超音速氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗裝置的試驗臺的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及沖蝕磨損性能測試裝置，尤其是涉及一種超音速氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗裝置的試驗臺。
【背景技術(shù)】
[0002]石油、化工、環(huán)保等行業(yè)的工藝過程中常含有大量的固體顆粒，在含固多相流介質(zhì)的輸運過程中，設備和管道系統(tǒng)極易產(chǎn)生沖蝕磨損等失效問題。特別是在高溫、高壓差等環(huán)境條件下，管道輸運系統(tǒng)內(nèi)多相流介質(zhì)呈現(xiàn)出更為復雜的流變特性，很難預測沖蝕磨損發(fā)生的部位，這是困擾流體傳輸設備及管道系統(tǒng)安全運行的關(guān)鍵問題。
[0003]針對多相流沖蝕磨損造成材料的失效問題，國內(nèi)外學者已展開大量研宄，并設計了一系列的沖蝕磨損試驗裝置，包含高溫沖蝕磨損試驗裝置。現(xiàn)有的熱態(tài)、冷態(tài)的沖蝕磨損試驗裝置中試件都是固定的。在冷態(tài)氣固兩相流沖蝕試驗中，試件固定在支撐臺板上，當需要改變沖擊角度和沖擊距離的時候，需要中斷試驗后將試件取下，更換不同角度試件臺板，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中，更換角度板的時候，還需考慮冷卻的問題，所需的時間較長，試驗操作較為困難，且有一定的危險性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述【背景技術(shù)】中存在的問題，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裝置的試驗臺，提高超音速氣固兩相流沖蝕磨損試驗的操作效率，可以實現(xiàn)沖擊角度的連續(xù)變化及高速沖擊距離的準確控制。
[0005]氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗裝置的試驗臺為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明包括電加熱板、熱傳導金屬板、溫控裝置、除塵裝置、冷卻裝置、角度調(diào)節(jié)臺、螺旋升降臺、壓蓋和箱體；箱體置于臺架上，箱體內(nèi)的底部中心裝有螺旋升降臺，螺旋升降臺上部通過法蘭與角度調(diào)節(jié)臺聯(lián)接，角度調(diào)節(jié)臺中心開有通孔，聯(lián)接螺栓依次穿過角度調(diào)節(jié)臺兩側(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)臺上端面，電加熱板上表面依次放置熱傳導金屬板、待測試件和壓蓋，內(nèi)六角螺釘依次穿過壓蓋、待測試件、熱傳導金屬板和電加熱板后與角度調(diào)節(jié)臺固定聯(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試件的上表面平齊，處于同一水平面上。
[0007]所述溫控裝置設置漏電保護系統(tǒng)。
[0008]所述激波管中心、角度調(diào)節(jié)臺和螺旋升降臺同軸安裝。
[0009]本發(fā)明具有的有益效果是:
待測試件安裝在角度調(diào)節(jié)臺上，無需拆卸就能通過旋轉(zhuǎn)試件連續(xù)改變沖擊角度；通過螺旋升降臺可精確調(diào)整氣固兩相流的沖擊距離；除塵裝置可以吸納粉塵，避免實驗人員吸入；通過冷卻裝置的冷卻，既可節(jié)約高溫試件的取出時間，又可避免實驗人員受到高溫傷害。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定好、易于加工和制作，操作十分便捷；可用于進行高溫、高速條件下設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試和表征。
【附圖說明】
[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)臺主視圖。
[0012]圖3是圖2的左視圖。
[0013]圖4是待測試件的俯視圖。
[0014]圖中:1、電加熱板，2、熱傳導金屬板，3、待測試件，4、溫控裝置，5、漏電保護系統(tǒng)，
6、除塵裝置，7、冷卻裝置，8、角度調(diào)節(jié)臺，9、螺旋升降臺，10、壓蓋，11、箱體，12、盲孔，13、激波管，14、刻度指針，15、聯(lián)接螺栓。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步的說明。
[0016]如圖1所示，本發(fā)明包括電加熱板1、熱傳導金屬板2、溫控裝置4、除塵裝置6、冷卻裝置7、角度調(diào)節(jié)臺8、螺旋升降臺9、壓蓋10和箱體11 ;箱體11置于臺架上，箱體11內(nèi)的底部中心孔內(nèi)安裝螺旋升降臺9 ;螺旋升降臺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，且均開設有外螺紋，內(nèi)圓管、支撐圓管通過開設有內(nèi)螺紋的聯(lián)接塊聯(lián)接，共同構(gòu)成螺旋升降臺9，其中在螺旋升降臺9支撐圓管的外側(cè)設置有表示其升降距離的位移刻度。螺旋升降臺9上部通過法蘭與角度調(diào)節(jié)臺8聯(lián)接。電加熱板I內(nèi)嵌于角度調(diào)節(jié)臺8的上端面，電加熱板I上表面依次放置熱傳導金屬板2、待測試件3和壓蓋10，內(nèi)六角螺釘依次穿過壓蓋10、待測試件3、熱傳導金屬板2和電加熱板I后與角度調(diào)節(jié)臺8固定聯(lián)接，電加熱板I上的盲孔12內(nèi)設置數(shù)據(jù)線與溫控裝置4相連，同時考慮到試驗安全，溫控裝置4設置漏電保護系統(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試件3的上表面平齊，處于同一水平面上。安裝時激波管13、角度調(diào)節(jié)臺8和螺旋升降臺9同軸安裝。
[0017]如圖2、圖3、圖4所示，分別為角度調(diào)節(jié)臺的主視圖、角度調(diào)節(jié)臺的左視圖和待測試件的俯視圖。角度調(diào)節(jié)臺8中心開有通孔，聯(lián)接螺栓15依次穿過角度調(diào)節(jié)臺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8下部半圓部分設置有刻度，通過刻度指針14顯示待測試件3的沖蝕磨損測試角度；通過松動聯(lián)接螺栓15末端的緊固螺母，對角度調(diào)節(jié)臺8進行旋轉(zhuǎn)至所需角度，然后對緊固螺母固定實現(xiàn)沖蝕磨損試件的角度固定。其中角度調(diào)節(jié)臺8側(cè)面的調(diào)節(jié)面板上設置有標識其轉(zhuǎn)動角度的刻度，刻度范圍為O。~180°，最小單位刻度為1°。待測試件3的幾何形狀為四周開設有螺紋通孔的平板結(jié)構(gòu)，具體安裝順序為:電加熱板I內(nèi)嵌于角度調(diào)節(jié)臺8的上端面，電加熱板I上表面依次放置熱傳導金屬板2、待測試件3和壓蓋10，內(nèi)六角螺釘依次穿過壓蓋10、待測試件3、熱傳導金屬板2和電加熱板I后與角度調(diào)節(jié)臺8固定聯(lián)接。
[0018]利用本發(fā)明實施例進行超音速氣固兩相流沖蝕磨損高溫試驗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裝置的試驗臺，并將開設有螺紋孔的待測試件3分別與壓蓋10、熱傳導金屬板2、電加熱板I通過內(nèi)六角螺釘固定聯(lián)接；
2)松動聯(lián)接螺栓15末端的緊固螺母，旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)臺8上部待測試件的角度為60°，然后固定緊固螺母；此時激波管13的軸線與待測試件3的試驗面之間的銳角夾角為60°;
3)逆時針扭轉(zhuǎn)螺旋升降臺9下端開設有外螺紋的內(nèi)圓管，達到提升螺旋升降臺9高度的目的，直至待測試件3的試驗面中心與激波管13的出口距離達到預期的試驗距離；反之，則順時針扭轉(zhuǎn)螺旋升降臺9下端開設有外螺紋的內(nèi)圓管，降低螺旋升降臺9的高度。
[0019]4)開啟溫控裝置4并設置試驗所需的溫度(例如200°C)，打開漏電保護系統(tǒng)5，接通電源給材質(zhì)為鋁的電加熱板I加熱，當電加熱板I溫度達到初始設定值時，電源自動切斷，停止對電加熱板I的加熱，當電加熱板I的溫度低于初始設定值時，電源自動開啟，恢復對電加熱板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)動段和被驅(qū)動段，用鋁膜隔開，被驅(qū)動段內(nèi)部裝填沖擊顆粒，對驅(qū)動段通過調(diào)節(jié)閥注入氮氣直至鋁膜爆破，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)沖擊待測試件3 ；
6)重復步驟5)可進行多次超音速氣固兩相流的沖擊磨損測試；
7)箱體11底部設置有除塵裝置6，除塵裝置一端插入到箱體內(nèi)，另一端與空隙極小的過濾網(wǎng)聯(lián)接(僅允許氣體分子通過)，實驗過程中每次沖擊測試產(chǎn)生的固相介質(zhì)通過除塵裝置6進行回收；
8)箱體11側(cè)面設置有冷卻裝置7，冷卻裝置7末端與液氮瓶(低溫)、氮氣瓶(常溫)聯(lián)接，沖擊試驗過程結(jié)束后，調(diào)節(jié)冷卻裝置7末端的調(diào)節(jié)閥通入氮氣對與冷卻裝置水平出口處于同一水平面的待測試件3進行快速冷卻，然后取出試件進行沖擊損失質(zhì)量的測量。
[0021]試驗過程中，重復步驟2)?步驟8)可實現(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試。其中，在試驗過程中，需要調(diào)整試件表面與激波管軸線夾角時，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，可以執(zhí)行上述步驟3)。
【主權(quán)項】
1.一種超音速氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗裝置的試驗臺，其特征在于:包括電加熱板(I)、熱傳導金屬板(2)、溫控裝置(4)、除塵裝置(6)、冷卻裝置(7)、角度調(diào)節(jié)臺(8)、螺旋升降臺(9)、壓蓋(10)和箱體(11);箱體(11)置于臺架上，箱體(11)內(nèi)的底部中心裝有螺旋升降臺(9)，螺旋升降臺(9)上部通過法蘭與角度調(diào)節(jié)臺(8)聯(lián)接，角度調(diào)節(jié)臺(8)中心開有通孔，聯(lián)接螺栓(15)依次穿過角度調(diào)節(jié)臺(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(8)上端面，電加熱板(I)上表面依次放置熱傳導金屬板(2)、待測試件(3)和壓蓋(10)，內(nèi)六角螺釘依次穿過壓蓋(10)、待測試件(3 )、熱傳導金屬板(2 )和電加熱板(I)后與角度調(diào)節(jié)臺(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裝置的試驗臺，其特征在于:所述冷卻裝置(7)的水平孔的中心位置與待測試件(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裝置的試驗臺，其特征在于:所述溫控裝置(4)設置漏電保護系統(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裝置的試驗臺，其特征在于:所述激波管(13)中心、角度調(diào)節(jié)臺(8)和螺旋升降臺(9)同軸安裝。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種超音速氣固兩相流高溫沖蝕磨損試驗裝置的試驗臺。箱體置于臺架上，箱體內(nèi)的底部中心裝有螺旋升降臺，其上部與角度調(diào)節(jié)臺聯(lián)接，角度調(diào)節(jié)臺中心開有通孔，聯(lián)接螺栓依次穿過角度調(diào)節(jié)臺兩側(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)臺上端面，其上表面依次放置熱傳導金屬板、待測試件和壓蓋，用螺栓與角度調(diào)節(jié)臺固定聯(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。通過旋轉(zhuǎn)試件，連續(xù)改變沖擊角度；通過螺旋升降臺來調(diào)整沖擊距離；除塵裝置可吸納粉塵；通過冷卻裝置的冷卻，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試。
【IPC分類】G01N3-56
【公開號】CN104792639
【申請?zhí)枴緾N201510162010
【發(fā)明人】金浩哲, 偶國富, 易玉微
【申請人】浙江理工大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年4月8日