磨蚀发生器制造技术

一种测量泥沙磨蚀功能的磨蚀发生器，包括磁致伸缩振荡器和装有试液的容器，在磁致伸缩振荡器的变幅杆上装有试件，其特征在于装有试液的容器为装有含沙水的容器，在该容器内设有搅拌器，搅拌器由叶片及电机组成，叶片连接于电机的转动输出轴上。由于采用以上方案，本实用新型专利技术很好的克服了原有磁致伸缩振荡器的不足，可以直接测量含沙水流情况下试件的磨蚀稳定性，关键还可以测量在不同含沙量与不同粒径大小下试件的磨蚀稳定性，有助于探索在含沙水流条件下的材料磨蚀规律。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于测量泥沙对水力机械过流部件表面磨蚀的磨蚀发生器o
技术介绍
当水流挟带悬移质泥沙和推移质泥沙运动时，具有一定动能的硬质沙粒对水力 机械过流部件表面反复冲击和切削，与此同时高速水流在沿程压强变化的场合形成 的空泡在压强高的区域破灭产生很大的冲击压强，冲击过流部件表面，这两种作用 所造成过流部件表面的破坏称为磨蚀。含沙河流中水电站的水轮机和泵站的水泵常 因磨蚀引起局部早期失效而导致效率降低、使用寿命降低和设备检修费用大大增加，造成十分惊人的能源和材料损失。例如，某水电站水轮机磨蚀破坏严重，每2年就 要大修一次，全厂11台机组检修费高达660万元，可见造成的损失很严重。另外， 在造船、石油等行业也存在着泥沙磨蚀的问题。磨蚀是磨损和空蚀的联合作用，在含沙水流条件下，磨损与空蚀往往相伴而生， 互相影响，难以截然区分，其破坏的特征既有空蚀痕迹又有磨损的痕迹。磨蚀的影 响因素很多，涉及到多相介质的运动特性和相互作用，但主要影响因素可归纳为三 类:水力特性、泥沙特性和材料特性。磁致伸缩振荡器是目前国际上室内试验广泛使 用的测试材料空蚀稳定性的仪器，如图1所示为传统的磁致伸縮振荡器结构示意图， 试件13在变幅杆12的底部，产生高频振荡的设备使变幅杆12轴向高频振动，通过 变幅杆12轴向高频振动，从而使浸没在装有试液的容器14中的试件13产生空蚀破 坏，从而测试试件材料的空蚀稳定性。但是传统的磁致伸縮振荡器不能测试试件的 泥沙磨损稳定性。目前，关于含沙水流对磨蚀的影响因素和影响规律，前人进行了大量的研究， 也取得了长足的进展。但至今对于磨蚀的机理还没有形成一个比较一致的看法如 泥沙含量对磨蚀的影响是否存在临界含沙量，如果存在，临界含沙量是多少；泥沙粒径对磨蚀的影响是否存在临界粒径，如果存在，临界粒径如何计算。除去空蚀的影响，探索泥沙磨损的规律迫在眉睫，但在传统的磁致伸縮振荡器中，因无泥沙起动装置，无法测量泥沙磨损对材料磨蚀的效果。
技术实现思路
本技术提供一种具有泥沙起动功能并可以测试材料在含沙水流条件下的磨 蚀稳定性的磨蚀发生器，有助于探索在含沙水流条件下的材料磨蚀规律。 本技术采用如下技术方案一种测量泥沙磨蚀功能的磨蚀发生器，包括磁致伸縮振荡器和装有试液的容器， 在磁致伸縮振荡器的变幅杆上设有试件，装有试液的容器为装有含沙水的容器，在 该容器内设有搅拌器，搅拌器由叶片及电机组成，叶片连接于电机的转动输出轴上。与现有技术相比，本技术具有如下优点-本技术的磁致伸縮振荡器产生高频振荡，使变幅杆产生轴向高频振动，使 安装在变幅杆上的试件刚好浸没在试液中并发生轴向振动而产生空蚀破坏。泥沙搅 动装置通过转轴与装有试液的容器连通，转轴插在装有试液的容器的底板上，电机 转动时，皮带轮带动转轴转动，使叶片转动起来，这样装在试液容器中的泥沙就会 搅动起来，根据水力学知识，泥沙搅动起来后会有凹液面，通过消能装置，使凹液 面的凹陷程度比较低，中心周围仍有相对平整的水面，可以在中心周围测量泥沙对 试件材料磨蚀的效果。通过控制器改变电机的转速，继而改变叶片的转速，可以让 泥沙尽可能均匀分布在试液中，进一步测量不同粒径、不同含沙量下试件的磨蚀稳 定性。由于泥沙搅拌装置及控制器的存在，盛放液体的容器中可以放入不同粒径、 不同含量的泥沙，这样就可以进行不同粒径、不同含沙量情况下试件磨蚀稳定性的 测量。由于采用以上方案，本技术很好的克服了原有磁致伸縮振荡器的不足，可 以直接测量含沙水流情况下试件的磨蚀稳定性，关键还可以测量在不同含沙量与不 同粒径大小下试件的磨蚀稳定性，有助于探索在含沙水流条件下的材料磨蚀规律。附图说明图1为传统的磁致伸缩振荡器结构示意图。图2为液面凹陷示意图图3为消力块形状图4为不同方案液面凹陷深度图5为本技术的结构示意图。图6为本技术第一个实施例的试件磨蚀失质量与泥沙粒径、时间关系图。 图7为本技术第二个实施例的试件磨蚀失质量与含沙量、时间关系图。图l、图2和图5中主要部件附图标记说明11:镍振子 12:变幅杆 13: 试件 14:装有试液的容器21:叶片 22:电机 23:控制器 24:皮带轮25:转轴 26:消力块 a:冷却水d:凹陷深度具体实施方式一种测量泥沙磨蚀功能的磨蚀发生器，包括磁致伸縮振荡器和装有试液的容器14，在磁致伸縮振荡器的变幅杆12上设有试件13，装有试液的容器14为装有含沙水 的容器，在该容器14内设有搅拌器，搅拌器由叶片21及电机22组成，叶片21连接于 电机22的转动输出轴上，在容器14的内壁上设有消力块26，消力块的数量可以选择4 块、6块、8块、12块等，在本实施例中，在容器14的内壁上设有12块消力块26，在 容器14内壁的同一高度上均匀布置其中6块消力块，其余6块消力块均匀布置容器14 的内壁上且低于上述其中6块消力块，上述试件13偏离容器14的中心。本技术的目的、优点和特点，将通过下面优先实施例的非限制说明进行图 示和解释，这些实施例仅作为例子给出的。如图2所示为本技术的结构示意图， 一种特殊的磁致伸縮振荡器，包括磁 化电源、超声波发生器、镍振子ll、变幅杆12、试件13、装有试液的容器14，还 含有泥沙搅拌装置、消能装置和动力装置。磁化电源、超声波发生器、镍振子11 组成产生高频振荡的设备，产生高频振荡的设备使变幅杆12产生轴向高频振动，使 浸没在试液中的试件13产生空蚀破坏。动力装置由电机22、控制器23、皮带轮24 组成，通过皮带轮24带动转轴25转动，从而带动泥沙搅拌装置叶片21的旋转，继 而达到让容器14中的泥沙均匀分布在水中的效果。消力块26起到了平整水面的目 的。当转轴转速稍大时，试液表面会出现一个近似抛物线的凹液面，如图2所示，根据实验规范中关于"试件要浸入水面以下2 3mm"的规定，需要通过一些 技术措施来消除凹液面，这里运用的是消力块消除凹液面。消力块方案是通过以下 方案比较确定的关于在容器内壁粘贴消力块，可以有很多方案，首先是消力块的 形状尺寸，其次是消力块的位置、消力块的个数等。通过分析，选定了如图3所示 的消力块形状消力块的长度是装有试液容器周长的1/12，宽和厚度都是lcm。消 力块的布置采用了四种不同的方案(见表l):表1 消力块方案方案消力块个数排数消力块与水 平面的夹角方案l4145°方案28245°方案36130°方案412230°其中，方案1方案3中的消力块位于一排，平均分布在管壁的四周，在垂直位 置上处于管壁的中间，方案2和方案4的消力块分成两排布置在管壁上，每排分别 为4个或6个，并且上下排的消力块间隔布置。确定消力块的形式后，要做四组试验，测量出每一种方案的凹陷深度，选择凹 陷深度最小的方案作为最终方案。从图4试验结果可以看出，方案4减轻凹槽的效 果比较明显，但无论如何液消除不了凹槽，同时发现在中间凹槽减小的同时，周围 却产生了一个相对平整的水面，做试验时可以把试件放在周围相对平整的水面上。 这样旋转水面出现凹液面的问题就可以解决了。在装有试液的容器14中放入一定量的泥沙和水后，打开控制器23的电源开关， 调整电机22的转速，从而达到控制叶片21搅动速度，使泥沙均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量泥沙磨蚀功能的磨蚀发生器，包括磁致伸缩振荡器和装有试液的容器（１４），在磁致伸缩振荡器的变幅杆（１２）上装有试件（１３），其特征在于装有试液的容器（１４）为装有含沙水的容器，在该容器（１４）内设有搅拌器，搅拌器由叶片（２１）及电机（２２）组成，叶片（２１）连接于电机（２２）的转动输出轴上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴建华，王荣克，吴伟伟，阮仕平，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：实用新型
国别省市：84[中国|南京]