一种模拟风沙环境的实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种模拟风沙环境的实验装置，包括至少两个管道单元，所述至少两个管道单元连接形成半径在1.5～2m范围的贯通环形管道，管道内铺设有沙粒；各管道单元包括第一管道和第二管道，所述第一管道和第二管道均具有粗端和细端，所述第一管道的细端与所述第二管道的细端相连，相连处的管道外壁上设置有可闭合开口，连接处的管道内设置有用于固定放置待测绝缘子样品的固定装置；所述第一管道的粗端与另一管道单元的第二管道的粗端相连，所述第二管道的粗端与另一管道单元的第一管道的粗端相连，在粗端相连处的管道内设置有风机。本实用新型专利技术的实验装置可以较低成本实现强风沙环境的模拟，以用于对复合绝缘子伞裙表面进行磨损测试。

An experimental device for simulating wind sand environment

The utility model provides an experimental device for simulating a wind sand environment, including at least two pipe units, and at least two pipe units are connected to form a perforated circular pipe with a radius of 1.5 to 2m, and a sand grain in the pipe; each pipe unit includes a first pipe and a second pipe, the first pipe and the second pipe. The fine end of the first pipe is connected with the fine end of the second pipe, and a closed opening is arranged on the outer wall of the pipe at the connecting place, and a fixed device for fixing the sample of the insulators is set in the pipe at the connecting place; the coarse end of the first pipe and the second pipe of the other pipe unit are arranged. The coarse end of the second pipes is connected with the rough ends of the first pipe of another pipe unit, and a fan is arranged in the pipeline connected at the rough end. The experimental device of the utility model can realize the simulation of strong wind sand environment at low cost, and is used for wearing test on the surface of composite insulators' umbrella skirt.

【技术实现步骤摘要】
一种模拟风沙环境的实验装置
本技术涉及测试用的实验装置，特别是涉及一种模拟风沙环境的实验装置。
技术介绍
由于地势原因，我国新疆地区多为强风气候，且输变电线路经过地带多为荒无人烟的戈壁滩，戈壁上碎石沙粒裸露。部分地区一年中大多时间为风季，且强风中夹杂着沙粒。高空的风速要高于地表。线路以及变电站的复合绝缘子表面硬度不高，在长时间多因素的作用下，绝缘子伞裙表面会被风沙磨蚀，丧失光泽、憎水性下降以及老化向内部发展，对外绝缘造成威胁。所以模拟风沙与硅橡胶表面的相互作用，以及磨蚀程度的影响因素，对于新疆地区的特殊气候，就显得非常重要。由于研究的是特定地区的恶劣气候，具有一定的特殊性。而目前没有关于风沙试验的手段方法或者装置。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本技术的技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：弥补上述现有技术的不足，提出一种模拟风沙环境的实验装置，可以较低成本实现强风沙环境的模拟，以用于对复合绝缘子伞裙表面进行磨损测试。本技术的技术问题通过以下的技术方案予以解决：一种模拟风沙环境的实验装置，包括至少两个管道单元，所述至少两个管道单元连接形成半径在1.5～2m范围的贯通环形管道，所述管道内铺设有沙粒；各管道单元包括第一管道和第二管道，所述第一管道和第二管道均具有粗端和细端，所述第一管道的细端与所述第二管道的细端相连，相连处的管道外壁上设置有可闭合开口，连接处的管道内设置有用于固定放置待测绝缘子样品的固定装置；所述第一管道的粗端与另一管道单元的第二管道的粗端相连，所述第二管道的粗端与另一管道单元的第一管道的粗端相连，在粗端相连处的管道内设置有风机。本技术与现有技术对比的有益效果是：本技术的模拟风沙环境的实验装置，由至少两个管道构成环形循环管道结构，管道内铺设沙粒，各管道由两段管道构成，两段管道分别包括粗端和细端，在细端相连处设置开口和固定装置以放置待测绝缘子样品，在粗端相连处内设置风机，从而风机提供的风力在细端处产生强风中夹杂着沙粒效果，以对绝缘子表面的磨损进行测试，且可以同时对至少两组样品进行同样的磨损对比实验，且不会相互影响。该实验装置中可调节的变量包括砂砾的粒径以及用量、风速的大小，方便研究不同因素对绝缘子伞裙样品的磨损老化程度。且该实验装置结构简单，耗费功率小，可实现长时间的风沙磨损测试，且成本较小。【附图说明】图1是本技术具体实施方式的模拟风沙环境的实验装置的结构示意图；图2是本技术具体实施方式的实验装置的细端端口处的结构示意图；图3是本技术具体实施方式的实验装置的风机位置处的放大示意图。【具体实施方式】下面结合具体实施方式并对照附图对本技术做进一步详细说明。如图1所示，为本具体实施方式的模拟风沙环境的实验装置的结构示意图，实验装置由内径不一的中空管道连接而成，构成半径在1.5～2m范围内的贯通环形管道，管道内铺设沙粒。管道材料可以选择密封性能较好的有机玻璃材料，以便观察管道内部情况，实时记录整个动态实验过程。若不关心实验时管道内部情况，也可使用机械强度较高的金属材料。装置一周共有三个重复单元，单个重复单元主要分成两个部分：由粗到细的收缩管100(第一管道)和细到粗的扩张管200(第二管道)。本具体实施方式中，收缩管100的起始端最粗处内径为1m，末端最细处内径为0.4m。扩张管200的起始端最细处内径为0.4m，末端最粗处内径为1m。上述各尺寸可以根据实际实验对象(也即待测复合绝缘子样品)进行选择，并不限制为上述尺寸，只要两管道在最细处的内径相等，两管道最粗处的内径相等即可。如图1和2所示，收缩管管道100与扩张管管道200的细端端口相连，相连位置可利用密封胶粘合或机械压接。在收缩管管道100与扩张管管道200的细端口相连部位上设置一个可闭合开口，且在开口处的管道内设置有固定装置400，用于放置待测复合绝缘子样品1。优选地，开口内部和管道壁上多处设置有挂钩，从而可调整绝缘子的迎风角度，产生一定的迎风面积。这样，可以针对绝缘子或切片的样品在不同的受风角度进行对比测试。如图1和3所示，收缩管管道100的粗端与另一重复单元的扩张管管道的粗端相连，扩张管管道200的粗端与另一重复单元的收缩管管道的粗端相连，相连位置可利用密封胶粘合或机械压接。在两个管道的粗端相连处的管道内设置有风机300。风机可为专业的管道风机，宽叶片、大弦长、空间扭曲倾斜式叶型，具有风量大、噪声低、振动小、节能高效的特点。上述管道中，由于风机所处位置为管径内最粗的位置，一方面，方便放置大扇叶的风机，增大风沙的流量。另一方面，风机设置在管道内最粗的位置，待测样品设置在管道内最细的位置，这样，利用管径变细，可产生更高的风沙速度与磨蚀能力。设粗端端口与细端端口的内径比为N，则细管中的风速为粗管中的N2倍。所以风机在粗管阶段鼓风，样品在细管阶段受风，可利用流体截面积的缩小获得流速的倍增，降低对风机转速的要求，获得与高风速相同的效果。以有效模拟新疆地区极端风沙情况为例，其最大风沙速度为40m/s，则装置应实现在样品处产生40m/s(最大)的风沙速度。根据本具体实施方式的管道的截面积比，细端位置的风速可实现6.25倍的飙升，因此在粗端的风机处只需获得6.4m/s的最大风速即可。上述管道设计，通过管道的截面积变化，可获得翻倍的风速，从而可以降低对风机转速的要求。优选地，收缩管100和扩张管200的细端的内径相对于待测绝缘子样品1的长度大1～2cm。这样，将细端内径设置为比绝缘子样品的长度略大，从而可确保细端在装载下绝缘子的前提下尽可能取到最细，这样通过管道截面积比的换算，同样的粗端端口，可便于在细端端口处获得更大的风速。目前传统的方案中，涉及到风的模拟测试，大多在风洞开展动态试验，而绝缘子表面磨损测试这种周期较长的老化试验并不适合使用风洞，因为成本太高。本具体实施方式的实验装置，通过较低转速的风机即可模拟出新疆地区沙漠高速风沙环境，为对样品进行风沙磨蚀试验提供了平台，且通过较低成本实现的。通过风沙磨蚀后的硅橡胶样品，可进行表面粗糙度、憎水性等后续试验。此外，通过风机的调速单元，可以在样品放置位置实现不同的风速，从而对不同风速下的磨损情形进行测试研究。以上内容是结合具体的优选实施方式对本技术所作的进一步详细说明，不能认定本技术的具体实施只局限于这些说明。对于本技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下做出若干替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟风沙环境的实验装置，其特征在于：包括至少两个管道单元，所述至少两个管道单元连接形成半径在1.5～2m范围的贯通环形管道，所述管道内铺设有沙粒；各管道单元包括第一管道和第二管道，所述第一管道和第二管道均具有粗端和细端，所述第一管道的细端与所述第二管道的细端相连，相连处的管道外壁上设置有可闭合开口，连接处的管道内设置有用于固定放置待测绝缘子样品的固定装置；所述第一管道的粗端与另一管道单元的第二管道的粗端相连，所述第二管道的粗端与另一管道单元的第一管道的粗端相连，在粗端相连处的管道内设置有风机。

【技术特征摘要】
1.一种模拟风沙环境的实验装置，其特征在于：包括至少两个管道单元，所述至少两个管道单元连接形成半径在1.5～2m范围的贯通环形管道，所述管道内铺设有沙粒；各管道单元包括第一管道和第二管道，所述第一管道和第二管道均具有粗端和细端，所述第一管道的细端与所述第二管道的细端相连，相连处的管道外壁上设置有可闭合开口，连接处的管道内设置有用于固定放置待测绝缘子样品的固定装置；所述第一管道的粗端与另一管道单元的第二管道的粗端相连，所述第二管道的粗端与另一管道单元的第一管道的粗端相连，在粗端相连处的管...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟岩，王金铜，刘娜娜，黄黎明，彭敏，贾志东，申子魁，张豪峰，
申请(专利权)人：国网新疆电力有限公司检修公司，清华大学深圳研究生院，
类型：新型
国别省市：新疆,65