一種氣體射流式沖蝕磨損試驗的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種氣體射流式沖蝕磨損試驗機，所述試驗機包括壓縮空氣供氣系統、顆粒供給系統、溫濕度控制系統、測試室及除塵裝置，其中，所述壓縮空氣供給系統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；所述顆粒供給系統包括填料料斗、調節閥、送料轉輪、金屬倉、傳動軸、電動機；所述測試室內包括混料倉、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，所述除塵是內裝有集塵袋；所述溫濕度控制系統包括溫濕度記錄儀、制冷制熱空調、加濕器、彎管、輸氣管道。本發明可以實現不同的顆粒供給速度，具有沖蝕環境溫度和濕度可控、操作簡單、沖蝕模擬效果好等優點。
【專利說明】一種氣體射流式沖蝕磨損試驗機

【技術領域】
[0001]本發明涉及一種氣體射流式沖蝕磨損試驗機，尤其涉及一種溫度可控、濕度可調的氣體射流式沖蝕磨損試驗機，屬于高速列車表面沖蝕與防護領域。

【背景技術】
[0002]高速列車在運行時與空氣中微細粒子的碰撞，使得列車表面涂層在列車運行時長期處于微細粒子沖蝕作用下，涂層發生表面粗糙化及破壞損傷。而其運行的環境隨著地區的不同和季節的變化而不同。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。高鐵運行所處的環境溫度在_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%，高鐵運行所處的環境濕度在15%和90%之間。為了研究其破壞機理進而提出相應的保護措施，我們要對不同的惡劣環境的破壞情況進行模擬。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行的沖蝕試驗，無法模擬高鐵表面材料發生沖蝕磨損的真實運行工況。


【發明內容】

[0003]本發明的目的是為了模擬高速列車真實運行環境下的沖蝕實驗，提供一種溫度可控、濕度可調的氣體射流式沖蝕磨損試驗裝置，實現粒子速度在0-150m/s之間，溫度-40°C _42°C之間，濕度在15% -90%的環境下的列車表面涂層沖蝕實驗模擬。
[0004]基于上述發明目的，本發明公開的技術方案為:
[0005]一種氣體射流式沖蝕磨損試驗機，所述試驗機包括壓縮空氣供氣系統、顆粒供給系統、溫濕度控制系統、測試室及除塵裝置，其特征在于，
[0006]所述壓縮空氣供給系統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]所述顆粒供給系統包括填料料斗、調節閥、送料轉輪、金屬倉、傳動軸、電動機；
[0008]所述測試室內包括混料倉、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，所述除塵是內裝有集塵袋；
[0010]所述溫濕度控制系統包括溫濕度記錄儀、制冷制熱空調、加濕器、彎管、輸氣管道。
[0011]進一步地，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的所述混料倉，所述輸氣管道上設有所述油水分離器、所述壓力控制閥、所述壓力計。
[0012]進一步地，磨粒從所述填料料斗流到所述送料轉輪上，通過所述調節調節閥控制粒子落到轉輪上的速度。
[0013]進一步地,所述電動機通過所述傳動軸帶動所述送料轉輪轉動,將顆粒從所述金屬倉下口送入所述混料倉；所述顆粒供給系統位于控制室內。
[0014]進一步地，沖蝕實驗時，顆粒通過所述輸料管進入所述混料倉與進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]進一步地，所述溫濕度控制裝置內有所述制冷制熱空調和所述加濕器，通過所述制冷制熱空調向所述測試室內輸入冷氣或暖氣來改變測試室內溫度，通過所述加濕器向所述測試室內通入水蒸氣來改變所述測試室內的濕度，通過所述溫濕度記錄儀實時監測所述測試室內的溫度和濕度，當達到預定條件時關閉所述制冷制熱空調和所述加濕器。
[0016]一種采用本發明的氣體射流式沖蝕磨損試驗機進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]根據試驗計劃選擇具有相應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，關閉所述測試室的艙門；
[0019]打開所述制冷制熱空調和所述加濕器，開始調節所述測試室內的溫度和濕度，當達到試驗設定的溫濕度并穩定后關閉所述制冷制熱空調和所述加濕器；
[0020]試驗時運行所述大功率空氣壓縮機和所述調節壓力控制閥，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定后，打開所述電動機調節電機轉速和所述控制閥以控制加料速度，使顆粒以一定流速進入所述混料倉，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]當沖蝕達到預定時間后關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。
[0024]進一步地，沖蝕速度為0_150m/s之間。
[0025]進一步地，沖蝕角度能分別實現六種角度:15°、30°、45°、60°、75°、90°。
[0026]本發明公開的技術方案具有以下技術效果:本發明公開的沖蝕試驗機的特點是可以通過調節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，可以實現沖蝕角度為15°、30°、45°、60°、75°、90°的多角度沖蝕；通過調節電動機的轉速，可以實現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和加濕器使測試室的溫度和適度達到我們試驗的要求，以模擬高鐵真實的沖蝕環境。具有沖蝕環境溫度和濕度可控、操作簡單、沖蝕模擬效果好等優點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本發明的結構示意圖。
[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為調料料斗，7為調節閥，8為送料轉輪，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，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明的技術方案，下面結合附圖進行進一步的闡述。
[0031]如圖1所示，氣體射流式沖蝕磨損試驗機包括壓縮空氣供氣系統、顆粒供給系統、溫濕度控制系統、測試室及除塵裝置。
[0032]壓縮空氣供給系統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上設有油水分離器2、壓力控制閥3、壓力計5。
[0033]顆粒供給系統包括填料料斗6、調節閥7、送料轉輪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流到送料轉輪8上,通過調節調節閥7可以控制粒子落到轉輪上的速度。電動機11通過傳動軸10帶動送料轉輪8轉動，將顆粒從金屬倉9下口送入混料倉12。顆粒供給系統位于控制室24內。
[0034]測試室25內有混料倉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進入混料倉12與進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內裝有集塵袋17，用于收集沖蝕后的顆粒，進而美化環境。
[0036]溫濕度控制系統包括溫濕度記錄儀18、制冷制熱空調19、加濕器20、彎管21、輸氣管道22。溫濕度控制裝置23內有制冷制熱空調19和加濕器20。溫濕度控制系統主要作用是調節測試室25的溫濕度環境，以真實的模擬高鐵的實際工況環境。通過制冷制熱空調19向測試室25內輸入冷氣或暖氣來改變測試室內溫度，通過加濕器20向測試室25內通入水蒸氣來改變測試室內的濕度，通過溫濕度記錄儀實時監測測試室25內的溫度和濕度，當達到預定條件時關閉制冷制熱空調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；根據試驗計劃選擇具有相應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，關閉測試室25的艙門；打開制冷制熱空調19和加濕器20，開始調節測試室25內的溫度和濕度，當達到試驗設定的溫濕度并穩定后關閉制冷制熱空調19和加濕器20。試驗時運行大功率空氣壓縮機1，調節壓力控制閥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定后，打開電動機11調節電機轉速和控制閥7以控制加料速度，使顆粒以一定流速進入混料倉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，從而可以美化環境。當沖蝕達到預定時間后關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境下的沖蝕行為，且沖蝕速度可實現在O — 150m/s之間可調，可實現15°、30°、45°、60°、75°、90°六種沖蝕角度。與現有技術相比，其最大優勢是可以測定材料在不同溫度和濕度環境下的沖蝕行為，能夠更真實的模擬實際工件的工作工況。
[0039]以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種氣體射流式沖蝕磨損試驗機,所述試驗機包括壓縮空氣供氣系統、顆粒供給系統、溫濕度控制系統、測試室及除塵裝置，其特征在于， 所述顆粒供給系統包括填料料斗、調節閥、送料轉輪、金屬倉、傳動軸、電動機； 所述測試室內包括混料倉、輸料管、碳化鎢噴嘴、螺栓、試樣托架； 所述溫濕度控制系統包括溫濕度記錄儀、制冷制熱空調、加濕器、彎管、輸氣管道。
2.根據權利要求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輪上，通過所述調節調節閥控制粒子落到轉輪上的速度。
3.根據權利要求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輪轉動，將顆粒從所述金屬倉下口送入所述混料倉；所述顆粒供給系統位于控制室內。
4.根據權利要求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入所述混料倉與進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.根據權利要求1所述的試驗機，其特征在于，所述溫濕度控制裝置內有所述制冷制熱空調和所述加濕器，通過所述制冷制熱空調向所述測試室內輸入冷氣或暖氣來改變測試室內溫度，通過所述加濕器向所述測試室內通入水蒸氣來改變所述測試室內的濕度，通過所述溫濕度記錄儀實時監測所述測試室內的溫度和濕度，當達到預定條件時關閉所述制冷制熱空調和所述加濕器。
6.一種采用權利要求1所述的氣體射流式沖蝕磨損試驗機進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； 根據試驗計劃選擇具有相應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，關閉所述測試室的艙門； 打開所述制冷制熱空調和所述加濕器，開始調節所述測試室內的溫度和濕度，當達到試驗設定的溫濕度并穩定后關閉所述制冷制熱空調和所述加濕器； 試驗時運行所述大功率空氣壓縮機和所述調節壓力控制閥，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定后，打開所述電動機調節電機轉速和所述控制閥以控制加料速度，使顆粒以一定流速進入所述混料倉，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； 當沖蝕達到預定時間后關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 優先權日:2014年9月16日
【發明者】夏原, 楊苗苑, 李光 申請人:中國科學院力學研究所