，且一個噴嘴產(chǎn)生的空化射流只能對一個試樣進行空蝕試驗，效率很低；加之噴嘴處會發(fā)生嚴重的空化空蝕現(xiàn)象，導致噴嘴壽命非常短，這些都嚴重制約著射流空蝕裝置的通用型。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明克服了上述空蝕試驗裝置存在的缺陷，提供了一種間隙可調的錐面水射流空蝕試驗裝置，該裝置由高壓柱塞泵提供恒定的高壓水，利用大型圓錐面噴嘴在管道內形成高沖擊力高速射流及局部的負壓空化區(qū)域，并通過調節(jié)供水壓力和錐面間隙以控制射流速度和空化程度，以對管道中安裝的試樣材料進行不同程度的空蝕試驗。
[0005]本發(fā)明采用的技術方案為:一種間隙可調的錐面水射流空蝕試驗裝置，主要包括:水箱、供水設備、調壓閥、管接頭、試樣座、箱體、錐面射流體、調節(jié)螺母、鎖緊螺母、試樣等，所述箱體是此試驗裝置的主體結構件，用于支撐試樣座和錐面射流體，箱體頂部設有進水口，所述錐面射流體上安裝有調節(jié)螺母和鎖緊螺母，分別用于調節(jié)錐面射流體的位置和固定錐面射流體，錐面射流體上也設有進水口，所述試樣座的內孔面安裝有周向均布的多個測試試樣，測試試樣被管接頭壓緊固定，管接頭上設有出水口，與水箱連通，所述水箱是此試驗裝置的主要儲水容器，與供水設備連接，所述供水設備是提供恒定高壓水的主要設備，其出口分別連通箱體頂部的進水口以及錐面射流體上的進水口。
[0006]作為優(yōu)選，所述供水設備為變頻電機控制的高壓柱塞泵，可以在額定壓力范圍內，任意調節(jié)箱體頂部入口的供水壓力以實現(xiàn)不同的水射流速度，能在試樣座的管道內形成負壓空化效果。
[0007]作為優(yōu)選，所述供水設備與錐面射流體之間設有調壓閥，用于調節(jié)錐面射流體入口的壓力，調節(jié)壓力應遠小于箱體頂部入口的高供水壓力，但又略高于環(huán)境大氣壓力，以實現(xiàn)在試樣座的管道內形成的理想的負壓空化區(qū)域。
[0008]作為優(yōu)選，所述錐面射流體與試樣座之間的圓錐面間隙可調，可以在允許間隙內，任意調節(jié)射流間隙以實現(xiàn)不同的水射流流量，以對射流下游的測試試樣造成不同程度的空蝕破壞。
[0009]本發(fā)明裝置密封性能良好，排水通暢，試驗中采用測溫儀定時測量空蝕工況下入口與出口水的溫升，并采用壓力表測量供給水路中的壓力，從而計算獲得錐形噴嘴的射流速度，試驗畢后，取出試樣，采用高精度天平和電鏡，分別測量試樣的失重和空蝕坑形貌。
[0010]有益效果:本發(fā)明的錐面水射流空蝕試驗裝置結構合理，試樣安裝簡便，通過調節(jié)供水壓力、射流速度和錐面間隙，能一次對多組試樣材料進行不同程度的空蝕破壞試驗，其空蝕效率明顯高于傳統(tǒng)的小孔噴嘴射流裝置，更適宜于小試樣材料的抗空蝕性能評價試驗。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明試驗裝置的結構示意圖；
[0012]圖2為圖1的剖視圖。
[0013]【附圖符號說明】1.水箱；2.出水口；3.管接頭；4.試樣座；5.0型橡膠密封圈；
6.箱體；7.供水入口 ；8.軸套；9.0型橡膠密封圈；10.錐面射流體；11.鎖緊調節(jié)螺母；12.鎖緊螺母；13.供水入口 ；14.壓力表；15.壓力表；16.調壓閥；17.供水設備；18.試樣A ；19.試樣B;20.試樣C;21.試樣D。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步說明。
[0015]如圖1和2所示:一種間隙可調的錐面水射流空蝕試驗裝置，供水設備17為變頻電機控制的PCY14-1B斜盤式恒壓變量柱塞泵MCY14-1B，最高供水壓力為30MPa，箱體6采用不銹鋼材料，是此試驗裝置的主體支撐件，試樣座4通過螺釘及墊片固定在箱體6的左端面上，軸套8通過間隙配合裝配到箱體6右端面上，O型橡膠密封圈5分別安裝在試樣座4與軸套8的外圓柱的密封槽內，錐面射流體10的密封槽內裝有兩個O型橡膠密封圈9，錐面射流體10采用間隙配合插入到軸套8內孔中，通過調節(jié)螺母11的螺紋副以調節(jié)的錐面射流體10的軸向位置，以保證和試樣座4的錐面形成正確的射流間隙S(0.2mm)，鎖緊螺母12也安裝在錐面射流體10的帶螺紋的部位上，用來鎖緊調節(jié)螺母11。周向均布的四個試樣18、19、20、21分別安裝于試樣座4的內圓孔的四個槽內，被管接頭3壓緊。
[0016]空蝕試驗時，供水設備17將水箱I中的水泵入，分兩路與試驗裝置連接，一路通過調壓閥16和壓力表15，連通錐面射流體10右端的供水入口 13，供水入口 13的水壓通過調壓閥16調節(jié)為0.3MPa-0.5MPa，另一路流經(jīng)壓力表14，連通箱體6頂部的供水入口 7，在箱體6內產(chǎn)生20MPa的高壓強流體，當高壓液體經(jīng)過間隙為S的錐面間隙時，液體在試樣座4的管道內產(chǎn)生高速射流，并形成局部的負壓空化區(qū)域，產(chǎn)生的空化氣泡伴隨在高速流體中一起運動至試樣18、19、20、21的表面處發(fā)生撞擊潰滅，對材料造成空蝕破壞，沖蝕完畢后的汽水兩相流又經(jīng)過管接頭3的出水口 2流回水箱1，并又被吸入供水設備17實現(xiàn)水資源的循環(huán)利用，試驗完畢后關閉電源，旋開管接頭3以取出或更換試樣18、19、20、21。
[0017]應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。本實施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
【主權項】
1.一種間隙可調的錐面水射流空蝕試驗裝置，其特征在于此試驗裝置采用了圓錐面射流空化結構，高壓水經(jīng)過錐面射流體10與試樣座4之間的圓錐面間隙，在圓錐面間隙出口處形成高速水射流空化，夾帶空化泡的高速水流流經(jīng)試樣表面時，造成試樣的空蝕破壞。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種間隙可調的錐面水射流空蝕試驗裝置，其特征在于:供水設備17與錐面射流體10之間設有精密調壓閥16，錐面射流體10與試樣座4之間又設有圓錐面的環(huán)形間隙，一方面通過調壓閥16調節(jié)錐面射流體入口 13的壓力，另一方面通過調節(jié)螺母11調節(jié)錐面射流體10與試樣座4之間的圓錐面間隙S，以實現(xiàn)對射流下游的測試試樣18、19、20、21造成不同程度的空蝕破壞。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種間隙可調的錐面水射流空蝕試驗裝置，主要包括：水箱、供水設備、調壓閥、管接頭、試樣座、箱體、錐面射流體、調節(jié)螺母、鎖緊螺母、試樣等，所述箱體是此試驗裝置的主體結構件，用于支撐錐面射流體和試樣座，箱體頂部設有進水口，所述錐面射流體上也設有進水口，兩個進水口均與外圍的高壓供水設備連通，所述試樣座的內孔面安裝有周向均布的多個測試試樣，測試試樣被管接頭壓緊固定，管接頭上設有出水口，與水箱連通，水箱又與高壓供水設備連接。本裝置通過調節(jié)供水壓力、射流速度和錐面間隙，能一次對多組試樣材料進行不同程度的空蝕破壞試驗，適宜于小試樣材料的抗空蝕性能評價試驗。
【IPC分類】G01N3-56
【公開號】CN104634681
【申請?zhí)枴緾N201410820540
【發(fā)明人】程峰, 吉衛(wèi)喜, 蔣紅琰
【申請人】江南大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月25日