风沙冲蚀实验装置

1.本实用新型涉及喷砂实验技术领域，尤其涉及一种风沙冲蚀实验装置。


背景技术：

2.冲蚀是指流体或固体以松散的小颗粒按一定的速度和角度对材料表面进行冲击所造成的磨损，其实质是多相流动介质冲击材料表面造成的一类磨损损伤。冲蚀是工业生产中材料的一种常见失效行为，广泛存在于机械、冶金、能源、建材、运输、航空、航天及军工等许多工业部门，成为引起设备失效或材料破坏的一个重要原因。我国西北地区是沙尘活动高发区域，强风沙环境会对材料产生严重的冲蚀磨损，直接影响到材料的使用寿命。因此，深入研究不同材料在风沙环境下的冲蚀机理及失效行为，掌握风沙冲蚀规律成为目前急需解决的问题。实验研究正是风沙冲蚀磨损研究中一个非常重要的研究手段，材料耐风沙冲蚀性能的提高需要有更好的、更实用的实验设备。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提供一种风沙冲蚀实验装置，主要目的是使待测样品的被冲蚀角度可调。
4.为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：
5.本实用新型提供了一种风沙冲蚀实验装置，该装置包括：壳体、喷砂枪和样品架；
6.所述壳体内水平安装有隔板，用于将所述壳体分隔为上壳体和下壳体，所述隔板均布有多个漏砂孔；
7.所述喷砂枪固定安装于所述上壳体内，所述喷砂枪的进口连接于压缩空气机构，所述喷砂枪的出口竖直朝下，用于向下竖直喷出含砂空气；
8.所述样品架包括底座、样品板、支撑杆和定位杆，所述底座放置于所述隔板上表面，所述支撑杆和所述定位杆分别固定连接于所述底座的上表面，所述样品板的一端固定连接于枢轴，所述枢轴转动连接于所述支撑杆，所述样品板的相对侧边分别依次排列有多个第一定位孔，所述定位杆依次排列有多个第二定位孔，每一个所述第一定位孔和所述枢轴的距离等于其中一个所述第二定位孔和所述枢轴的距离。
9.本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
10.可选的，还包括多个固定杆体，多个所述固定杆体均匀排列于所述底座的下表面，每一个所述固定杆体插接于其中一个所述漏砂孔，用于固定所述底座和所述隔板的相对位置。
11.可选的，还包括多个限位螺杆，所述样品板上表面的相对侧分别设有滑槽，用于容纳样品的相对侧边，所述滑槽的侧壁依次排列有多个螺纹孔，每一个所述限位螺杆螺纹连接于其中一个所述螺纹孔，用于抵紧样品的相对侧边。
12.可选的，所述隔板可拆卸连接于所述壳体。
13.可选的，还包括空气加热器和空气过滤器，所述压缩空气机构、所述空气加热器、
所述空气过滤器和所述喷砂枪依次连接。
14.可选的，还包括摄像机构，所述上壳体的侧壁安装有观察窗，所述摄像机构安装于所述观察窗的外侧面，用于检测含砂空气的喷射速度。
15.可选的，还包括砂粒料回收仓、折流管排、抽气机构、压缩空气管和砂粒料输送管，所述折流管排的一端连接于所述下壳体的下端，另一端连接于所述抽气机构，所述折流管排包括多个直线管和多个u形管，多个所述直线管和多个所述u形管交替连接，每一个所述直线管沿竖直方向延伸，多个所述直线管沿水平方向依次排列，其中，位于所述直线管下端的所述u形管为第一u形管，位于所述直线管上端的所述u形管为第二u形管，所述第一u形管的管壁下端通过回收管连接于所述砂粒料回收仓的上端，所述压缩空气管的一端连接于所述压缩空气机构，另一端连接于所述喷砂枪的进口，所述砂粒料输送管的一端连接于所述砂粒料回收仓的下端，另一端连接于所述喷砂枪的进口。
16.可选的，还包括布袋除尘机构，所述布袋除尘机构的进口连接于所述折流管排的另一端，所述布袋除尘机构的出口连接于所述抽气机构。
17.借由上述技术方案，本实用新型至少具有下列优点：
18.将需要进行风沙冲蚀实验的样品固定于样品板的上表面，将样品板以枢轴为中心转动，以使其中一个第一定位孔对应于其中一个第二定位孔(因为每一个所述第一定位孔和所述枢轴的距离等于其中一个所述第二定位孔和所述枢轴的距离，所以其中一个第一定位孔和其中一个第二定位孔共同所在的圆的圆心重合于枢轴的中轴线)，便于将定位销依次插入相互对应的第二定位孔和第一定位孔，以稳定样品板和底座的相对夹角，然后打开上壳体的仓门，将底座放置于隔板上表面，从而稳定样品板和隔板的相对夹角，关闭上壳体的仓门。启动压缩空气机构，含沙气体自喷砂枪的出口竖直向下喷出，含沙气体就呈一定角度喷射至样品表面，气体中的砂粒通过多个漏砂孔沉降至下壳体中。因为隔板水平放置，喷砂枪的出口竖直朝下，含沙气体的流动方向和样品表面的夹角为第一夹角，样品板(样品)和底座的相对夹角为第二夹角，第一夹角与第二夹角的和值等于90
°
，所以通过改变第二夹角就可以改变第一夹角，而通过使不同的第一定位孔对应不同的第二定位孔，并插入定位销，就可以改变第二夹角，从而达到改变待测样品的被冲蚀角度的目的。
附图说明
19.图1为本实用新型实施例提供的一种风沙冲蚀实验装置的结构示意图；
20.图2为本实用新型实施例提供的壳体的剖视图；
21.图3为图2中a部分的结构示意图；
22.图4为样品架的等轴立体图；
23.图5为样品架的俯视图；
24.图6为样品板的等轴立体图；
25.图7为样品架的侧视图。
26.说明书附图中的附图标记包括：壳体1、喷砂枪2、隔板3、漏砂孔4、底座5、样品板6、支撑杆7、定位杆8、第一定位孔9、第二定位孔10、枢轴11、定位销12、固定杆体13、限位螺杆14、滑槽15、螺纹孔16、支撑体17、空气加热器18、空气过滤器19、压缩空气机构20、观察窗23、摄像机构24、高速摄像机241、光源242、砂粒料回收仓25、折流管排26、抽气机构27、压缩
空气管28、砂粒料输送管29、直线管261、第一u形管262、第二u形管263、回收管30、布袋除尘机构31。
具体实施方式
27.为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
28.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。
29.如图1、图2、图3、图4、图5和图7所示，本实用新型的一个实施例提供的一种风沙冲蚀实验装置，其包括：壳体1、喷砂枪2和样品架；
30.所述壳体1内水平安装有隔板3，用于将所述壳体1分隔为上壳体和下壳体，所述隔板3均布有多个漏砂孔4；
31.所述喷砂枪2固定安装于所述上壳体内，所述喷砂枪2的进口连接于压缩空气机构20，所述喷砂枪2的出口竖直朝下，用于向下竖直喷出含砂空气；
32.所述样品架包括底座5、样品板6、支撑杆7和定位杆8，所述底座5放置于所述隔板3上表面，所述支撑杆7和所述定位杆8分别固定连接于所述底座5的上表面，所述样品板6的一端固定连接于枢轴11，所述枢轴11转动连接于所述支撑杆7，所述样品板6的相对侧边分别依次排列有多个第一定位孔9，所述定位杆8依次排列有多个第二定位孔10，每一个所述第一定位孔9和所述枢轴11的距离等于其中一个所述第二定位孔10和所述枢轴11的距离。
33.风沙冲蚀实验装置的工作过程如下:
34.将需要进行风沙冲蚀实验的样品固定于样品板6的上表面，将样品板6以枢轴11为中心转动，以使其中一个第一定位孔9对应于其中一个第二定位孔10，便于将定位销12依次插入相互对应的第二定位孔10和第一定位孔9，以稳定样品板6和底座5的相对夹角，然后打开上壳体的仓门，将底座5放置于喷砂枪2正下方的隔板3的上表面，从而稳定样品板6和隔板3的相对夹角，关闭上壳体的仓门。启动压缩空气机构20，含沙气体自喷砂枪2的出口竖直向下喷出，含沙气体就呈一定角度喷射至样品表面，气体中的砂粒通过多个漏砂孔4沉降至下壳体中。因为隔板3水平放置，喷砂枪2的出口竖直朝下，含沙气体的流动方向和样品表面的夹角为第一夹角，样品板6(样品)和底座5的相对夹角为第二夹角，第一夹角与第二夹角的和值等于90
°
，所以通过改变第二夹角就可以改变第一夹角，而通过使不同的第一定位孔9对应不同的第二定位孔10，并插入定位销12，就可以改变第二夹角，从而达到改变待测样品的被冲蚀角度的目的。
35.在本实用新型的技术方案中，通过人为调节并固定样品板6和底座5的相对夹角，从而调节待测样品的被冲蚀角度。
36.具体的,上壳体的侧壁设有仓门，便于取放样品架，其中底座5的面积小于隔板3的面积，以避免底座5覆盖所有的漏砂孔4，以使喷出的砂粒顺利通过漏砂孔4。
37.具体的，样品架位于喷砂枪2的正下方，以便使样品接受含沙气体的冲蚀。
38.具体的，第一定位孔9或第二定位孔10为螺纹孔16，便于螺纹连接定位销12，避免定位销12脱落，提高样品架的整体结构的稳定性。
39.具体的，样品架整体采用铝合金材质。
40.具体的，多个漏砂孔4矩阵排列于隔板3上。
41.具体的，支撑杆7和定位杆8分别竖直设置于底座5的上方，支撑杆7的数量为两个，两个支撑杆7分别位于样品板6的相对侧，定位杆8的数量为两个，两个定位杆8分别位于样品板6的相对侧。
42.如图7所示，在具体实施方式中，还包括多个固定杆体13，多个所述固定杆体13均匀排列于所述底座5的下表面，每一个所述固定杆体13插接于其中一个所述漏砂孔4，用于固定所述底座5和所述隔板3的相对位置。
43.具体的，如果没有固定杆体13，当进行样品冲蚀实验时，样品板6和底座5之间存在倾斜角度，含沙气体冲蚀至倾斜的样品板6上表面，竖直向下的含沙气流会对样品架整体产生水平推动力，样品架就会发生水平位移，样品表面接受含沙气流冲蚀的区域位置就会改变，模拟样品表面自然环境下的冲蚀效果就不准确。
44.在本实施方式中，具体的，每一个所述固定杆体13插接于其中一个所述漏砂孔4，以限制底座5在隔板3上发生水平位移，保证样品表面接受含沙气流冲蚀的区域位置稳定不变。
45.如图6所示，在具体实施方式中，还包括多个限位螺杆14，所述样品板6上表面的相对侧分别设有滑槽15，用于容纳样品的相对侧边，所述滑槽15的侧壁依次排列有多个螺纹孔16，每一个所述限位螺杆14螺纹连接于其中一个所述螺纹孔16，用于抵紧样品的相对侧边。
46.在本实施方式中，具体的，将样品铺展在样品板6的上表面，根据样品的长度，确定样品的相对侧边容置于滑槽15内的长度，再通过将限位螺杆14旋进螺纹孔16，以使限位螺杆14的头部抵紧样品的相对侧边，以达到将样品固定于样品板6上表面的目的。
47.如图1和图2所示，在具体实施方式中，所述隔板3可拆卸连接于所述壳体1。
48.在本实施方式中，具体的，壳体1的内侧壁水平环设有支撑体17，用于顶接隔板3的下表面的边缘，以使隔板3水平放置于壳体1内。当需要清理沉积于下壳体内的砂粒料时，打开上壳体的仓门，将隔板3取出，以便挖出下壳体内的砂粒料。
49.如图1所示，在具体实施方式中，还包括空气加热器18和空气过滤器19，所述压缩空气机构20、所述空气加热器18、所述空气过滤器19和所述喷砂枪2依次连接。
50.在本实施方式中，具体的，压缩空气机构20产生的压缩空气经过空气加热器18升温，模拟外界环境气流温度，空气过滤器19的型号为afr
‑
2000,空气过滤器19滤除压缩空气中的水分，以模拟我国西北地区的干燥环境，这样自喷砂枪2喷出的含砂空气就具备了高温、干燥的特性，更好的模拟了我国西北地区风沙冲蚀样品的情形。
51.具体的，还包括第一控制器和第二控制器，第一控制器连接于压缩空气机构20，用于控制压缩空气的气流压力；空气加热器18的出口管道设有温度传感器，温度传感器连接于第二控制器的输入端，第二控制器的输出端连接于空气加热器18，用于反馈控制压缩空气的气流温度。
52.如图2所示，在具体实施方式中，还包括摄像机构24，所述上壳体的侧壁安装有观察窗23，所述摄像机构24安装于所述观察窗的外侧面，用于检测含砂空气的喷射速度。
53.在本实施方式中，具体的，观察窗23处安装有钢化玻璃，以使壳体1内部环境保持
密闭，避免含沙气体经观察窗23流出壳体1；摄像机构24包括第三控制器、高速摄像机241和光源242，高速摄像机241配置有8mm镜头和50mm镜头，8mm镜头和50mm镜头分别通过观察窗23朝向样品架，光源242包括聚光灯和散光灯，散光灯和聚光灯分别通过观察窗23朝向样品架，第三控制器连接于高速摄像机241，用于控制高速摄像机241拍摄含沙气体冲蚀样品表面的情形，第三控制器的输出端连接于光源242，用于控制聚光灯和散光灯的切换。
54.如图1所示，在具体实施方式中，还包括砂粒料回收仓25、折流管排26、抽气机构27、压缩空气管28和砂粒料输送管29，所述折流管排26的一端连接于所述下壳体的下端，另一端连接于所述抽气机构27，所述折流管排26包括多个直线管261和多个u形管，多个所述直线管261和多个所述u形管交替连接，每一个所述直线管261沿竖直方向延伸，多个所述直线管261沿水平方向依次排列，其中，位于所述直线管261下端的所述u形管为第一u形管，位于所述直线管261上端的所述u形管为第二u形管，所述第一u形管的管壁下端通过回收管30连接于所述砂粒料回收仓25的上端，所述压缩空气管28的一端连接于所述压缩空气机构20，另一端连接于所述喷砂枪2的进口，所述砂粒料输送管29的一端连接于所述砂粒料回收仓25的下端，另一端连接于所述喷砂枪2的进口。
55.在本实施方式中，具体的，首先在砂粒料回收仓25内填装砂粒料。启动压缩空气机构20和抽气机构27，压缩空气机构20产生的压缩空气经压缩空气管28到达喷砂枪2，同时，砂粒料回收仓25内的砂粒料经砂粒料输送管29流动至喷砂枪2，砂粒料和压缩空气在喷砂枪2内汇流成含砂空气，并喷出至样品表面，含砂空气冲击样品后，通过多个漏砂孔4，因为下壳体的下端通过折流管排26连接至抽气机构27，在折流管排26内，产生自下壳体的下端流向抽气机构27的气流，下壳体内的砂粒料伴随该气流在折流管排26内上下交替折流，砂粒料和折流管排26的管壁内侧发生摩擦，砂粒料的动能被销减，所以当砂粒料依次流经多个第一u形管时，动能被销减后的砂粒料逐渐沿回收管30向下沉积至砂粒料回收仓25，从而使砂粒料循环冲击至样品表面；同时，较为纯净的空气经折流管排26的另一端到达抽气机构27并被排出至室外。
56.通过本实施方式，达到了分离空气和砂粒料的目的，同时回收利用了砂粒料。
57.如图1所示，在具体实施方式中，还包括布袋除尘机构31，所述布袋除尘机构31的进口连接于所述折流管排26的另一端，所述布袋除尘机构31的出口连接于所述抽气机构27。
58.在本实施方式中，具体的，离开折流管排26的空气再经过布袋除尘机构31，进一步滤除空气中的砂粒料，以使外排的空气更加洁净。
59.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。