[實用新型]一種水射流的瞬態(tài)沖擊壓力測試裝置

有效

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• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN206710066U
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃飛;李樹清;趙延林;劉勇
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南科技大學(xué)
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務(wù)所(普通合伙)43108
• 代理人: 宋向紅

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于水射流沖擊壓力測試設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種水射流的瞬態(tài)沖擊壓力測試裝置。

背景技術(shù)

高壓水射流技術(shù)是一種以泵體為動力源，以高速水流為能量載體，最終作用于靶體上進行物理破碎的一種新型技術(shù)。鑒于高壓水射流用于物料破碎具有高效、無塵、低熱和低振動等特性，近幾十年來該技術(shù)已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)清洗、表面除銹、巖石切割、礦山開采和石油天然氣鉆探等工程領(lǐng)域。

高壓水射流破碎巖石是該技術(shù)的一個重要應(yīng)用分支，可用于地下煤礦水力開采與石油天然氣噴射鉆井等方面。水射流對巖石的沖擊破碎可以分為兩個階段，即初始破碎階段與后期裂紋擴展階段。大量實驗研究表明，巖石初始破碎核的形成需要的沖擊力度遠遠大于巖石破碎后期裂紋擴展所需力度。水射流之所以能高效破碎巖石，是因為在水射流沖擊靶體的初始瞬間會誘導(dǎo)產(chǎn)生巨大的沖擊壓力—水錘壓力，該壓力峰值可達穩(wěn)定沖擊壓力的數(shù)十倍，但持續(xù)時間非常短暫，通常在微秒數(shù)量級。

因此，準(zhǔn)確掌握水射流的瞬態(tài)沖擊壓力對高效指導(dǎo)水射流破巖具有十分重要的意義。目前主要采用文丘里管的方式來測試水射流的沖擊壓力，但是該方式只能測試射流場中的壓力，并不能獲得射流撞擊下靶體所受到的沖擊壓力。另一方面，水射流的瞬態(tài)沖擊壓力具有強度大、時間短的特性，一般的監(jiān)測傳感器很難滿足這種響應(yīng)時間短、測量范圍廣、可靠性高的要求。因此，目前的監(jiān)測手段無法有效測試水射流的瞬態(tài)沖擊壓力。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的水射流瞬態(tài)沖擊壓力的測試裝置，該裝置不僅可以準(zhǔn)確測試純水射流的沖擊壓力，還可用于測試磨料射流、氣體射流等射流的瞬態(tài)沖擊壓力。

本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種水射流的瞬態(tài)沖擊壓力測試裝置，包括水泵、噴嘴、馬達、前截止盤、后截止盤、靶板及計算機；所述的水泵的進口通過管道與水箱連接，水泵的出口通過管道與噴嘴連接，所述的馬達、后截止盤和靶板安裝在測試臺上，馬達的輸出軸與前截止盤連接，靶板、前截止盤與后截止盤平行，前截止盤上對應(yīng)于噴嘴設(shè)有多個通孔；后截止盤上對應(yīng)于噴嘴設(shè)有一個射流孔；所述的靶板上對應(yīng)于射流孔設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器與計算機連接。

上述的水射流的瞬態(tài)沖擊壓力測試裝置中，所述的水泵采用的是柱塞泵，壓力傳感器采用的是PVDF壓電傳感器。

上述的水射流的瞬態(tài)沖擊壓力測試裝置中，所述的PVDF壓力傳感器包括上蓋和PVDF薄膜，上蓋上設(shè)有容納PVDF薄膜的凹槽，PVDF薄膜安裝在靶板的圓形凸臺上，上蓋通過凹槽將PVDF薄膜覆蓋，并通過螺栓對上蓋進行預(yù)緊處理。

上述的水射流的瞬態(tài)沖擊壓力測試裝置中，水泵的出口通過一管道連回水箱，該管道上設(shè)有溢流閥。

上述的水射流的瞬態(tài)沖擊壓力測試裝置中，水泵與噴嘴連接的管道上設(shè)有壓力表。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：

（1）本實用新型采用截止盤來截斷連續(xù)的水射流，可以對某一穩(wěn)定工作壓力下的水射流的瞬態(tài)沖擊效應(yīng)進行測試；

（2）本實用新型采用改進的PVDF傳感器結(jié)構(gòu)，可以直接獲得高壓純水射流、高壓磨料射流、高壓脈沖射流沖等擊下靶板所受到的沖擊載荷；

（3）本實用新型還具有結(jié)構(gòu)簡單，操作方便的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是本實用新型前截止盤的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是本實用新型傳感器處的主視圖。

圖4是本實用新型傳感器處的剖視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。

如圖1-圖4所示，本實用新型包括水泵2、噴嘴8、測試臺5、馬達6、前截止盤9、后截止盤10、靶板12及計算機14；所述的水泵2采用的是柱塞泵，水泵2的進口通過管道與水箱1連接，水泵2的出口通過管道與噴嘴8連接，該管道上設(shè)有壓力表4。水泵2的出口通過一管道連回水箱1，該管道上設(shè)有溢流閥3。

所述的測試臺5上設(shè)有滑軌7，所述的馬達6、后截止盤10和靶板12安裝在測試臺的滑軌7上，馬達6、后截止盤10和靶板12均可以在滑軌7上移動，以調(diào)節(jié)馬達6、后截止盤10和靶板12的位置。