分析表面试样冲蚀磨损试验台的制作方法

本实用新型属于冲蚀磨损研究试验领域，具体涉及一种用于分析表面试样冲蚀磨损试验台，可应用于疏浚输送设备破坏的研究领域。

背景技术：

冲蚀磨损是造成疏浚输送设备破坏的主要原因，磨损导致疏浚输送系统的性能和使用寿命下降，严重影响疏浚船的施工能力及经济效益。研究与实践均表明：大颗粒的尖锐砂粒更容易造成局部的冲蚀磨损快速累积。

泥泵部件等设备作为疏浚过程中的核心设备，这类设备在此类土质下往往更容易发生快速、严重的局部破损而报废，使用寿命仅为粉沙土质时的1/10左右。频繁地维修、更换设备严重浪费人力物力，造成巨大的经济损失。随着疏浚行业向沿海疏浚及岛礁吹填方向发展，以及疏浚集团响应国家“一带一路”发展战略，承接更多的海洋项目及国际项目，此类中、粗砂土质将出现地更加频繁。

目前的仿真平台对于预测泥泵内部的冲蚀磨损现象存在一定的问题，往往只能在一些磨损较为严重的区域得到定性地结论，而在具体磨损量的预测上还存在较多的问题。

技术实现要素：

本实用新型目的在于克服现有技术的不足，公开一种分析表面试样冲蚀磨损试验台。通过本实验装置可以做到调节冲击速度和控制冲击角度，为后期研究磨损量与冲击角度、冲击速度的关系并为修正两相流仿真模拟提供条件。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种分析表面试样冲蚀磨损试验台，其特征在于，

包括加沙装置，位于整个试验台的上游最高位，用于为系统提供固相颗粒；

包括试验装置，为整个试验台的核心装置，用于将加沙装置供给的磨料在加压动力装置气源高压推力下模拟喷射试验样品，并采集磨损情况用于后期研究；

包括管路系统，为系统供给高压气流，为系统动力源，通过管路系统连接加沙装置、试验装置以实现系统的运行。

所述加沙装置包括滤砂装置1、支撑盘3、砂箱5，支撑盘3水平设置于砂箱5内，滤砂装置1置于砂箱5内且安装于支撑盘3之上，滤砂装置1输出的沙子经由砂箱5底部出口连接至外部管路系统。

所述试验装置包括操作箱13、喷枪16、支架系统19、落砂箱20；操作箱(13)底部设置有落砂箱(20)并固定有支架系统(19)；操作箱(13)内通过支架系统19安装有喷枪16，所述喷枪16结构包括喷头161、进气口162、进沙口163，通过边侧的进沙口与加沙装置经由管路系统相连，获得固相磨料，通过顶部进气口经由管路系统与高压气流动力装置连接获得静压恒定的气体，以确保喷出的磨料的速度是恒定的。通过支架系统19夹住试验样本，以一定方位对准喷枪16的喷头。具体的，试验样本可以设计成方形的金属试块。进一步优化，操作箱一侧安装有侧开门(22)，侧开门上带有第二观察窗(21)。

所述管路系统包括高压气流动力装置，用于供给高压气流，为系统动力源。所述高压气流动力装置包括第二空压机12，第二空压机给定初始气流的静压值，通过气流带动磨料，使磨料在一个恒定的速度下冲击试样表面，通过这种方式给定冲击速度，能够更好的研究冲击速度对磨损的影响。

本实用新型试验台设计为“滤砂—储砂—出砂”一体化结构，能够定量分析出磨料冲击速度恒定时颗粒和试样碰撞产生的冲击角度，调节沙粒速度和角度获得多重数据，获得试样所受到的具体冲蚀磨损的情况，为后期研究做准备。本试验台能够避免喷管堵塞。

附图说明

图1为优选实施例2喷头前段保护装置的结构、位置及其与喷枪喷头间的结构特点；

图2为优选实施例3试验台整体结构简图；

数字标记罗列

滤砂装置1、出砂口闸门2、支撑盘3、第一观察窗4、砂箱5、球阀8、第一压力传感器9；

操作箱13、喷枪16、支架系统19、落砂箱20、第二观察窗21、侧开门22；

第一空压机6、第一调压阀7；第二压力传感器10、第二调压阀11、第二空压机12；风机14、收尘袋15；

喷枪16结构：喷头161、进气口162、进沙口163、保护器164。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步详细说明。

基础实施例1

一种分析表面试样冲蚀磨损试验台，其特征在于，

包括加沙装置，位于整个试验台的上游最高位，用于为系统提供固相颗粒；

包括试验装置，为整个试验台的核心装置，用于将加沙装置供给的磨料在加压动力装置气源高压推力下模拟喷射试验样品，并采集磨损情况用于后期研究。

包括管路系统，为系统供给高压气流，为系统动力源，通过管路系统连接加沙装置、试验装置以实现系统的运行。

所述加沙装置包括滤砂装置1、支撑盘3、砂箱5，支撑盘3水平设置于砂箱5内，滤砂装置1置于砂箱5内且安装于支撑盘3之上，滤砂装置1输出的沙子经由砂箱5底部出口连接至外部管路系统。

所述试验装置包括操作箱13、喷枪16、支架系统19、落砂箱20；操作箱(13)底部设置有落砂箱(20)并固定有支架系统(19)；操作箱(13)内通过支架系统19安装有喷枪16，所述喷枪16结构包括喷头、进气口、进沙口，通过边侧的进沙口与加沙装置经由管路系统相连，获得固相磨料，通过顶部进气口经由管路系统与高压气流动力装置连接获得静压恒定的气体，以确保喷出的磨料的速度是恒定的。通过支架系统19夹住试验样本，以一定方位对准喷枪16的喷头。具体的，试验样本可以设计成方形的金属试块。进一步优化，操作箱一侧安装有侧开门(22)，侧开门上带有第二观察窗(21)。

所述管路系统包括高压气流动力装置，用于供给高压气流，为系统动力源。所述高压气流动力装置包括第二空压机12，第二空压机给定初始气流的静压值，通过气流带动磨料，使磨料在一个恒定的速度下冲击试样表面，通过这种方式给定冲击速度，能够更好的研究冲击速度对磨损的影响。

优化实施例2

在基础实施例1上进一步优化、完善技术方案。

如图1所示，该喷枪16还包括保护器。在喷枪16下端安装有保护器164，保护器设计成加长型用于约束喷射出的高速沙粒的行径。保护器内腔入口与喷头出口对准且存一定间距，确保磨料可以稳定流出保护装置，不产生堵塞。如此，可以有效地防止高速磨料反弹回来撞击喷头造成的损伤，这样可以有效地节约成本，能够长久稳定安全地运行。

优化实施例3

在基础实施例1上进一步优化、完善技术方案。

如图2所示，所述高压气流动力装置还包括第二压力传感器10、第二调压阀11，第二调压阀11用于调节气压大小以控制磨料的喷射速度，第二压力传感器10用于监测管路系统的气压。

管路系统还包括去堵塞装置，该去堵塞装置包括第一空压机6、第一调压阀7；第一空压机排气能够防止过多的磨料堵塞管路。

管路系统还包括环保装置，环保装置安装于操作箱13上侧，包括风机14和收尘袋15，风机14使得该支路形成负压，将上浮至操作箱13顶部的粉尘吸收进入收尘袋15内。防止观察时操作箱13内的粉尘过大，不便于观察，同时也能将一些漂浮的磨料收集起来。

以上两个输送气源的管路和收集漂浮的磨料的管路，可同时打开，一个气源给定初始静压，给磨料提供初始速度；另一个气源提供气体，让磨料持续稳定的流出，避免出现管路堵塞的现象；最后一个支路形成负压，将上浮至操作箱13顶部的粉尘吸收进入收尘袋15内。

当出砂不顺时，通过打开第一空压机6和第一调压阀7来疏通管路。

在砂箱5出砂口一侧与操作箱13内的喷枪16管路相连接，在管路中段安装有球阀8和第一压力传感器9，当第一压力传感器9出现异常变化时说明管路出现堵塞，此时应打开第一空压机6和第一调压阀7来疏通管路；喷枪16管路的一侧连接有第二空压机12，通过第二调压阀11来控制进入喷枪的气流的流速，通过第二压力传感器10的变化来观察喷头前端是否堵塞；在操作箱13上侧接有风机14和收尘袋15，防止观察时操作箱13内的粉尘过大，不便于观察，同时也能将一些漂浮的磨料收集起来；在喷枪管路出口下方放置有试样，试样通过支架系统19固定。

本实用新型试验台，实验操作简单，通过该实验，可以调节给定冲击速度的情况下，前提干燥条件下，研究干燥颗粒冲击角度、速度和金属样品磨损量之间的关系，通过对这些参数的定量分析，可以有效地获得磨损量公式和对系数的精确确定，为未来的泵内中、粗型颗粒磨损量的计算提供一定的理论依据，为之后的泥泵耐磨损性能的优化提供参考，具有一定的经济价值。