一種氣體射流式?jīng)_蝕磨損試驗的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氣體射流式?jīng)_蝕磨損試驗機，所述試驗機包括壓縮空氣供氣系統(tǒng)、顆粒供給系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)、測試室及除塵裝置，其中，所述壓縮空氣供給系統(tǒng)包括大功率空氣壓縮機、油水分離器、壓力控制閥、輸氣管道、壓力計；所述顆粒供給系統(tǒng)包括填料料斗、調(diào)節(jié)閥、送料轉(zhuǎn)輪、金屬倉、傳動軸、電動機；所述測試室內(nèi)包括混料倉、輸料管、碳化鎢噴嘴、螺栓、試樣托架；所述除塵裝置包括除塵室，所述除塵是內(nèi)裝有集塵袋；所述溫濕度控制系統(tǒng)包括溫濕度記錄儀、制冷制熱空調(diào)、加濕器、彎管、輸氣管道。本發(fā)明可以實現(xiàn)不同的顆粒供給速度，具有沖蝕環(huán)境溫度和濕度可控、操作簡單、沖蝕模擬效果好等優(yōu)點。
【專利說明】一種氣體射流式?jīng)_蝕磨損試驗機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種氣體射流式?jīng)_蝕磨損試驗機，尤其涉及一種溫度可控、濕度可調(diào)的氣體射流式?jīng)_蝕磨損試驗機，屬于高速列車表面沖蝕與防護(hù)領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]高速列車在運行時與空氣中微細(xì)粒子的碰撞，使得列車表面涂層在列車運行時長期處于微細(xì)粒子沖蝕作用下，涂層發(fā)生表面粗糙化及破壞損傷。而其運行的環(huán)境隨著地區(qū)的不同和季節(jié)的變化而不同。我國南北緯度跨度大，自北而南有寒溫帶、中溫帶、暖溫帶、亞熱帶、熱帶等溫度帶，以及特殊的青藏高寒區(qū)。高鐵運行所處的環(huán)境溫度在_40°C和42°C之間。我國各地的濕度也存在著明顯的差異，最低濕度為15%，最高濕度為90%，高鐵運行所處的環(huán)境濕度在15%和90%之間。為了研究其破壞機理進(jìn)而提出相應(yīng)的保護(hù)措施，我們要對不同的惡劣環(huán)境的破壞情況進(jìn)行模擬。目前存在的沖蝕試驗裝置有真空自由落體式、氣流噴砂式、旋轉(zhuǎn)臂式、離心加速式試驗裝置等，但它們大多都是在室溫及實驗室所處濕度情況下進(jìn)行的沖蝕試驗，無法模擬高鐵表面材料發(fā)生沖蝕磨損的真實運行工況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了模擬高速列車真實運行環(huán)境下的沖蝕實驗，提供一種溫度可控、濕度可調(diào)的氣體射流式?jīng)_蝕磨損試驗裝置，實現(xiàn)粒子速度在0-150m/s之間，溫度-40°C _42°C之間，濕度在15% -90%的環(huán)境下的列車表面涂層沖蝕實驗?zāi)M。
[0004]基于上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開的技術(shù)方案為:
[0005]一種氣體射流式?jīng)_蝕磨損試驗機，所述試驗機包括壓縮空氣供氣系統(tǒng)、顆粒供給系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)、測試室及除塵裝置，其特征在于，
[0006]所述壓縮空氣供給系統(tǒng)包括大功率空氣壓縮機、油水分離器、壓力控制閥、輸氣管道、壓力計；
[0007]所述顆粒供給系統(tǒng)包括填料料斗、調(diào)節(jié)閥、送料轉(zhuǎn)輪、金屬倉、傳動軸、電動機；
[0008]所述測試室內(nèi)包括混料倉、輸料管、碳化鎢噴嘴、螺栓、試樣托架；
[0009]所述除塵裝置包括除塵室，所述除塵是內(nèi)裝有集塵袋；
[0010]所述溫濕度控制系統(tǒng)包括溫濕度記錄儀、制冷制熱空調(diào)、加濕器、彎管、輸氣管道。
[0011]進(jìn)一步地，所述大功率空氣壓縮機與所述輸氣管道相連，所述輸氣管道直接通到所述測試室內(nèi)的所述混料倉，所述輸氣管道上設(shè)有所述油水分離器、所述壓力控制閥、所述壓力計。
[0012]進(jìn)一步地，磨粒從所述填料料斗流到所述送料轉(zhuǎn)輪上，通過所述調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥控制粒子落到轉(zhuǎn)輪上的速度。
[0013]進(jìn)一步地,所述電動機通過所述傳動軸帶動所述送料轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動,將顆粒從所述金屬倉下口送入所述混料倉；所述顆粒供給系統(tǒng)位于控制室內(nèi)。
[0014]進(jìn)一步地，沖蝕實驗時，顆粒通過所述輸料管進(jìn)入所述混料倉與進(jìn)入高速氣流混合形成高速噴射流通過所述噴嘴噴射到試樣上，試樣安裝在所述試樣托架上，所述試樣托架通過所述螺栓與所述噴嘴固定在一起。
[0015]進(jìn)一步地，所述溫濕度控制裝置內(nèi)有所述制冷制熱空調(diào)和所述加濕器，通過所述制冷制熱空調(diào)向所述測試室內(nèi)輸入冷氣或暖氣來改變測試室內(nèi)溫度，通過所述加濕器向所述測試室內(nèi)通入水蒸氣來改變所述測試室內(nèi)的濕度，通過所述溫濕度記錄儀實時監(jiān)測所述測試室內(nèi)的溫度和濕度，當(dāng)達(dá)到預(yù)定條件時關(guān)閉所述制冷制熱空調(diào)和所述加濕器。
[0016]一種采用本發(fā)明的氣體射流式?jīng)_蝕磨損試驗機進(jìn)行沖蝕磨損試驗的方法，該方法包括如下步驟:
[0017]開始沖蝕試驗前，先用雙盤測速法測定一定氣壓和顆粒供給速度下氣流的速度；
[0018]根據(jù)試驗計劃選擇具有相應(yīng)安裝角度的所述試樣托架，然后將待沖蝕試樣安裝到所述試樣托架上，關(guān)閉所述測試室的艙門；
[0019]打開所述制冷制熱空調(diào)和所述加濕器，開始調(diào)節(jié)所述測試室內(nèi)的溫度和濕度，當(dāng)達(dá)到試驗設(shè)定的溫濕度并穩(wěn)定后關(guān)閉所述制冷制熱空調(diào)和所述加濕器；
[0020]試驗時運行所述大功率空氣壓縮機和所述調(diào)節(jié)壓力控制閥，使所述壓力計顯示到所需的氣壓值，使氣體空流一段時間待氣壓穩(wěn)定后，打開所述電動機調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速和所述控制閥以控制加料速度，使顆粒以一定流速進(jìn)入所述混料倉，然后與高速氣流形成高速噴射流通過所述噴嘴沖擊在試樣上；
[0021]當(dāng)沖蝕達(dá)到預(yù)定時間后關(guān)閉所述大功率空氣壓縮機和所述電動機及所述控制閥，停止通入氣體及加料；
[0022]待試樣冷卻后取出沖洗干燥后稱重，測定沖蝕磨損情況。
[0023]進(jìn)一步地，沖蝕過程中沖蝕后的顆粒以錐形槽流入所述集塵袋內(nèi)。
[0024]進(jìn)一步地，沖蝕速度為0_150m/s之間。
[0025]進(jìn)一步地，沖蝕角度能分別實現(xiàn)六種角度:15°、30°、45°、60°、75°、90°。
[0026]本發(fā)明公開的技術(shù)方案具有以下技術(shù)效果:本發(fā)明公開的沖蝕試驗機的特點是可以通過調(diào)節(jié)壓力控制閥使噴嘴處氣體噴射速度在0-150m/s之間；通過使用具有15°、30°、45°、60°、75°、90°安放角度的試樣托架，可以實現(xiàn)沖蝕角度為15°、30°、45°、60°、75°、90°的多角度沖蝕；通過調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，可以實現(xiàn)不同的顆粒供給速度，以滿足試驗需要。通過溫濕度記錄儀可以實時的測出測試室的溫度和濕度，并可通過使用制冷制熱空調(diào)和加濕器使測試室的溫度和適度達(dá)到我們試驗的要求，以模擬高鐵真實的沖蝕環(huán)境。具有沖蝕環(huán)境溫度和濕度可控、操作簡單、沖蝕模擬效果好等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2是試樣托架的剖視圖。圖2(a)為安放角度為90°的試樣托架；圖2(b)為安放角度為45°的試樣托架。
[0029]附圖1中的附圖標(biāo)記分別為:1為大功率空氣壓縮機，2為油水分離器，3為壓力控制閥，4為輸氣彎管，5為壓力計，6為調(diào)料料斗，7為調(diào)節(jié)閥，8為送料轉(zhuǎn)輪，9為金屬倉，10為傳動軸，12為混料倉，13為輸料管，14為碳化鎢噴嘴，15為螺栓，16為樣品托架，17為集塵袋，18為溫濕度記錄儀，19為制冷制熱空調(diào)，20為加濕器，21為彎管，22為輸氣管道，23為溫濕度控制裝置，24為控制室，25為測試室，26為除塵室。

【具體實施方式】
[0030]為了更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖進(jìn)行進(jìn)一步的闡述。
[0031]如圖1所示，氣體射流式?jīng)_蝕磨損試驗機包括壓縮空氣供氣系統(tǒng)、顆粒供給系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)、測試室及除塵裝置。
[0032]壓縮空氣供給系統(tǒng)包括大功率空氣壓縮機1、油水分離器2、壓力控制閥3、輸氣管道4、壓力計5。大功率空氣壓縮機I與輸氣管道4相連，輸氣管道4直接通到混料倉12，輸氣管道4上設(shè)有油水分離器2、壓力控制閥3、壓力計5。
[0033]顆粒供給系統(tǒng)包括填料料斗6、調(diào)節(jié)閥7、送料轉(zhuǎn)輪8、金屬倉9、傳動軸10、電動機11。試驗機工作時磨粒從填料料斗6流到送料轉(zhuǎn)輪8上,通過調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥7可以控制粒子落到轉(zhuǎn)輪上的速度。電動機11通過傳動軸10帶動送料轉(zhuǎn)輪8轉(zhuǎn)動，將顆粒從金屬倉9下口送入混料倉12。顆粒供給系統(tǒng)位于控制室24內(nèi)。
[0034]測試室25內(nèi)有混料倉12、輸料管13、碳化鎢噴嘴14、螺栓15、試樣托架16。沖蝕實驗時顆粒通過輸料管13進(jìn)入混料倉12與進(jìn)入高速氣流混合形成高速噴射流通過噴嘴14噴射到試樣上，試樣安裝在試樣托架16上，試樣托架16通過螺栓15與噴嘴14固定在一起。
[0035]除塵裝置包括除塵室26，所述除塵是26內(nèi)裝有集塵袋17，用于收集沖蝕后的顆粒，進(jìn)而美化環(huán)境。
[0036]溫濕度控制系統(tǒng)包括溫濕度記錄儀18、制冷制熱空調(diào)19、加濕器20、彎管21、輸氣管道22。溫濕度控制裝置23內(nèi)有制冷制熱空調(diào)19和加濕器20。溫濕度控制系統(tǒng)主要作用是調(diào)節(jié)測試室25的溫濕度環(huán)境，以真實的模擬高鐵的實際工況環(huán)境。通過制冷制熱空調(diào)19向測試室25內(nèi)輸入冷氣或暖氣來改變測試室內(nèi)溫度，通過加濕器20向測試室25內(nèi)通入水蒸氣來改變測試室內(nèi)的濕度，通過溫濕度記錄儀實時監(jiān)測測試室25內(nèi)的溫度和濕度，當(dāng)達(dá)到預(yù)定條件時關(guān)閉制冷制熱空調(diào)19和加濕器20。
[0037]開始沖蝕試驗前，先用雙盤測速法測定一定氣壓和顆粒供給速度下氣流的速度；根據(jù)試驗計劃選擇具有相應(yīng)安裝角度的試樣托架16，然后將待沖蝕試樣安裝到試樣托架16上，關(guān)閉測試室25的艙門；打開制冷制熱空調(diào)19和加濕器20，開始調(diào)節(jié)測試室25內(nèi)的溫度和濕度，當(dāng)達(dá)到試驗設(shè)定的溫濕度并穩(wěn)定后關(guān)閉制冷制熱空調(diào)19和加濕器20。試驗時運行大功率空氣壓縮機1，調(diào)節(jié)壓力控制閥3，使壓力計5顯示到所需的氣壓值。使氣體空流一段時間待氣壓穩(wěn)定后，打開電動機11調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速和控制閥7以控制加料速度，使顆粒以一定流速進(jìn)入混料倉12，然后與高速氣流形成高速噴射流通過噴嘴14沖擊在試樣上。沖蝕過程中沖蝕后的顆粒可以錐形槽流入集塵袋17內(nèi)，從而可以美化環(huán)境。當(dāng)沖蝕達(dá)到預(yù)定時間后關(guān)閉大功率空氣壓縮機I和電動機11及控制閥7，停止通入氣體及加料。待試樣冷卻后取出沖洗干燥后稱重，測定沖蝕磨損情況。
[0038]本沖蝕試驗機可以測定材料在不同溫度和濕度環(huán)境下的沖蝕行為，且沖蝕速度可實現(xiàn)在O — 150m/s之間可調(diào)，可實現(xiàn)15°、30°、45°、60°、75°、90°六種沖蝕角度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，其最大優(yōu)勢是可以測定材料在不同溫度和濕度環(huán)境下的沖蝕行為，能夠更真實的模擬實際工件的工作工況。
[0039]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體射流式?jīng)_蝕磨損試驗機,所述試驗機包括壓縮空氣供氣系統(tǒng)、顆粒供給系統(tǒng)、溫濕度控制系統(tǒng)、測試室及除塵裝置，其特征在于， 所述顆粒供給系統(tǒng)包括填料料斗、調(diào)節(jié)閥、送料轉(zhuǎn)輪、金屬倉、傳動軸、電動機； 所述測試室內(nèi)包括混料倉、輸料管、碳化鎢噴嘴、螺栓、試樣托架； 所述溫濕度控制系統(tǒng)包括溫濕度記錄儀、制冷制熱空調(diào)、加濕器、彎管、輸氣管道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的試驗機，其特征在于，磨粒從所述填料料斗流到所述送料轉(zhuǎn)輪上，通過所述調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)閥控制粒子落到轉(zhuǎn)輪上的速度。
3.根據(jù)權(quán)利要求3所述的試驗機，其特征在于，所述電動機通過所述傳動軸帶動所述送料轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動，將顆粒從所述金屬倉下口送入所述混料倉；所述顆粒供給系統(tǒng)位于控制室內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗機，其特征在于，沖蝕實驗時，顆粒通過所述輸料管進(jìn)入所述混料倉與進(jìn)入高速氣流混合形成高速噴射流通過所述噴嘴噴射到試樣上，試樣安裝在所述試樣托架上，所述試樣托架通過所述螺栓與所述噴嘴固定在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的試驗機，其特征在于，所述溫濕度控制裝置內(nèi)有所述制冷制熱空調(diào)和所述加濕器，通過所述制冷制熱空調(diào)向所述測試室內(nèi)輸入冷氣或暖氣來改變測試室內(nèi)溫度，通過所述加濕器向所述測試室內(nèi)通入水蒸氣來改變所述測試室內(nèi)的濕度，通過所述溫濕度記錄儀實時監(jiān)測所述測試室內(nèi)的溫度和濕度，當(dāng)達(dá)到預(yù)定條件時關(guān)閉所述制冷制熱空調(diào)和所述加濕器。
6.一種采用權(quán)利要求1所述的氣體射流式?jīng)_蝕磨損試驗機進(jìn)行沖蝕磨損試驗的方法，該方法包括如下步驟: 開始沖蝕試驗前，先用雙盤測速法測定一定氣壓和顆粒供給速度下氣流的速度； 根據(jù)試驗計劃選擇具有相應(yīng)安裝角度的所述試樣托架，然后將待沖蝕試樣安裝到所述試樣托架上，關(guān)閉所述測試室的艙門； 打開所述制冷制熱空調(diào)和所述加濕器，開始調(diào)節(jié)所述測試室內(nèi)的溫度和濕度，當(dāng)達(dá)到試驗設(shè)定的溫濕度并穩(wěn)定后關(guān)閉所述制冷制熱空調(diào)和所述加濕器； 試驗時運行所述大功率空氣壓縮機和所述調(diào)節(jié)壓力控制閥，使所述壓力計顯示到所需的氣壓值，使氣體空流一段時間待氣壓穩(wěn)定后，打開所述電動機調(diào)節(jié)電機轉(zhuǎn)速和所述控制閥以控制加料速度，使顆粒以一定流速進(jìn)入所述混料倉，然后與高速氣流形成高速噴射流通過所述噴嘴沖擊在試樣上； 當(dāng)沖蝕達(dá)到預(yù)定時間后關(guān)閉所述大功率空氣壓縮機和所述電動機及所述控制閥，停止通入氣體及加料； 待試樣冷卻后取出沖洗干燥后稱重，測定沖蝕磨損情況。
【文檔編號】G01N3/56GK104266923SQ201410471504
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月16日
【發(fā)明者】夏原, 楊苗苑, 李光 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所