模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于海洋結(jié)構(gòu)物物理試驗(yàn)?zāi)M領(lǐng)域，具體地，涉及一種模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，用于實(shí)驗(yàn)室中在一定條件下模擬有機(jī)涂層在沖蝕環(huán)境中的腐蝕行為。模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，包括：動(dòng)力部分、沖蝕部分；其中：動(dòng)力部分為沖蝕介質(zhì)流體在沖蝕部分持續(xù)不斷地循環(huán)流動(dòng)提供動(dòng)力；沖蝕部分完成對試樣的沖蝕試驗(yàn)。本發(fā)明的模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置是特別針對有機(jī)涂層而設(shè)計(jì)，弧形試樣板和射流試樣面板能有效保護(hù)試樣曲率大的位置不受沖蝕流體的直接沖刷；活塞系統(tǒng)對固液兩相流體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，不會(huì)流經(jīng)驅(qū)動(dòng)泵，因此不存在對驅(qū)動(dòng)泵的磨損，能模擬水平和豎直段的有機(jī)涂層管壁沖蝕環(huán)境，在射流室外可以精確調(diào)節(jié)噴射角度。
【專利說明】模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于海洋結(jié)構(gòu)物物理試驗(yàn)?zāi)M領(lǐng)域，具體地，涉及一種模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，用于實(shí)驗(yàn)室中在一定條件下模擬有機(jī)涂層在沖蝕環(huán)境中的腐蝕行為。

【背景技術(shù)】
[0002]沖蝕是金屬表面與流體之間由于相對運(yùn)動(dòng)而造成表面損壞的現(xiàn)象，微觀上失效包括磨損、腐蝕及其相互促進(jìn)作用。在石油、化工、船舶、電力及運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)中，存在眾多的與腐蝕性流體接觸的金屬過流部件，這些過流部件常由于遭受到流體的沖蝕而發(fā)生失效，造成財(cái)產(chǎn)損失甚至人員傷亡。而在金屬表面噴涂有機(jī)涂層是減緩腐蝕的一種簡單而有效的方式。
[0003]目前，現(xiàn)有的沖蝕試驗(yàn)裝置多是針對于裸鋼，并沒有專門針對帶有有機(jī)涂層試樣的沖蝕實(shí)驗(yàn)裝置。因?yàn)閷τ谟袡C(jī)涂層，在沖蝕過程中要避免腐蝕性流體對試樣曲率大的位置，即邊緣或是形狀突變的位置，直接進(jìn)行沖刷。如果對該位置進(jìn)行直接沖刷，腐蝕性流體會(huì)在該位置迅速的破壞有機(jī)涂層，造成后續(xù)對有機(jī)涂層性能評價(jià)不準(zhǔn)確。沖蝕的流體多為固液兩相，流動(dòng)的腐蝕性液相會(huì)腐蝕金屬材質(zhì)的驅(qū)動(dòng)泵，同時(shí)由于固相顆粒進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，對于管路中的驅(qū)動(dòng)泵會(huì)造成磨損，會(huì)直接影響到設(shè)備的使用效率和壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足，本發(fā)明提供一種模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，用于實(shí)驗(yàn)室中研究有機(jī)涂層在沖蝕環(huán)境下的抗蝕性能。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0006]模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，包括:動(dòng)力部分、沖蝕部分；其中:動(dòng)力部分為沖蝕介質(zhì)流體在沖蝕部分持續(xù)不斷地循環(huán)流動(dòng)提供動(dòng)力；沖蝕部分完成對試樣的沖蝕試驗(yàn)。
[0007]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0008]1、模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置是特別針對有機(jī)涂層而設(shè)計(jì)，弧形試樣板和射流試樣面板能有效保護(hù)試樣曲率大的位置不受沖蝕流體的直接沖刷。
[0009]2、模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置的活塞系統(tǒng)對固液兩相流體進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，不會(huì)流經(jīng)驅(qū)動(dòng)泵，因此不存在對驅(qū)動(dòng)泵的磨損。
[0010]3、模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置能模擬管壁的沖蝕，可以調(diào)節(jié)徑向沖蝕角度，并能模擬水平和豎直段的有機(jī)涂層管壁沖蝕環(huán)境。
[0011]4、模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置還能模擬平板有機(jī)涂層試樣射流沖蝕，在射流室外可以精確調(diào)節(jié)噴射角度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置的主支架示意圖；
[0014]圖3為模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置的活塞機(jī)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4和圖6為模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖；
[0016]圖5為模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置的槽輪支撐架的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖7為模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置的沖蝕部分示意圖；
[0018]圖8為模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置的混液球的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖9為模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置的管流試樣段的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖10為模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置的噴射室的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖11和圖12為模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置的弧形試樣板的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中:1、動(dòng)力部分，2、沖蝕部分；11、主支架，12、活塞機(jī)構(gòu)，13、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，111、底板，112、中板，113、頂板，114、立柱，1201、第一盛液桶，1202、第二盛液桶，1203、第三盛液桶，1204、三個(gè)活塞，1205、加液漏斗，1206、第一連通管，1207、第二連通管，1208、第三連通管，1209、第一電磁閥，1210、第二電磁閥，1211、第三電磁閥，1212、第四電磁閥，1213、第五電磁閥，1214、第六電磁閥，131、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，132、小齒輪，133、齒條，134、槽輪支撐架，135、行程開關(guān)立板，136、行程開關(guān)夾板，137、行程開關(guān)，138、行程開關(guān)端子，139、控制盒；21、混液球，211、磁力攪拌器，212、混液球加沙孔，213、混液球排沙孔，214、混液球進(jìn)液口，215、混液球出液口，22、射流室，221、射流室頂蓋，222、射流室除沙孔，223、射流角度調(diào)節(jié)旋鈕，224、射流試樣底板，225、射流試樣面板，226、射流室入液口，227、射流噴嘴，228、射流室出液口，23、電磁流量計(jì)，24、管流試樣段，241、管端螺紋，242、螺箍，243、弧形試樣板，244、試樣支架，245、頂子，246、參比電極，247、輔助電極，25、安全閥，26、壓力表，27、輔助支架。

【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，包括:動(dòng)力部分1、沖蝕部分2 ；動(dòng)力部分I為沖蝕介質(zhì)流體在沖蝕部分持續(xù)不斷地循環(huán)流動(dòng)提供動(dòng)力；沖蝕部分2完成對試樣的沖蝕試驗(yàn)。
[0024]如圖1所示，動(dòng)力部分1，包括:主支架11、活塞機(jī)構(gòu)12、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13。
[0025]如圖2所示，主支架11，包括:底板111、中板112、頂板113、立柱114，立柱114設(shè)有四根；
[0026]底板111為矩形板,板面的四角設(shè)有固定孔,底板每個(gè)寬邊的側(cè)面設(shè)有兩個(gè)圓孔，兩個(gè)圓孔分別與對應(yīng)的固定孔對齊并相貫，沿底板111長邊方向的軸線上均勻設(shè)置三個(gè)相同直徑的圓形凹槽，每個(gè)圓形凹槽中心設(shè)有圓形通孔，三個(gè)圓形凹槽中心的的圓形通孔直徑均相同。
[0027]中板112為矩形板，中板與底板111大小相同，中板的四角設(shè)有固定孔，中板每個(gè)寬邊的側(cè)面設(shè)有兩個(gè)圓孔，圓孔分別與對應(yīng)的固定孔對齊并相貫，中板112四角處的固定孔與底板111的固定孔大小相同、位置對應(yīng)，中板112寬邊側(cè)面上的圓孔與底板111寬邊側(cè)面上的圓孔大小相同、位置相對應(yīng)，沿中板112長邊方向的軸線上均勻設(shè)置三個(gè)相同大小的圓形定位孔，三個(gè)圓形定位孔與底板111上的三個(gè)圓形凹槽大小相同并且位置對應(yīng)；
[0028]頂板113為矩形板，頂板與底板111大小相同，頂板的四角均設(shè)有圓形固定孔，頂板每個(gè)寬邊的側(cè)面設(shè)有兩個(gè)圓孔，兩個(gè)圓孔分別與四角處的固定孔對齊并相貫，頂板113上的固定孔與底板111上的固定孔大小相同、位置相對應(yīng)，頂板113上寬邊側(cè)面上的圓孔與底板111上寬邊側(cè)面上的圓孔大小相同、位置對應(yīng)，沿頂板113長邊方向的軸線上均勻設(shè)置三個(gè)矩形定位孔，矩形定位孔的中心與底板111上的三個(gè)圓形凹槽中心位置相對應(yīng)；矩形定位孔可以通過活塞桿，在每處矩形定位孔周圍分布小的矩形安裝孔，用來安裝固定輔助裝置；
[0029]立柱114上分布有螺紋盲孔，螺紋盲孔的直徑與底板111寬度側(cè)面上的圓孔直徑相同，四根立柱114分別穿過底板111、中板112和頂板113上四角處的定位孔，立柱114上的螺紋盲孔與底板111、中板112和頂板113側(cè)面上的圓孔對齊并由螺釘固定；底板111、中板112和頂板113平行固定于立柱114上，并且高度可調(diào)。
[0030]如圖3所示，活塞機(jī)構(gòu)12，包括:第一盛液桶1201、第二盛液桶1202、第三盛液桶1203、活塞1204、加液漏斗1205、第一連通管1206、第二連通管1207、第三連通管1208、第一電磁閥1209、第二電磁閥1210、第三電磁閥1211、第四電磁閥1212、第五電磁閥1213、第六電磁閥1214 ;活塞1204設(shè)有三個(gè)，第一盛液桶1201、第二盛液桶1202、第三盛液桶1203分別設(shè)置一個(gè)。
[0031]第一盛液桶1201為有底無蓋的圓柱桶，第一盛液桶1201的外徑與底板111上圓形凹槽直徑相同，桶底邊緣高中間低，桶底中心設(shè)有通孔，保證沖蝕過程中固相顆粒不會(huì)駐留在盛液桶的底部，第一盛液桶1201底部側(cè)壁的同一高度上設(shè)有第一通液孔、第二通液孔和第三通液孔，其中第一通液孔與第二通液孔位置相對。
[0032]第二盛液桶1202為有底無蓋的圓柱桶，第二盛液桶1202的外徑與底板111上圓形凹槽直徑相同，桶底邊緣高中間低，桶底中心設(shè)有通孔，保證沖蝕過程中固相顆粒不會(huì)駐留在盛液桶的底部，第二盛液桶1202底部側(cè)壁的同一高度上設(shè)有第四通液孔、第五通液孔和第六通液孔，其中第四通液孔與第五通液孔位置相對。
[0033]第三盛液桶1203為有底無蓋的圓柱桶，第三盛液桶1203的外徑與底板111上圓形凹槽直徑相同，桶底邊緣高中間低，桶底中心設(shè)有通孔，保證沖蝕過程中固相顆粒不會(huì)駐留在盛液桶的底部，第三盛液桶1203底部側(cè)壁的同一高度上設(shè)有第七通液孔和第八通液孔；
[0034]活塞1204由活塞桿和活塞頭組成，活塞桿的橫截面為矩形，活塞桿的端部連接在活塞頭端面的中心，活塞桿面積較大的側(cè)面上均布多個(gè)螺孔，在活塞頭端面圓半徑的中間位置設(shè)有圓形通孔，圓形通孔的作用是當(dāng)向盛液桶內(nèi)加沖蝕介質(zhì)時(shí)平衡內(nèi)外大氣壓，加滿后用螺紋塞堵住；三個(gè)活塞桿分別穿過頂板113上三個(gè)矩形定位孔。
[0035]加液漏斗1205的頂部比盛液桶頂部略高，加液漏斗1205的底部通過第一連通管1206與第一盛液桶1201的第一通液孔連接，加液漏斗1205用于向盛液桶內(nèi)加沖蝕介質(zhì)流體；第一連通管1206的中部設(shè)有開關(guān)，旋轉(zhuǎn)開關(guān)即可控制連通管的開通和閉合；
[0036]第一盛液桶1201上的第二通液孔與第二盛液桶1202上的第四通液孔通過第二連通管1207連接，第二連通管1207的中部設(shè)有開關(guān)，旋轉(zhuǎn)開關(guān)即可控制連通管的開通和閉合；第二盛液桶1202上的第五通液孔與第三盛液桶上的第七通液孔通過第三連通管1208連接，第三連通管1208的中部設(shè)有開關(guān)，旋轉(zhuǎn)開關(guān)即可控制連通管的開通和閉合；第一盛液桶1201、第二盛液桶1202、第三盛液桶1203依次相連，形成連通器，可通過加液漏斗1205向盛液桶中加注沖蝕介質(zhì)流體,加注時(shí)將連通管上的開關(guān)打開,加注完成后關(guān)閉。
[0037]第一盛液桶1201、第二盛液桶1202和第三盛液桶1203依次固定于主支架11上，第一盛液桶1201、第二盛液桶1202和第三盛液桶1203的底面依次嵌于底板111的三個(gè)圓形凹槽中、中部依次穿過中板112的三個(gè)圓形定位孔、頂端與頂板113不接觸；第一盛液桶1201、第二盛液桶1202和第三盛液桶1203的外徑與底板111上凹槽的直徑和中板112上定位通孔的直徑相同；第一盛液桶1201的第三通液孔、第二盛液桶1202的第六通液孔和第三盛液桶1203的第八通液孔在主支架11的同一側(cè)。
[0038]如圖4和圖6所示，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)13，包括:三個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)131、三個(gè)小齒輪132、三個(gè)齒條133、三個(gè)槽輪支撐架134、三個(gè)行程開關(guān)立板135、三個(gè)行程開關(guān)夾板136、三個(gè)行程開關(guān)137、六個(gè)行程開關(guān)端子138、控制盒139。三個(gè)步進(jìn)電機(jī)131對應(yīng)安裝在頂板111的三處矩形定位孔的同一側(cè)，每個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)131主軸上安裝有小齒輪132 ;齒條133對應(yīng)固定在活塞1204的活塞桿上，齒條133與小齒輪132嚙合，將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)131產(chǎn)生的動(dòng)力傳遞給活塞1204 ；
[0039]如圖5所示，槽輪支撐架134由槽輪架和兩個(gè)槽輪組成，槽輪架為矩形板，槽輪架固定于頂板113上，槽輪架的一側(cè)設(shè)有兩個(gè)平行的槽輪桿，兩個(gè)槽輪桿伸出槽輪架呈一定角度，槽輪桿兩端裝有槽輪，槽輪上槽的寬度都與活塞桿的寬度相同，能支撐活塞1204能順利升降，減小阻力，增加穩(wěn)定性。
[0040]行程開關(guān)立板135為L形板，在L形板較長一邊的板面上，設(shè)有兩條平行的槽，在L形板較短一邊板面固定在頂板113上；
[0041]行程開關(guān)夾板136為L形板，在較短一邊的端面上設(shè)有兩個(gè)螺柱，兩個(gè)螺柱的間距同行程開關(guān)立板135上兩條平行槽的間距相同；行程開關(guān)夾板136通過螺柱與行程開關(guān)立板135連接在一起；行程開關(guān)137固定在行程開關(guān)立板135和行程開關(guān)夾板136之間；行程開關(guān)端子138為一端帶有小螺柱的矩形塊，螺接于活塞1204桿的螺紋盲孔上。
[0042]活塞桿上均布的螺孔可以固定行程開關(guān)端子138，實(shí)現(xiàn)行程開關(guān)137與活塞桿相對位置的粗調(diào)，再加上行程開關(guān)夾板136可以沿行程開關(guān)立板135上的兩條平行槽上下滑動(dòng)，進(jìn)而可以調(diào)節(jié)行程開關(guān)137的高度，實(shí)現(xiàn)行程開關(guān)137位置的細(xì)調(diào)，從而實(shí)現(xiàn)行程開關(guān)137相對位置的的精確調(diào)節(jié)；控制盒139控制步進(jìn)電機(jī)131的轉(zhuǎn)速和換向，以此來調(diào)節(jié)沖蝕流體速度和壓力。
[0043]如圖7所示，沖蝕部分2，包括:混液球21、射流室22、電磁流量計(jì)23、管流試樣段24、安全閥25、壓力表26、射流室輔助支架27，管流試樣段24設(shè)有三個(gè)。
[0044]如圖8所示，混液球21為空心球，在混液球21的頂部設(shè)有磁力攪拌器211 ;在磁力攪拌器211的一側(cè)設(shè)有混液球加沙孔212，通過加沙孔212可以向沖蝕流體介質(zhì)中加入固相顆粒，在沖蝕過程中加沙孔212用塞子封合；在混液球21的底部設(shè)有混液球排沙孔213，在沖蝕過程中用塞子封合，當(dāng)沖蝕試驗(yàn)完成以后，通過這個(gè)孔可以排出固相顆粒；在混液球21的一側(cè)設(shè)有三個(gè)混液球進(jìn)液口 214，在混液球21另一側(cè)設(shè)有混液球出液口 215。
[0045]第一盛液桶1201底部的通孔、第二盛液桶1202底部的通孔、第三盛液桶1203底部的通孔分別通過管線與混液球21的三個(gè)混液球進(jìn)液口 214相連，第一盛液桶1201底部的通孔與混液球21相連的管線上設(shè)有第二電磁閥1210，第二盛液桶1202底部的通孔與混液球21相連的管線上設(shè)有第四電磁閥1212，第三盛液桶1203底部的通孔與混液球21相連的管線上設(shè)有第六電磁閥1214。
[0046]如圖7和圖10所示，射流室22中部為空心圓柱殼體，底端由空心半球封閉，空心圓柱殼體頂端與射流室蓋221通過螺紋連接封閉，射流室蓋221為空心半球狀；射流室蓋221頂部設(shè)有兩個(gè)突起，便于旋轉(zhuǎn)；在射流室22的底部設(shè)有射流室除沙孔222，在沖蝕過程中用塞子封合，當(dāng)沖蝕試驗(yàn)完成以后，通過除沙孔222排出固相顆粒；射流室22上設(shè)有兩個(gè)相對的孔，射流調(diào)節(jié)旋鈕223穿過兩個(gè)相對的孔，射流試樣底板224與射流角度調(diào)節(jié)旋鈕223固定，旋轉(zhuǎn)射流調(diào)節(jié)旋鈕223調(diào)節(jié)試樣的沖蝕的角度；射流試樣底板224為矩形板，射流試樣面板225的大小與底板相同，射流試樣面板225固定于射流式樣底板224上，射流試樣面板225中心設(shè)有橢圓形通孔；沖蝕試樣放置于射流試樣底板224和射流式樣面板225之間，并由射流試樣底板224和射流式樣面板225夾緊，使受沖蝕的部分僅為透過射流試樣面板225中心橢圓的部分，試樣的邊緣部分受到保護(hù)；射流室22的上部設(shè)有入液口 226，入液口 226與射流調(diào)節(jié)旋鈕223位于同一高度，沖蝕介質(zhì)流體由射流室入液口 226流入噴射室；射流噴嘴227與入液口 226相連，射流噴嘴227可以根據(jù)具體情況更換不同口徑；射流室22的下部設(shè)有三個(gè)出液口 228，沖蝕介質(zhì)流體由三個(gè)射流室出液口 228流出噴射室。第一盛液桶1201上第三通液孔、第二盛液桶1202上第六通液孔、第三盛液桶1203上第八通液孔分別通過管線與三個(gè)射流室出液口 228相連；第一盛液桶1201上第三通液孔與射流室22相連的管線設(shè)有第一電磁閥1209，第二盛液桶1202上第六通液孔與射流室22相連的管線設(shè)有第三電磁閥1211，第三盛液桶1203上第八通液孔與射流室22相連的管線設(shè)有第五電磁閥1213，電磁閥控制管線中沖蝕介質(zhì)流體的流動(dòng)與否。
[0047]射流室22位于混液球21的上方，混液球21的出液口與射流室22的入液口通過主管線相連，主管線呈橫倒的U型；由混液球21的出液口 215至射流室22的入液口 226方向，主管路上依次設(shè)有電磁流量計(jì)23、管流試樣段24、安全閥25、壓力表26，管流試樣段24設(shè)有三個(gè)，在主管路的下部水平管上、豎向管上、上部水平管上分別設(shè)一個(gè)管流試樣段24;混液球21用于將沖蝕介質(zhì)流體中的固相和液相混勻，電磁流量計(jì)23用于測量管路中的流量，管流試樣段24用于有機(jī)涂層試樣的管流沖蝕，橫向的管流試樣段24可以模擬帶有機(jī)涂層橫管的橫向沖蝕，豎向的管流試樣段24可以模擬帶有機(jī)涂層的豎向沖蝕，安全閥25用于防止管路中壓力過大發(fā)生危險(xiǎn)，壓力表26用于測量主管路中的壓力，射流室22用于模擬有機(jī)涂層試樣的射流沖蝕。
[0048]在輔助支架27上設(shè)有上下兩個(gè)管路夾，上下兩個(gè)管路夾將的主管路的上水平管、下水平管固定，與主支架11相互配合支撐起整個(gè)沖蝕裝置。
[0049]如圖9所示，管流試樣段24為中部設(shè)有矩形孔的管路，矩形孔用來固定弧形試樣板243，管流試樣段24的兩端設(shè)有管端螺紋241，管流試樣段24的兩端與主管路通過螺箍242連接。
[0050]如圖11所示，弧形試樣板243為弧形板，弧形板的曲率與管路曲率相同，用來放置弧形試樣，弧形試樣帶有有機(jī)涂層，在弧形板的內(nèi)側(cè)(靠近管路的一側(cè))設(shè)有矩形突起，矩形凸起的大小與管流試樣段24中部的矩形孔相同，在弧形板的外側(cè)(遠(yuǎn)離管路的一側(cè))設(shè)有矩形凹槽，矩形凹槽的底部中心位置設(shè)有通孔，將試樣放入凹槽中后，僅試樣的中心部分與沖蝕流體相接觸，防止試樣邊緣處與沖蝕流體接觸，保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0051]管流試樣支架244的兩端分別固定于管流試樣段24的兩端，管流試樣支架244頂部設(shè)有螺紋通孔；頂子245由螺釘和弧面板組成，螺釘和弧面板之間可以相對轉(zhuǎn)動(dòng)，螺釘穿過管流試樣支架244頂部的螺紋通孔，旋轉(zhuǎn)螺釘使弧面板夾緊或松開弧形試樣板243內(nèi)部的試樣。
[0052]參比電極246設(shè)在主管路上弧形試樣板243的一側(cè)，參比電極246為圓柱狀標(biāo)準(zhǔn)電極，外表面設(shè)有螺紋，可以旋入主管路，通過旋入的深淺可以調(diào)節(jié)參比電極246與試樣的距離；輔助電極247可以是鉬片或鉬絲，從弧形試樣板243的正下方伸入管路中，輔助電化學(xué)測試。
[0053]模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置主要用于模擬實(shí)驗(yàn)室中有機(jī)涂層的沖蝕環(huán)境，可以在一定條件(壓力、流速、沖蝕角度等)模擬管流沖蝕和射流沖蝕。設(shè)計(jì)的該裝置可以有效避免有機(jī)涂層試樣在曲率大的位置受直接沖刷而迅速劣化，而造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果不準(zhǔn)確。模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置利用三個(gè)活塞依次擠壓作為沖蝕流體的動(dòng)力，通過行程開關(guān)控制活塞的運(yùn)動(dòng)方向，通過電磁閥控制沖蝕流體在管路中運(yùn)動(dòng)與否，最終實(shí)現(xiàn)沖蝕流體在管路中混液球與射流室之間的定向流動(dòng)，能很好的模擬沖蝕環(huán)境，為有涂層的沖蝕性能的評價(jià)提供了良好的試驗(yàn)平臺(tái)。
[0054]具體的實(shí)施過程和原理:
[0055]首先要裝夾好相應(yīng)的試樣，設(shè)置好三個(gè)活塞在盛液桶中的位置，分別為頂部、中部和底部，具體位置可以通過行程開關(guān)與行程開關(guān)端子的相對位置確定。通過加砂孔加入沖蝕的固相顆粒，通過加液漏斗加入沖蝕的液相，關(guān)好開關(guān)、封好塞子，開啟電磁攪拌器，開啟電動(dòng)機(jī)運(yùn)行。
[0056]每個(gè)活塞運(yùn)行周期分為兩個(gè)階段，第一階段是活塞向下運(yùn)動(dòng)，對應(yīng)的盛液桶與混液球之間的電磁閥處于開啟狀態(tài)，對應(yīng)的盛液桶與射流室之間的電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)盛液桶中的沖蝕流體只出不進(jìn)；第二階段是活塞向上運(yùn)動(dòng)，對應(yīng)的盛液桶與混液球之間的電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，對應(yīng)的盛液桶與射流室之間的電磁閥處于開啟狀態(tài)，此時(shí)盛液桶中的沖蝕流體只進(jìn)不出。每次活塞到達(dá)盛液桶頂部或是底部時(shí)，對應(yīng)的電磁閥的狀態(tài)就會(huì)轉(zhuǎn)變。設(shè)定三個(gè)活塞的狀態(tài)恰好相差相鄰的四分之一周期，使它們之間沖蝕流體壓出和吸收處于平衡的“自給自足”狀態(tài)。從而使活塞能夠不斷地提供動(dòng)力，完成沖蝕過程。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，包括:動(dòng)力部分、沖蝕部分；動(dòng)力部分為沖蝕介質(zhì)流體在沖蝕部分持續(xù)不斷地循環(huán)流動(dòng)提供動(dòng)力；沖蝕部分完成對試樣的沖蝕試驗(yàn)；其特征在于:動(dòng)力部分，包括:主支架、活塞機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；活塞機(jī)構(gòu)，包括:盛液桶，盛液桶內(nèi)設(shè)置活塞，盛液桶固定于主支架上，盛液桶的底部設(shè)有通孔，盛液桶的側(cè)部設(shè)有通液孔；驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)；沖蝕部分，包括:混液球、射流室、電磁流量計(jì)、管流試樣段、安全閥、壓力表、射流室輔助支架；混液球?yàn)榭招那?，在混液球的頂部設(shè)有磁力攪拌器；在磁力攪拌器的一側(cè)設(shè)有混液球加沙孔，加沙孔用塞子封合；在混液球的底部設(shè)有混液球排沙孔，混液球排沙孔用塞子封合；在混液球的一側(cè)設(shè)有混液球進(jìn)液口，在混液球的另一側(cè)設(shè)有混液球出液口 ；盛液桶底部的通孔通過管線與混液球的混液球進(jìn)液口相連，相連的管線上設(shè)有電磁閥；射流室中部為空心圓柱殼體，底端由空心半球封閉，空心圓柱殼體頂端與射流室蓋通過螺紋連接封閉，射流室蓋為空心半球狀；射流室蓋頂部設(shè)有兩個(gè)突起；在射流室的底部設(shè)有射流室除沙孔，射流室除沙孔用塞子封合；射流室上設(shè)有兩個(gè)相對的孔，射流調(diào)節(jié)旋鈕穿過兩個(gè)相對的孔，射流試樣底板與射流角度調(diào)節(jié)旋鈕固定；射流試樣底板為矩形板，射流試樣面板的大小與底板相同，射流試樣面板固定于射流式樣底板上，射流試樣面板中心設(shè)有橢圓形通孔；沖蝕試樣放置于射流試樣底板和射流式樣面板之間，并由射流試樣底板和射流式樣面板夾緊；射流室的上部設(shè)有入液口，入液口與射流調(diào)節(jié)旋鈕位于同一高度，沖蝕介質(zhì)流體由射流室入液口流入噴射室；射流噴嘴與入液口相連，射流室的下部設(shè)有出液口 ；盛液桶上的通液孔通過管線與射流室出液口相連，相連的管線上設(shè)有電磁閥；射流室位于混液球的上方，混液球的出液口與射流室的入液口通過主管線相連，主管線呈橫倒的U型；由混液球的出液口至射流室的入液口方向，主管路上依次設(shè)有電磁流量計(jì)、管流試樣段、安全閥、壓力表。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，其特征在于:主支架，包括:底板、中板、頂板、立柱，底板、中板和頂板平行固定于立柱上，并且高度可調(diào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2所述的模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，其特征在于:立柱設(shè)有四根；底板為矩形板，板面的四角設(shè)有固定孔，底板每個(gè)寬邊的側(cè)面設(shè)有兩個(gè)圓孔，兩個(gè)圓孔分別與對應(yīng)的固定孔對齊并相貫，沿底板長邊方向的軸線上均勻設(shè)置三個(gè)相同直徑的圓形凹槽，每個(gè)圓形凹槽中心設(shè)有圓形通孔，三個(gè)圓形凹槽中心的的圓形通孔直徑均相同；中板為矩形板，中板與底板大小相同，中板的四角設(shè)有固定孔，中板每個(gè)寬邊的側(cè)面設(shè)有兩個(gè)圓孔，圓孔分別與對應(yīng)的固定孔對齊并相貫，中板四角處的固定孔與底板的固定孔大小相同、位置對應(yīng)，中板寬邊側(cè)面上的圓孔與底板寬邊側(cè)面上的圓孔大小相同、位置相對應(yīng)，沿中板長邊方向的軸線上均勻設(shè)置三個(gè)相同大小的圓形定位孔，三個(gè)圓形定位孔與底板上的三個(gè)圓形凹槽大小相同并且位置對應(yīng)；頂板為矩形板，頂板與底板大小相同，頂板的四角均設(shè)有圓形固定孔，頂板每個(gè)寬邊的側(cè)面設(shè)有兩個(gè)圓孔，兩個(gè)圓孔分別與四角處的固定孔對齊并相貫，頂板上的固定孔與底板上的固定孔大小相同、位置相對應(yīng)，頂板上寬邊側(cè)面上的圓孔與底板上寬邊側(cè)面上的圓孔大小相同、位置對應(yīng)，沿頂板長邊方向的軸線上均勻設(shè)置三個(gè)矩形定位孔，矩形定位孔的中心與底板上的三個(gè)圓形凹槽中心位置相對應(yīng)；矩形定位孔可以通過活塞桿，在每處矩形定位孔周圍分布小的矩形安裝孔，用來安裝固定輔助裝置；立柱上分布有螺紋盲孔，螺紋盲孔的直徑與底板寬度側(cè)面上的圓孔直徑相同，四根立柱分別穿過底板、中板和頂板上四角處的定位孔，立柱上的螺紋盲孔與底板、中板和頂板側(cè)面上的圓孔對齊并由螺釘固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3所述的模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，其特征在于:活塞機(jī)構(gòu)，包括:第一盛液桶、第二盛液桶、第三盛液桶、活塞、加液漏斗、第一連通管、第二連通管、第三連通管、第一電磁閥、第二電磁閥、第三電磁閥、第四電磁閥、第五電磁閥、第六電磁閥；活塞設(shè)有三個(gè)，第一盛液桶、第二盛液桶、第三盛液桶分別設(shè)置一個(gè)；第一盛液桶為有底無蓋的圓柱桶，第一盛液桶的外徑與底板上圓形凹槽直徑相同，桶底邊緣高中間低，桶底中心設(shè)有通孔，第一盛液桶底部側(cè)壁的同一高度上設(shè)有第一通液孔、第二通液孔和第三通液孔，其中第一通液孔與第二通液孔位置相對；第二盛液桶為有底無蓋的圓柱桶，第二盛液桶的外徑與底板上圓形凹槽直徑相同，桶底邊緣高中間低，桶底中心設(shè)有通孔，第二盛液桶底部側(cè)壁的同一高度上設(shè)有第四通液孔、第五通液孔和第六通液孔，其中第四通液孔與第五通液孔位置相對；第三盛液桶為有底無蓋的圓柱桶，第三盛液桶的外徑與底板上圓形凹槽直徑相同，桶底邊緣高中間低，桶底中心設(shè)有通孔，保證沖蝕過程中固相顆粒不會(huì)駐留在盛液桶的底部，第三盛液桶底部側(cè)壁的同一高度上設(shè)有第七通液孔和第八通液孔；活塞由活塞桿和活塞頭組成，活塞桿的橫截面為矩形，活塞桿的端部連接在活塞頭端面的中心，活塞桿面積較大的側(cè)面上均布多個(gè)螺孔，在活塞頭端面圓半徑的中間位置設(shè)有圓形通孔，圓形通孔用螺紋塞堵?。蝗齻€(gè)活塞桿分別穿過頂板上三個(gè)矩形定位孔；加液漏斗的頂部比盛液桶頂部略高，加液漏斗的底部通過第一連通管與第一盛液桶的第一通液孔連接，第一連通管的中部設(shè)有開關(guān)，旋轉(zhuǎn)開關(guān)即可控制連通管的開通和閉合；第一盛液桶上的第二通液孔與第二盛液桶上的第四通液孔通過第二連通管連接，第二連通管的中部設(shè)有開關(guān)；第二盛液桶上的第五通液孔與第三盛液桶上的第七通液孔通過第三連通管連接，第三連通管的中部設(shè)有開關(guān)；第一盛液桶、第二盛液桶和第三盛液桶依次固定于主支架上，第一盛液桶、第二盛液桶和第三盛液桶的底面依次嵌于底板的三個(gè)圓形凹槽中、中部依次穿過中板的三個(gè)圓形定位孔、頂端與頂板不接觸；第一盛液桶、第二盛液桶和第三盛液桶的外徑與底板上凹槽的直徑和中板上定位通孔的直徑相同；第一盛液桶的第三通液孔、第二盛液桶的第六通液孔和第三盛液桶的第八通液孔在主支架的同一側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4所述的模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，其特征在于:驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括:三個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、三個(gè)小齒輪、三個(gè)齒條、三個(gè)槽輪支撐架、三個(gè)行程開關(guān)立板、三個(gè)行程開關(guān)夾板、三個(gè)行程開關(guān)、六個(gè)行程開關(guān)端子、控制盒；三個(gè)步進(jìn)電機(jī)對應(yīng)安裝在頂板的三處矩形定位孔的同一側(cè)，每個(gè)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)主軸上安裝有小齒輪；齒條對應(yīng)固定在活塞的活塞桿上，齒條與小齒輪嚙合；槽輪支撐架由槽輪架和兩個(gè)槽輪組成，槽輪架為矩形板，槽輪架固定于頂板上，槽輪架的一側(cè)設(shè)有兩個(gè)平行的槽輪桿，兩個(gè)槽輪桿伸出槽輪架呈一定角度，槽輪桿兩端裝有槽輪，槽輪上槽的寬度都與活塞桿的寬度相同；行程開關(guān)立板為L形板，在L形板較長一邊的板面上，設(shè)有兩條平行的槽，在L形板較短一邊板面固定在頂板上；行程開關(guān)夾板為L形板，在較短一邊的端面上設(shè)有兩個(gè)螺柱，兩個(gè)螺柱的間距同行程開關(guān)立板上兩條平行槽的間距相同；行程開關(guān)夾板通過螺柱與行程開關(guān)立板連接在一起；行程開關(guān)固定在行程開關(guān)立板和行程開關(guān)夾板之間；行程開關(guān)端子為一端帶有小螺柱的矩形塊，螺接于活塞桿的螺紋盲孔上；活塞桿上均布的螺孔固定行程開關(guān)端子，實(shí)現(xiàn)行程開關(guān)與活塞桿相對位置的粗調(diào)，行程開關(guān)夾板沿行程開關(guān)立板上的兩條平行槽上下滑動(dòng)，進(jìn)而可以調(diào)節(jié)行程開關(guān)的高度，實(shí)現(xiàn)行程開關(guān)位置的細(xì)調(diào)；控制盒控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和換向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，其特征在于:管流試樣段設(shè)有三個(gè)，在混液球的一側(cè)設(shè)有三個(gè)混液球進(jìn)液口 ；第一盛液桶底部的通孔、第二盛液桶底部的通孔、第三盛液桶底部的通孔分別通過管線與混液球的三個(gè)混液球進(jìn)液口相連，第一盛液桶底部的通孔與混液球相連的管線上設(shè)有第二電磁閥，第二盛液桶底部的通孔與混液球相連的管線上設(shè)有第四電磁閥，第三盛液桶底部的通孔與混液球相連的管線上設(shè)有第六電磁閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，其特征在于:射流噴嘴可以根據(jù)具體情況更換不同口徑；射流室的下部設(shè)有三個(gè)出液口，沖蝕介質(zhì)流體由三個(gè)射流室出液口流出噴射室；第一盛液桶上第三通液孔、第二盛液桶上第六通液孔、第三盛液桶上第八通液孔分別通過管線與三個(gè)射流室出液口相連；第一盛液桶上第三通液孔與射流室相連的管線設(shè)有第一電磁閥，第二盛液桶上第六通液孔與射流室相連的管線設(shè)有第三電磁閥，第三盛液桶上第八通液孔與射流室相連的管線設(shè)有第五電磁閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，其特征在于:管流試樣段設(shè)有三個(gè)，在主管路的下部水平管上、豎向管上、上部水平管上分別設(shè)一個(gè)管流試樣段；在輔助支架上設(shè)有上下兩個(gè)管路夾，上下兩個(gè)管路夾將的主管路的上水平管、下水平管固定。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8所述的模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，其特征在于:管流試樣段為中部設(shè)有矩形孔的管路，管流試樣段的兩端設(shè)有管端螺紋，管流試樣段的兩端與主管路通過螺箍連接；弧形試樣板為弧形板，弧形板的曲率與管路曲率相同，用來放置弧形試樣，弧形試樣帶有有機(jī)涂層，在弧形板的內(nèi)側(cè)有矩形突起，矩形凸起的大小與管流試樣段中部的矩形孔相同，在弧形板的外側(cè)設(shè)有矩形凹槽，矩形凹槽的底部中心位置設(shè)有通孔；管流試樣支架的兩端分別固定于管流試樣段的兩端，管流試樣支架頂部設(shè)有螺紋通孔；頂子由螺釘和弧面板組成，螺釘和弧面板之間可以相對轉(zhuǎn)動(dòng)，螺釘穿過管流試樣支架頂部的螺紋通孔，旋轉(zhuǎn)螺釘使弧面板夾緊或松開弧形試樣板內(nèi)部的試樣。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9所述的模擬有機(jī)涂層沖蝕環(huán)境的試驗(yàn)裝置，其特征在于:參比電極設(shè)在主管路上弧形試樣板的一側(cè)，參比電極為圓柱狀標(biāo)準(zhǔn)電極，外表面設(shè)有螺紋，可以旋入主管路，通過旋入的深淺可以調(diào)節(jié)參比電極與試樣的距離；輔助電極為鉬片或鉬絲，從弧形試樣板的正下方伸入管路中。
【文檔編號(hào)】G01N17/00GK104237042SQ201410522303
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】王炳英, 張文龍, 侯振波, 尹宇, 李天昊 申請人:中國石油大學(xué)