[實用新型]測量材料抗空蝕磨蝕性能和臨界免蝕摻氣濃度的裝置

有效

• 申請號: 201120271736.4
• 申請日: 2011-07-28
• 公開（公告）號: CN202166579U
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 胡亞安;嚴秀俊;王河生;阮士平;馮中華
• 申請（專利權）人: 水利部交通運輸部國家能源局南京水利科學研究院
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N5/04
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 任立;姚姣陽

技術領域

本實用新型屬于防止材料空蝕和磨蝕破壞技術領域，具體的說是一種測量材料抗空蝕磨蝕性能和臨界免蝕摻氣濃度的裝置。

背景技術

空蝕是在一定的環境溫度條件下，液體介質中因局部壓力變化致使空泡形成和潰滅，材料連續受到高壓、高速微射流沖擊作用產生的表面破壞。火力發電廠的燃氣渦輪機和水電站的水輪機等常因空蝕引起局部早期失效而導致效率降低、使用壽命降低和設備檢修費用大大增加，造成十分驚人的能源和材料損失。此外，由于我國長江、黃河等流域生態環境惡化，水土流失嚴重，水中含沙量高，水輪機葉片、船舶螺旋槳和高壓閥門等水力機械過流部件的表面空蝕破壞因迭加泥沙沖刷磨損（磨蝕）而加劇。例如，某水電站水輪機空蝕破壞嚴重，每2年就要大修一次，全廠11臺機組檢修費高達660萬元，加上汛期停止發電的損失，成本是相當驚人的。空蝕和磨蝕破壞是水力發電設備普遍存在和極為關注的問題。

空蝕和磨蝕涉及材料力學性能和流動條件，如材料的硬度、抗疲勞性能、環境流體的速度、壓力等諸多因素。材料抗空蝕和磨蝕的能力通常用空蝕和磨蝕穩定性表示。研究材料的抗空蝕、磨蝕性能通常用兩種方式，一種是對某種材料進行現場原型實驗，但試驗歷時較長,也不經濟,同時由于現場環境的復雜性，困難較大；另一種是利用室內試驗設備進行室內試驗，在有條件時將其結果與現場資料進行對比。

目前，向水中摻氣以減免空蝕的方法已在工程中廣泛采用，有的通過對過流面的摻氣的確起到了減免空蝕的效果。但是，摻氣減蝕的效果直接與摻氣濃度有關，當摻氣濃度低于臨界免蝕摻氣濃度時將達不到最佳的減蝕效果。因此，對于各種材料的臨界免蝕摻氣濃度值的測量尤為重要。此外，摻氣對于減免材料的空蝕與磨蝕共同作用的效果目前還研究較少。現有的試驗方法都是單獨研究材料在水體不摻氣條件下的抗空蝕和磨蝕性能，缺乏水體摻氣對減免材料空蝕和磨蝕作用共同迭加破壞的研究。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是：針對以上現有技術存在缺點，提出一種測量材料抗空蝕磨蝕性能和臨界免蝕摻氣濃度的裝置，可用以研究水體摻氣對材料空蝕和磨蝕破壞的防護作用。

本實用新型解決以上技術問題的技術方案是：

測量材料抗空蝕磨蝕性能和臨界免蝕摻氣濃度的裝置，包括縮放型空蝕磨蝕發生器和水庫，縮放型空蝕磨蝕發生器內裝有檢測器件，水庫通過水泵連接至縮放型空蝕磨蝕發生器的進水口，縮放型空蝕磨蝕發生器的進水口還通過通氣管連接空壓機。

本實用新型進一步限定的技術方案是：

前述的測量材料抗空蝕磨蝕性能和臨界免蝕摻氣濃度的裝置，通氣管上設有閥門和流量計。

前述的測量材料抗空蝕磨蝕性能和臨界免蝕摻氣濃度的裝置，縮放型空蝕磨蝕發生器的進水口和出水口處都設有壓力表。

前述的測量材料抗空蝕磨蝕性能和臨界免蝕摻氣濃度的裝置，縮放型空蝕磨蝕發生器的進水管和出水管上都設有閥門；縮放型空蝕磨蝕發生器的進水管上設有流量計。

前述的測量材料抗空蝕磨蝕性能和臨界免蝕摻氣濃度的裝置，縮放型空蝕磨蝕發生器上接有真空表。

本實用新型的優點是：本實用新型利用減小局部過流面的縮放型空蝕磨蝕發生器增加流體的局部流速，使其在測試材料表面產生空蝕和磨蝕破壞，在空蝕和磨蝕試驗過程中，測試材料所處流體為水、氣混合體或者為水、氣、泥沙混合體。本實用新型可用于不同材料的抗空蝕、磨蝕性能研究進行抗空蝕、耐磨蝕的新材料開發，也可用于高流速水力機械或泄水建筑物的摻氣減蝕防護。

附圖說明

圖1為縮放型空蝕磨蝕發生器的剖面圖。

圖2為帶有摻氣設施的縮放型空蝕磨蝕發生器的剖面圖。

圖3為本實用新型實施例一的連接示意圖。

圖4為本實用新型實施例二的連接示意圖。

具體實施方式

圖1為縮放型空蝕磨蝕發生器的剖面圖，F為水流流向；A為氣流流向，縮放型空蝕磨蝕發生器1通過局部收縮減小過流面積，在喉管處過流面積最小，試驗時高速水流在工作段喉部斷面形成減壓，當其壓強將到臨界壓強以下時該處可以產生空穴，形成有主流的空化，在檢測器件2表面產生空蝕破壞。如果所處流體為清水，則試件表面會受到空蝕破壞；如果所處流體為水沙混合體，則試件表面會受到空蝕和磨蝕共同作用。