专利名称：一种虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及冲蚀实验装置，具体地说是一种虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验
直O
背景技术：
零部件材料的破坏往往自表面开始，固体粒子冲击或冲刷造成材料的冲蚀磨损是 工业生产中许多机器设备、零部件损坏报废的重要原因。在航空航天、冶金、采矿、电力等工 业部门中大量使用压气机、抽(排)风机，输送含有大量的砂粒、矿渣、粉尘等固体颗粒的 气体，在气流的携带下，这些固体颗粒在风机中被加速，对压气机叶片、风机叶片、排气口、 衬板等部件有严重的冲蚀磨损作用，大大减少了机器设备零部件的使用寿命，因此如何防 止设备冲蚀失效及对产品耐磨抗冲蚀性能的测试已成为以上工业部门的技术关键。目前， 通常用增压气流固体颗粒冲击法测试涂层的耐磨抗冲蚀性能，对于防护涂层的冲刷性能测 试，在国内现有设备中，存在若干形式的液固双相流冲刷腐蚀装置，包括旋转式、管流式和 喷射式试验装置，从不同程度上解决了攻角调节困难和试验周期长的缺陷。但是纯固体粒 子冲刷样品表面时，会出现喷嘴处出砂不连续的问题，这极大影响了实验结果，同时也降低 了实验效率。
发明内容本实用新型的目的是提供一种虹吸式漏斗型固体粒子冲刷腐蚀实验装置，解决现 有技术中测速难、试验周期长、固体粒子沿漏斗反冲和出砂不连续这几个问题，可以控制砂 粒速度、流量、攻角以及距样品表面距离。本实用新型通过以下技术方案来实现的一种虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置，其特点是包括提供压缩空气源的空压 机、设置于腔室中振动器、装置于振动器下端的漏斗、喷枪以及位于喷枪前方的测试机构， 所述振动器及喷枪通过气管与空压机相连接，所述气管上设有调节阀，所述漏斗的出口端 连接有砂量调节阀并通过砂管与喷枪相连接。其中，上述测试机构可以是试验装置，也可以是测速装置。若上述测试机构为包含 样品架及攻角调节座的试验装置时，所述试验装置则可装配上样品进行冲蚀实验；若上述 测试机构为包含有双盘测速仪的测速装置时，所述测速装置则可通过该测速装置测出固体 粒子的速度。上述振动器可以为各式各样的振动器，为达到更好的流动性，本实用新型选用涡 轮气动振动器，为避免固体粒子沿漏斗反冲和出砂不连续，所述喷枪后端连接有与调节阀 相接的气管及砂管，且喷枪后端的气管与砂管的夹角范围是20° -50°。本实用新型由于采用调压阀来控制腔室中的振动器及喷枪，从而来控制固体粒子 的飞行速度，通过改变冲刷压力来控制流速，可得到不同的流速值，最高流速可达60m/s，而 且利用气动振动器解决冲刷过程中砂粒流动性不好而造成砂粒不连续这一技术难题，通过砂量调节阀可控制单位时间内的砂粒流量，通过攻角调节座可任意调节冲刷攻角和距样品 表面距离，整个过程简便易操作，实验结果全面、准确、周期短，大大提高了实验效率；又由 于测试机构可以为包含有双盘测速仪的测速装置，利用固体粒子冲击在双盘测速装置上而 使双盘测速装置产生变化，利用其变化再配合公式可计算出冲刷固体粒子的速度，从而得 到不同冲刷压力与固体粒子速度的对应关系，其测速方法简单快捷。综上所述，本实用新型 的实验装置能控制冲刷时砂粒的流量、流速、攻角、距离，且工作时噪音较小，也十分环保， 实用价值大，可广泛应用于航空航天、冶金、采矿、电力等行业。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的冲蚀实验装置的简略结构示意图；图2为本实用新型的双盘测速装置的简略结构示意图；图3为冲刷压力与砂粒速度的对应关系图。
具体实施方式
如图1所示，一种虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置，其中包括提供压缩空气 源的空压机1、设置于腔室9内设有振动器3、装置于振动器3下端的漏斗4、喷枪5以及位 于喷枪5前方的测试机构，该振动器3及喷枪5通过气管6与空压机1相连接，还在气管6 上设有调节阀2，在漏斗4的下端连接有砂量调节阀7并通过砂管8与喷枪5相连接，该实 施例的振动器3为涡轮气动振动器3，空压机1的气体经过调节阀2后一路由气管6通向涡 轮气动振动器3，另一路通过气管6到达喷枪5 ；该漏斗4固定在和它尺寸相配合的一个铁 架91上，铁架91的上端边缘开有两个小孔，用于固定涡轮气动振动器3，从而使涡轮气动振 动器3可固定在漏斗4的上端，铁架91的另一端固定在腔室9的内壁上，而在漏斗4的下端 出口处则连接有上述的砂量调节阀7，在砂量调节阀7的出口端设有与喷枪5相连通的砂管 8，通过砂量调节阀7控制漏斗4中的固体粒子通过砂管8流到喷枪5中；该喷枪5的前端 窄后端宽，其中上述的砂管8及气管6均从喷枪5的后端穿入，且砂管8与气管6之间的夹 角为20° -50°，喷枪5的前端则连接有喷嘴51，该喷嘴51的内径尺寸是是1.5 士 0.075mm， 长度为50mm，在腔室9中设有喷枪固定装置，该喷枪固定装置由喷枪专用夹具和焊接在腔 室9的槽钢上的固定连杆组成；在喷嘴51的前方则固定有测试机构，图1中的测试机构为 固定样品用的样品架10，该样品架10是固定在攻角调节座11上端的，而攻角调节座11则 是通过螺栓可滑动地安装在腔室9的槽钢上，因此可以任意调节样品架10至喷嘴51的距 离，而摇动攻角调节座11的把手，则可以调节喷嘴51与样品架10的夹角，即可任意调节攻 角的大小。该实验装置还设有脚踏开关和电源开关，分别用于控制气路和电路，每次冲刷腐 蚀试验运行前，先开电源，再开脚踏开关。该腔室9整个是一个密闭的空间，且装有除尘系 统，非常环保，噪音也比较小，在腔室9壁上设有视窗口，透过视窗口可观察到整个实验过 程，在腔室9的右侧还设有门，通过打开该门可以调整其内部的装置。利用调压阀2来控制 固体粒子的飞行速度，通过改变冲刷压力来控制流速，可得到不同的流速值，而且利用涡轮 气动振动器3解决冲刷过程中砂粒流动性不好而造成砂粒不连续这一技术难题，通过砂量 调节阀7可控制单位时间内的砂粒流量，通过攻角调节座11可任意调节冲刷攻角和喷嘴51距样品表面的距离，整个过程简便易操作，实验结果全面、准确、周期短，大大提高了实验效率。该虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置的工作原理如下冲刷试验时，首先按照 图1安装好样品架10和攻角调节座11，接着将样品固定在样品架10上，移动攻角调节座 11，使样品表面距喷嘴的距离是10mm，然后用螺栓固定在槽钢上，再用手摇动攻角调节座 11的把手，调节试验所需要的冲刷角度。待这些工作完成之后，放入一定量的白刚玉砂粒 (主要成分A1203，粒径为50μπι)至漏斗4，关闭腔室9的门。再打开电源开关，调节调压阀 2，压力调节至所需的压力值，然后打开脚踏开关，此时压缩空气经过三通阀后分成两路，一 路通入至涡轮气动振动器3，另外一路则通入喷枪5的气路内，漏斗4中的砂粒在气动振动 器3的作用下，砂粒由于自重漏至漏斗4底部，喷枪5内产生负压，在负压的作用下，砂粒由 漏斗4通过砂管8，被吸射至样品的表面。待漏斗4中无砂粒时，依次关闭脚踏开关和电源 开关，从而完成整个冲刷过程。如图2所示，该实施例的配备双盘测速装置，该双盘速测装置包括有双盘测速仪， 该双盘测速仪包括圆面上带有一小圆孔121的前转盘12、表面粘有铝箔的测速盘13、驱动 双盘转动的电机14以及轴架15，所述前转盘12与测速盘13同轴安装于轴架15的转轴151 上，该双盘测速装置可安装在攻角调节座11的位置。该实施例关于冲刷速度的测定如下将图1中的样品架10和攻角调节座11取出，再将双盘测速装置放入腔室9中，并 固定在槽钢上，将前转盘12上的小圆孔121对准喷嘴51，并调节距离至10mm。将定量的 白刚玉砂粒加入漏斗4中，然后打开电源开关，调节调压阀2，将压力调至0. IMPa，再打开 脚踏开关，控制冲刷时砂粒的流量，使砂粒的送入率为2士0. 5g/min。此时，砂粒喷出，通过 小圆孔121到达测速盘13上的铝箔上，形成一个小圆痕；约Imin后，插上双盘测速仪的电 源开关，电机将驱动同轴的双盘转动，前转盘12的其他位置将挡住绝大部分砂粒，只让一 部分粒子通过小圆孔121，穿过小圆孔121的这部分粒子会并冲击到铝箔上落后于原小圆 痕一定角度的位置，经过一段时间后，就可以形成另一个小圆痕，这样在测速盘13的铝箔 上记录下两个小圆痕的位置，测出两个小圆痕中心间距D，利用下式计算出砂粒的飞行速度
ν = πndR/3OD，其中R为前转盘12的圆心到小圆孔121的圆心距离，前转盘12和测速盘13之
间的间距为d，电机14的转速为2960r/min。然后使用同样的方法，依次调节压力至0. 15， 0. 20，0. 25，0. 30，0. 35，0. 40MPa，这样就得到一系列的D值，从而计算出对应的砂粒的速 度。冲刷压力与砂粒速度的对应关系图如图3所示。在实际做冲蚀实验时，需先测定冲刷压 力与固体粒子速度的关系，然后再根据得出的数据及所要做冲蚀实验的样品来选择适合的 冲刷速度，整个实验过程能控制冲刷时砂粒的流量、流速、攻角、距离，且工作时噪音较小， 也十分环保，实用价值大，可广泛应用于航空航天、冶金、采矿、电力等行业。尽管本实用新型是参照具体实施例来描述，但这种描述并不意味着对本实用新型 构成限制。参照本实用新型的描述，所公开的实施例的其他变化，对于本领域技术人员都是 可以预料的，这种的变化应属于所属权利要求所限定的范围内。
权利要求一种虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置，其特征在于包括提供压缩空气源的空压机(1)、设置于腔室(9)中振动器(3)、装置于振动器(3)下端的漏斗(4)、喷枪(5)以及位于喷枪(5)前方的测试机构，所述振动器(3)及喷枪(5)通过气管(6)与空压机(1)相连接，所述气管(6)上设有调节阀(2)，所述漏斗(4)的出口端连接有砂量调节阀(7)并通过砂管(8)与喷枪(5)相连接。
2.根据权利要求1所述的虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置，其特征在于上述测试 机构为包含样品架(10)及攻角调节座(11)的试验装置，所述样品架(10)安装于上述攻角 调节座(11)上方，通过调节所述攻角调节座(11)可改变样品架(10)与喷枪(5)的夹角。
3.根据权利要求2所述的虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置，其特征在于上述攻角 调节座(11)可滑动地安装于上述腔室(9)内的底面上，通过滑动攻角调节座(11)可调节 样品架(10)与喷枪(5)的距离。
4.根据权利要求1所述的虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置，其特征在于上述测试 机构为包含有双盘测速仪的测速装置，所述双盘测速仪可滑动地安装于上述腔室(9)内的 底面上。
5.根据权利要求4所述的虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置，其特征在于上述双盘 测速仪包括圆面上带有一小圆孔(121)的前转盘(12)、表面粘有铝箔的测速盘(13)、驱动 双盘转动的电机(14)以及轴架(15)，所述前转盘(12)与测速盘(13)同轴安装于轴架(15) 的转轴(151)上，所述轴架(151)安装于上述腔室(9)内的底面上。
6.根据权利要求3或5所述的虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置，其特征在于上述 腔室(9)内的底面上设有轨道，上述攻角调节座(11)或轴架(15)可滑动地放置于所述轨 道中并通过螺栓拧紧定位。
7.根据权利要求1所述的虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置，其特征在于上述喷枪(5)前端连接有喷嘴(51)，所述喷枪(5)后端连接有与调节阀(2)相接的气管(6)及砂管 ⑶。
8.根据权利要求7所述的虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置，其特征在于上述喷枪 (5)后端的气管(6)与砂管(8)的夹角范围为20° -50°。
9.根据权利要求1所述的虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置，其特征在于上述腔室 (9)的内壁设有一铁架(91)，上述振动器(3)及漏斗(4)安装固定在所述铁架(91)上。
10.根据权利要求1所述的虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置，其特征在于还设有 用脚控制调节阀(2)的脚踏开关。
专利摘要本实用新型提供一种虹吸式漏斗型固体粒子冲蚀实验装置，其特点是包括空压机、设置于腔室中振动器、装置于振动器下端的漏斗、喷枪以及位于喷枪前方的测试机构，所述振动器及喷枪通过气管与空压机相连接，气管上设有调节阀，所述漏斗的出口端连接有砂量调节阀并通过砂管与喷枪相连接。采用漏斗可控制砂量，且装取砂粒方便；采用砂量调节阀可控制单位时间内砂粒的流量；利用涡轮气动振动器解决由于细砂粒流动性不好而引起的喷嘴出砂不连续的主要问题；利用攻角调节座可实现任意冲刷角度的冲刷试验，而使用双盘测速装置可测出固体粒子的冲刷速度。此实验装置能控制冲刷时砂粒的流量、流速、攻角、距离，且工作时噪音较小，也十分环保，实用价值大。
文档编号G01N3/56GK201622220SQ20092026498
公开日2010年11月3日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者代明江, 侯惠君, 宋进兵, 林松盛, 胡芳, 高阳 申请人:广州有色金属研究院