首页 > 专利 > 浙江理工大学 > 连续式高温高速气固两相流冲蚀磨损试验装置专利详情

连续式高温高速气固两相流冲蚀磨损试验装置   0    0

有效专利 查看PDF
专利申请流程有哪些步骤?
专利申请流程图
申请
申请号:指国家知识产权局受理一件专利申请时给予该专利申请的一个标示号码。唯一性原则。
申请日:提出专利申请之日。
2015-12-30
申请公布
申请公布指发明专利申请经初步审查合格后,自申请日(或优先权日)起18个月期满时的公布或根据申请人的请求提前进行的公布。
申请公布号:专利申请过程中,在尚未取得专利授权之前,国家专利局《专利公报》公开专利时的编号。
申请公布日:申请公开的日期,即在专利公报上予以公开的日期。
2016-06-29
授权
授权指对发明专利申请经实质审查没有发现驳回理由,授予发明专利权;或对实用新型或外观设计专利申请经初步审查没有发现驳回理由,授予实用新型专利权或外观设计专利权。
2018-07-31
预估到期
发明专利权的期限为二十年,实用新型专利权期限为十年,外观设计专利权期限为十五年,均自申请日起计算。专利届满后法律终止保护。
2035-12-30
基本信息
有效性 有效专利 专利类型 发明专利
申请号 CN201511021172.8 申请日 2015-12-30
公开/公告号 CN105628531B 公开/公告日 2018-07-31
授权日 2018-07-31 预估到期日 2035-12-30
申请年 2015年 公开/公告年 2018年
缴费截止日
分类号 G01N3/56 主分类号 G01N3/56
是否联合申请 独立申请 文献类型号 B
独权数量 1 从权数量 1
权利要求数量 2 非专利引证数量 1
引用专利数量 5 被引证专利数量 0
非专利引证 1、龚宝龙.“煤液化高温调节阀流动磨损预测及校核研究”《.中国优秀硕士学位论文全文数据库》.2014,(第8期),第1-82页.;
引用专利 CN202216883U、CN203114367U、CN104007035A、CN104568631A、US2010/0242580A1 被引证专利
专利权维持 5 专利申请国编码 CN
专利事件 转让 事务标签 公开、实质审查、授权、权利转移
申请人信息
申请人 第一申请人
专利权人 浙江理工大学 当前专利权人 浙江麦知网络科技有限公司
发明人 偶国富、叶浩杰、郑智剑、王超、金浩哲 第一发明人 偶国富
地址 浙江省杭州市江干经济开发区白杨街道2号大街928号 邮编 310018
申请人数量 1 发明人数量 5
申请人所在省 浙江省 申请人所在市 浙江省杭州市
代理人信息
代理机构
专利代理机构是经省专利管理局审核,国家知识产权局批准设立,可以接受委托人的委托,在委托权限范围内以委托人的名义办理专利申请或其他专利事务的服务机构。
杭州求是专利事务所有限公司 代理人
专利代理师是代理他人进行专利申请和办理其他专利事务,取得一定资格的人。
林怀禹
摘要
本发明公开了一种连续式高温高速气固两相流冲蚀磨损试验装置。包括除湿器,空压机,空气换热器,加热器,储料罐,混合室,喷嘴,实验台架,实验箱,旋风分离器,空冷器,水池,破沫网,三个压力表,三个球阀,流量计,二个温度计,止回阀,高速摄影仪和计算机。本发明可用来研究严苛工况下高温、高速气固两相流冲蚀作用下材料在不同影响因素下的失重规律,利用高速摄影仪来观察记录颗粒冲击试件的运动轨迹,通过理论分析和实验数据相结合,得到不同工况下材料的冲蚀磨损规律,构建高温冲蚀磨损模型,揭示高温高速气固两相流冲蚀磨损的机理及其影响因素,可为煤化工、石油化工的管道、阀门的选材和结构优化提供理论基础,延长设备的使用寿命。
  • 摘要附图
    连续式高温高速气固两相流冲蚀磨损试验装置
  • 说明书附图:图1
    连续式高温高速气固两相流冲蚀磨损试验装置
  • 说明书附图:图2
    连续式高温高速气固两相流冲蚀磨损试验装置
法律状态
序号 法律状态公告日 法律状态 法律状态信息
1 2021-12-24 专利权的转移 登记生效日: 2021.12.13 专利权人由浙江理工大学变更为浙江麦知网络科技有限公司 地址由310018 浙江省杭州市江干经济开发区白杨街道2号大街928号变更为314500 浙江省嘉兴市桐乡市桐乡经济开发区发展大道133号3幢503室
2 2018-07-31 授权
3 2016-06-29 实质审查的生效 IPC(主分类): G01N 3/56 专利申请号: 201511021172.8 申请日: 2015.12.30
4 2016-06-01 公开
权利要求
权利要求书是申请文件最核心的部分,是申请人向国家申请保护他的发明创造及划定保护范围的文件。
1.一种连续式高温高速气固两相流冲蚀磨损试验装置,其特征在于:包括除湿器(1),空压机(2),空气换热器(3),加热器(4),储料罐(5),混合室(6),喷嘴(7),实验箱(10),旋风分离器(11),空冷器(12),水池(13),破沫网(14),三个压力表,三个球阀,流量计(17),二个温度计,止回阀(19),高速摄影仪(20)和计算机(21);
除湿器(1)底部经空压机(2)、第一压力表后分为两路,一路经空气换热器(3)、流量计(17)与加热器(4)连接,另一路经第一球阀从除湿器(1)顶部接入,加热器(4)出口接第一温度计后分为两路,一路经第二球阀、第二压力表从储料罐(5)顶部接入,另一路经第三球阀、第三压力表接入混合室(6),混合室(6)的喷嘴(7)接入实验箱(10)内,接有第二温度计的储料罐(5)底部与混合室(6)连接,有机玻璃的实验箱(10)外设有高速摄影仪(20),高速摄影仪(20)与计算机(21)相连接,实验箱(10)经旋风分离器(11)、空气换热器(3)、空冷器(12)、止回阀(19)接入水池(13),水池(13)上部设有破沫网(14);
所述实验箱(10)内,实验台架(9)通过固定架固定在实验箱(10)上,调节螺母实现实验台架(9)的上下移动,实验台架(9)与固定架转动连接,调节角度为0 90°,实验台架(9)端面~
装有试件(8),试件(8)测量面对着喷嘴(7),实验台架(9)自带热电偶能对试件(8)进行加热,实验箱(10)底部设有斜坡。

2.根据权利要求1所述的一种连续式高温高速气固两相流冲蚀磨损试验装置,其特征
在于:所述储料罐(5)采用螺杆进料,并自带热电偶能对颗粒进行加热。
说明书

技术领域

[0001] 本发明涉及冲蚀磨损试验装置,尤其是涉及一种连续式高温高速气固两相流冲蚀磨损试验装置。

背景技术

[0002] 冲蚀磨损现象广泛存在于石油化工、煤化工、气力输送、电力和航空航天等领域的叶轮机、发动机、泵、阀门、管道、喷嘴及相关设备,是造成机器零部件损坏、能源消耗和安全隐患的重要原因。例如煤化工装置中的阀门和衬套的磨损,各种风机叶片受固体粒子的冲蚀而发生磨损,造成生产寿命和效率的下降以及能源的浪费;由固体粒子冲蚀引起的冲蚀磨损在汽轮机、泵、热交换器的管道系统中更是一个严重的问题。
[0003] 目前为减小冲蚀磨损的危害和损失,一般采用增大金属材料的硬度和强度来提高其抗冲蚀磨损性能,但是在一定的使用和加工条件下,对于金属材料其硬度和强度增幅有限,已难以满足复杂恶劣工况下材料抗冲蚀磨损性能的要求。
[0004] 硬质合金属于一种复合材料,主要由硬质相和粘结相组成,硬质合金具有:高抗压强度、高硬度、高弹性模量、良好的耐磨性及抗冲击性等独特的组合性能。工程实践证明使用硬质合金材料已成为提高材料抗冲蚀磨损性能的有效途径之一,是目前很有应用前景的抗冲蚀材料。但是由于硬质合金材料具有良好的耐冲蚀性能,常用在高温高速等严苛工况下,一般的试验装置无法模拟实际工况对并其进行有效研究,目前关于硬质合金高温高速冲蚀磨损性能的研究相对较少,冲蚀机理尚不明确。

发明内容

[0005] 针对上述背景技术中所存在的问题,本发明的目的在于提供一种连续式高温高速气固两相流冲蚀磨损试验装置,可以模拟实际工况中的高温高速气固冲蚀失效的过程,针对目前工业中常见的耐腐蚀高性能硬质合金材料,研究不同影响因素下材料的冲蚀磨损规律。
[0006] 为了达到上述目的,本发明所采用的技术方案是:
[0007] 本发明包括除湿器,空压机,空气换热器,加热器,储料罐,混合室,喷嘴,实验台架,实验箱,旋风分离器,空冷器,水池,破沫网,三个压力表,三个球阀,流量计,二个温度计,止回阀,高速摄影仪和计算机;除湿器底部经空压机、第一压力表后分为两路,一路经空气换热器、流量计与加热器连接,另一路经第一球阀从除湿器顶部接入,加热器出口接第一温度计后分为两路,一路经第二球阀、第二压力表从储料罐顶部接入,另一路经第三球阀、第三压力表接入混合室,混合室的喷嘴接入实验箱内,接有第二温度计的储料罐底部与混合室连接,有机玻璃的实验箱外设有高速摄影仪,高速摄影仪与计算机相连接,实验箱经旋风分离器、空气换热器、空冷器、止回阀接入水池,水池上部设有破沫网。
[0008] 所述实验箱内,实验台架通过固定架固定在实验箱上,调节螺母实现实验台架的上下移动,实验台架与固定架转动连接,调节角度为0~90°,实验台架端面装有试件,试件测量面对着喷嘴,实验台架自带热电偶能对试件进行加热,实验箱底部设有斜坡。
[0009] 所述储料罐采用螺杆进料,并自带热电偶能对颗粒进行加热。
[0010] 本发明具有的有效益效果是:
[0011] 本发明利用空压机和喷嘴产生高速气流带动固体颗粒冲击实验试件,测定不同工况下硬质合金材料的冲蚀磨损率。试验装置可用来研究严苛工况下高温、高速气固两相流冲蚀作用下材料在不同影响因素下的失重规律,利用高速摄影仪来观察记录颗粒冲击试件的运动轨迹,通过理论分析和实验数据相结合的研究方法,得到不同工况下材料的冲蚀磨损规律,构建高温冲蚀磨损模型,揭示高温高速气固两相流冲蚀磨损的机理及其影响因素,可为煤化工、石油化工中管道、阀门的选材和结构优化提供理论基础,延长设备的使用寿命。
[0012] 本发明能同时对气体、颗粒和试件进行加热,最高加热温度达500℃,并通过调节空压机和喷嘴能使最大固体颗粒速度达到200m/s,极大程度上还原了严苛条件下的工况。
[0013] 本发明通过空气换热器,既可利用高温尾气作为常温空气的热源,又可降低高温尾气的温度,并通过空冷器和水池进行尾气处理,实现了环保和能源的有效利用。

实施方案

[0017] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0018] 如图1所示,本发明包括除湿器1,空压机2,空气换热器3,加热器4,储料罐5,混合室6,喷嘴7,实验台架9,实验箱10,旋风分离器11,空冷器12,水池13,破沫网14,三个压力表15,三个球阀16,流量计17,二个温度计18,止回阀19,高速摄影仪20和计算机21。
[0019] 除湿器1底部经空压机2、第一压力表15后分为两路,一路经空气换热器3、流量计17与加热器4连接,另一路经第一球阀16从除湿器1顶部接入,加热器4出口接第一温度计18后分为两路,一路经第二球阀16、第二压力表15从储料罐5顶部接入,另一路经第三球阀16、第三压力表15接入混合室6,混合室6的喷嘴7接入实验箱10内,接有第二温度计18的储料罐
5底部与混合室6连接,有机玻璃的实验箱10外设有高速摄影仪20,高速摄影仪20与计算机
21相连接,实验箱10经旋风分离器11、空气换热器3、空冷器12、止回阀19接入水池13,水池
13上部设有破沫网14。实验高温尾气通过旋风分离器11后进入空气换热器3降温,同时作为常温空气预热的热源,空气换热器3后接空冷器12对尾气进行进一步降温。
[0020] 如图2所示,所述实验箱10内,实验台架9通过固定架固定在实验箱10上,调节螺母实现实验台架9的上下移动,实验台架9与固定架转动连接,调节角度为0~90°,实验台架9端面装有试件8,试件8测量面对着喷嘴7,实验台架9自带热电偶能对试件8进行加热,实验箱10底部设有斜坡。
[0021] 如图1所示,所述储料罐5采用螺杆进料,并自带热电偶能对颗粒进行加热。
[0022] 本发明工作原理:
[0023] 如图1所示,安装好连续式高温高速气固两相流冲蚀磨损试验装置,实验前首先将大小为100mm×80mm×1mm的试件8固定在实验台架9上,并通过旋转实验台架9设定实验角度。然后空气通过除湿器1进行干燥、过滤后,进入空压机2机进行增压,空压机出口设有一支路,支路经第一球阀接入除湿器顶部,通过调节第一球阀来控制实验系统的气体流量。为减小加热器功率,在加热器前设置一台空气换热器3,被压缩的空气由高温尾气提供热量的空气换热器3进行预热,预热后的空气进入加热器4进行加热,选取加热器4的最高加热温度可达500℃。为实现储料罐与混合室的压力平衡,在加热器出口设两路分别通入储料罐和混合室,并在两路上都设有球阀和压力表。固体颗粒通过储料罐5进入混合室6,储料罐5采用螺杆进料用于准确控制颗粒的进料量,同时储料罐5设有热电偶能对进料颗粒进行加热。加热后的气体与固体颗粒在混合室6进行混合,通过喷嘴7使颗粒加速到预期速度(设定最高颗粒速度为200m/s)并冲击试件8表面,喷嘴中心与试件的夹角为θ,喷嘴出口与试件中心的距离为L。冲击过后的颗粒通过实验箱10底部的斜坡和开口进行颗粒回收。高温尾气中带有实验中的固体颗粒,通过旋风分离器11来进行气固分离,经分离后的高温尾气通入空气换热器3进行初步降温,同时高温尾气也作为常温空气预热的热源。进行初步降温后的尾气通过空冷器12来进行进一步降温,最后将尾气通入水池13,水池13上设有破沫网14,用来除去水中气泡,水池13和空冷器12之间设有止回阀19,用于防止水倒流回去。
[0024] 颗粒冲击试件的过程中打开高速摄影仪20,记录颗粒的运动轨迹,f为高速摄影仪的固有频率,通过分析不同帧数n下颗粒群端部的距离Δl可得颗粒运动的速度vp=Δl·f/Δn,利用上述方法通过多次实验可以得到实验压力值与颗粒速度之间的对应关系。本实验中通过调节实验压力值和喷嘴7的结构来控制不同的颗粒速度,实验冲击速度在0~200m/s之间。实验待测试件8材质可为碳化钨(WC)等高性能耐腐蚀硬质合金材料。实验前后分别对试件进行称重,得到实验前后的失重量Δm,记录实验过程中冲击颗粒的重量mt,可以定义磨损量ε为实验前后失重量Δm与实验冲击颗粒质量mt的比值,即ε=Δm/mt。实验温度在25~500℃之间,冲击角度θ在0~90°。
[0025] 本实验主要研究内容为:针对硬质合金及其严苛工况下的耐腐蚀高性能材料,进行不同条件下气固两相流冲蚀磨损规律研究,主要可变条件有环境因素(冲击速度、冲击角度、冲击时间、实验温度)、颗粒性质(颗粒大小、颗粒硬度、颗粒形状)、靶材性质(靶材结构、靶材组分、靶材硬度)。通过实验可研究冲蚀磨损量ε与各实验变量之间的关系,构建基于上述实验变量下的冲蚀磨损模型。
[0026] 上述具体实施方式用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明作出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。

附图说明

[0014] 图1是本发明的结构原理示意图。
[0015] 图2是冲击角度示意图。
[0016] 图1中:1、除湿器,2、空压机,3、空气换热器,4、加热器,5、储料罐,6、混合室,7、喷嘴,8、试件,9、实验台架,10、实验箱,11、旋风分离器,12、空冷器,13、水池,14、破沫网,15、压力表,16、球阀,17、流量计,18、温度计,19、止回阀,20、高速摄影仪,21、计算机。
版权所有:盲专网 ©2023 zlpt.xyz  蜀ICP备2023003576号