[實用新型]一種超高壓淹沒水射流壓力測量裝置及多向測試用機構

有效

• 申請號: 201720178610.X
• 申請日: 2017-02-27
• 公開（公告）號: CN206740296U
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: 張晴波;尹紀富;洪國軍;江帥;樹偉;劉功勛;邢津;汪金文;周忠瑋;施紹綱;張露
• 申請（專利權）人: 中交疏浚技術裝備國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: G01L11/00
• 分類號: G01L11/00
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙)31290
• 代理人: 葉鳳

技術領域

本實用新型所屬超高壓射流領域，應用于疏浚研究領域。

背景技術

高壓水射流切割技術是水射流技術應用的一個重要方面，在諸多工程領域均有應用。高壓水射流的機理研究并不深入，在疏浚行業中，水射流切割泥土由于土質動態變化、水射流沖擊載荷變化以及流體和泥土相互耦合作用等諸多復雜關系的疊加，使得相關的理論探討和實驗研究難度增加，導致高壓水射流切削硬質土內在的機理和真實的物理過程未能得到準確的揭示，這很大程度上影響了高壓水射流在泥土切削技術方面的發展和應用。

疏浚行業中，自航式耙吸挖泥船是大型港口航道疏浚的主流船型，現代化的耙吸挖泥船主動耙頭均帶有耙頭高壓沖水系統，但是高壓沖水壓力僅1-2MPa (10kg)，不適用于硬質土、板結土等疏浚工況的挖掘，高壓射流的作用顯著減小直接導致耙齒的切削深度不足和阻力增加，疏浚效率低下。

國外大型疏浚公司的技術進步相當迅速，許多的新技術、新設備、新工藝不斷涌現，其中最典型的DEME集團國際疏浚公司為疏浚硬質黏土自行開發 Dracula(Dredging Assisted Cutting by Liquid Action)系統，該公司不僅將耙頭的輔助射流技術的最大射流壓力提高到了35MPa以上，使得疏浚硬質黏土的產量提高20％-30％，而且還將此技術應用到絞吸船的絞刀齒上，用于輔助破壞硬質巖土的施工工藝中，其中最高射流壓力達到了60MPa。

目前的研究表明，超高壓射流可以達到幾百MPa上，可以應用于煤炭開采、石油鉆井、大理石切割、金屬切削等領域。在疏浚行業中，國際大型疏浚公司也有應用超高壓射流輔助耙吸挖泥船疏浚硬粘土和巖石的先例，并創造了很好的效益。但是，由于對淹沒水射流特性研究的不足，目前國內耙吸船高壓射流壓力較低，不能夠達到硬質土的抗剪切強度，因此僅能起到疏松土質的作用，導致耙齒的切削深度不足和阻力增加，疏浚效率低下。

由于受到相關理論研究不成熟，耙頭移動時射流特性變化等理論基礎不清楚，耙頭移動過程中射流效果降低，作用效率下降，因此需要開展超高壓射流基礎，并對其機理進行研究，從而揭示水射流這一復雜過程的作用范圍等，促進超高壓水射流在疏浚行業中的深入發展和應用。

實用新型內容

基于現有技術情況，本實用新型首次提出一種超高壓淹沒水射流壓力測量裝置，其工作原理簡單，操作簡便。該實用新型實施后，能夠準確測量超高壓淹沒水射流特性，深入了解水射流的影響及作用范圍，從而為后續設計超高壓沖水耙齒時提供理論支撐，還可以為后期研究超高壓射流切削硬質土機理等相關試驗提供支持。

為此，本實用新型給出的技術方案為：

技術方案一

一種超高壓淹沒水射流壓力測試裝置，其特征在于，主要包括超高壓射流系統、壓力傳感器8、測試板9、水槽3、移動支架模塊(4)、數據傳輸線5、數據采集設備11，其中：

所述超高壓射流系統，主要包括射流控制裝置、超高壓管路1和射流噴嘴7，射流壓力可以通過射流裝置控制，高壓管路1輸出口連接射流噴嘴7。超高壓管路1是高壓流體輸送的重要構件，射流噴嘴7是超高壓高速液體射流的重要元件，是本實用新型壓力測量裝置的被測對象，通過射流控制裝置可以提供不同壓力的淹沒水射流。

所述壓力傳感器8，接受所述射流噴嘴7不同狀態下的射流壓力并采集相應的數字信號。壓力傳感器元器件本身為現有技術：采用不銹鋼單件、一體式加工而成，傳感器無O型圈、無焊縫、無硅油或其他有機物，耐沖擊，穩定性高，其芯體采用的是俄羅斯原裝進口藍寶石芯體，穩定性及精度都較高。

所述測試板9是支撐平板，用來固定所述壓力傳感器8；測試板9采用4根高度可調螺桿10來支撐，調整不同可調螺桿10的高度用來確定支撐平板的不同傾斜角度狀態，從而系統可以測量傳感器8相對于所述射流噴嘴7在不同角度時的壓力變化。

所述的水槽3，為一上部開口、由玻璃和預制鋼結構組成的容器，水槽3上方有平行的水槽導軌2，水槽3水平截面為一矩形，底部安裝可調螺桿10，水槽 3通過水泵加水形成水位液面6，調整水位的高低調節傳感器8與水位液面6的距離，從而系統可以測量傳感器8相對于水位液面6在不同深淺度時的壓力變化。

所述移動支架模塊4，位于水槽3的水槽導軌2上；所述移動支架模塊4連接有射流噴嘴7，帶動射流噴嘴7實現縱向、橫向以及垂向的移動，以及不同速度的移動，從而系統可以測量傳感器8相對于射流噴嘴7在不同運動范圍以及不同速度下的壓力變化特性。