水工混凝土抗空蚀试验装置制造方法
【专利摘要】一种水工混凝土抗空蚀试验装置，沿用缩放型空蚀发生器的原理，采用圆形喉口和出口轴对称全扩散，使空化气泡在锥形扩散段壁面完全对称均匀溃灭，实现对一周壁面完全相同的空蚀破坏作用，增大了试件可布置面积，满足多块试件在相同条件下同时进行抗空蚀试验，提高了试验效率和试验结果的可靠性。
【专利说明】水工混凝土抗空蚀试验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种试验装置，具体说是一种水工混凝土抗空蚀试验装置，属于水利工程材料试验领域。
【背景技术】
[0002]空蚀破坏是水工泄水建筑物普遍存在、尚未得到妥善解决的工程问题。已有研究表明，在水流速度达到15m/s时，就会出现空化空蚀现象，而水工泄水建筑物的过流速度普遍在30m/s以上，尤其近年来，随着水利水电的快速发展，工程规模不断扩大，坝高已达300m级，泄流流速超过50m/s，泄水建筑物的空化空蚀问题愈加突出。
[0003]水工泄水建筑物抗空蚀问题一直是研究的热点和难点。经过长期的研究和实践，提出了诸多抗空蚀措施并应用于工程，主要包括结构体型优化、掺气减蚀、提高施工质量、采用抗空蚀材料等。其中，前三种措施属于“防”，均有一定的限度，在采用最优体型、掺气减蚀、最佳施工之后，空蚀问题往往还会发生；而采用抗空蚀材料属于“抗”，是最直接最有效的措施，也是目前解决空蚀问题的主要措施。关于水工混凝土抗空蚀材料的研究始终没有停止过，伴随科技的进步，各种抗空蚀新材料不断涌现，但新型材料抗空蚀性能如何，需要进行考察和评价。
[0004]目前，基本上都是采用《水工建筑物抗冲磨防空蚀混凝土技术规范》(DL/T5207-2005)中推荐的缩放性空蚀发生器来进行水工混凝土的抗空蚀试验，通过对比的方法进行性能评价。该方法空蚀作用较强，能够加速试件破坏，但每次只能进行一块试件的空蚀试验，由于试验动力装置功率较大(100千瓦时以上)、每组试验时间较长(8小时)，当试验组次较多时，不仅能耗较大，试验周期长，更重要的是，每组试验，装置的运行状态不可能调至完全相同，对试验结果存在一定的影响。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是提供一种能够在完全相同条件下同时进行多块试件抗空蚀试验装置，以提高试验效率和试验结果的可靠性。
[0006]本实用新型达到上述目的的技术方案是:
[0007]水工混凝土抗空蚀试验装置，沿用缩放型空蚀发生器的原理，结构上不同于传统缩放型空蚀发生器的矩形喉口和出口半扩散，采用圆形喉口和出口 360°轴对称全扩散，空化气泡在扩散段壁面完全对称均匀溃灭，实现对一周壁面完全相同的空蚀破坏作用，增大了试件可布置面积，满足多块试件在相同条件下同时进行抗空蚀试验。
[0008]所述试验装置，包括收缩段、试件槽和扩散段。收缩段和扩散段均采用锥形管收缩和扩散，两者连接处喉口圆形断面面积最小，高压水流经过收缩段在喉口流速达到最大，高速水流发生空化，空化气泡在扩散段高压区溃灭，对应扩散段空化气泡的溃灭冲击区，轴对称布置一周外凸的试件槽，试件槽内表面用等间距布置的试件限位柱代替扩散段壁面，试件槽前后两侧面与扩散段壁面垂直，试件置于试件槽，试件受槽内限位柱约束，试件的内表面与其前后扩散段壁面平顺衔接、受到空蚀作用，试件外侧用锥形的外壳锁定。
[0009]所述试验装置，同时进行试验的试件数量可根据需要进行设计，最多安装试件数量与限位柱数量相等，即相邻两个限位柱之间布置一块试件；制作试件的模具需根据试件形状尺寸进行定制。
[0010]所述试验装置，竖向布置以消除水流自重影响，既保证空蚀作用的完全轴对称，也便于试件安装。
[0011]所述试验装置，扩散段的压力对试验空蚀状态影响较大，采用高压阀门并配置压力表调节扩散段压力，以达到不同空蚀状态。
[0012]所述试验装置，喉口流速由装置前布置的电磁流量计监测的流量除以喉口断面面积获得，最大水流流速可达60m/s以上，能够满足各级流速的试验要求。
[0013]所述试验装置，属于高压系统，采用高压无缝钢管制作，阀门采用可承压25kg的闻压阀11。
[0014]本实用新型与已有技术相比具有如下优点:
[0015]实现了空化水流轴对称全扩散，可在相同条件下同时进行多块试件的抗空蚀试验，不仅提高了试验效率，节省能耗，而且显著提升了试验结果的可靠性，有助于不同材料抗空蚀性能对比评价。
[0016]【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为水工混凝土抗空蚀试验装置的示意图；
[0018]图2为扩散段试件槽A-A剖面图。
[0019]【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
[0021]水工混凝土抗空蚀试验装置，包括进口锥形收缩段1、锥形扩散段2和试件槽3，收缩段I和扩散段2连接处为喉口 4，喉口 4为圆形断面，面积最小，试件槽3 —周轴对称布置于的扩散段2上，将其对应的扩散段壁面切断，用等间距布置的九根试件限位柱11连接代替，试件槽3前后两侧面与扩散段2壁面垂直，九块试件5置于试件槽3，试件5受试件槽3内限位柱11约束，内表面与其前后扩散段壁面平顺衔接，试件5外侧用锥形外壳12锁定。装置前进水管6上布置电磁流量计7监测流量和喉口流速，装置后出水管9布置高压阀门10，调节出口压力，装置前后均布置压力表10进行压力监测。
[0022]高压水流由进水管6进入装置收缩段1，在喉口 4水流流速达到最大，高速水流发生空化，空化气泡在下游扩散段2高压区完全轴对称溃灭，对环向布置的九块试件5的内表面发生相同的空蚀作用。装置竖向布置以消除水流自重影响，既保证空蚀作用的完全轴对称，也便于试件5安装。
【权利要求】
1.水工混凝土抗空蚀试验装置，其特征在于:包括收缩段、试件槽和扩散段，所述的收缩段和扩散段均采用锥形管收缩和扩散，两者连接处喉口为圆形断面，实现空化水流的轴对称全扩散；在扩散段空化气泡的溃灭冲击区，轴对称布置一周外凸的试件槽，试件槽内表面用等间距布置的试件限位柱代替扩散段壁面，试件槽前后两侧面与扩散段壁面垂直，试件受槽内限位柱约束，试件内表面与其前后扩散段壁面平顺衔接、受到空蚀作用，试件外侧用锥形的外壳锁定。
2.根据权利要求1所述的水工混凝土抗空蚀试验装置，其特征在于:最多安装试件数量与限位柱数量相等，即相邻两个限位柱之间布置一块试件；制作试件的模具根据试件形状尺寸进行定制。
3.根据权利要求1所述的水工混凝土抗空蚀试验装置，其特征在于:装置属于高压系统，采用高压无缝钢管制作，阀门采用可承压25kg的高压阀门。
4.根据权利要求1?3之一所述的水工混凝土抗空蚀试验装置，其特征在于:装置竖向布置，以消除水流自重影响，既保证空蚀作用的完全轴对称，也便于试件安装。
【文档编号】G01N3/56GK203572729SQ201320575007
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】王新, 骆少泽, 张陆陈, 谢罗峰, 李子阳, 陈诚 申请人:水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院