Установка для проведення гідроерозійних і кавітаційно-ерозійних лабораторних випробовувань

Реферат: Установка для проведення гідроерозійних і кавітаційно-ерозійних випробовувань включає робочу камеру, виготовлену з нержавіючої сталі, де встановлені досліджуваний зразок, електрод порівняння і допоміжний електрод, гвинт-перешкода у вигляді півциліндра для утворення вихрових і кавітаційних потоків, насос, ємність для робочих середовищ, регулюючу і контрольно-вимірювальну апаратуру. Робочий простір камери утворений чотирма знімними кришками з органічного скла для візуального спостереження вихрових і кавітаційних потоків, а в бокову стінку камери встановлено електрод порівняння, при цьому в протилежну стінку встановлено допоміжний електрод, а робочим електродом служить зразок для випробувань. UA 69610 U (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ПРОВЕДЕННЯ ГІДРОЕРОЗІЙНИХ І КАВІТАЦІЙНО-ЕРОЗІЙНИХ ЛАБОРАТОРНИХ ВИПРОБОВУВАНЬ UA 69610 U UA 69610 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до випробувальної техніки і може бути використана для оцінки гідроерозійної і кавітаційно-ерозійної стійкості металів та покриттів. Дослідження закономірностей кавітаційно-ерозійного та гідроерозійного зношування, а також електрохімічні вимірювання проводять на установках з магнітострикційним вібратором (МСВ), ударно-ерозійних стендах (УЕС), установках з диском, який обертається (УВД) та гідродинамічних трубах або соплах Вентурі (ГТ). Випробовування на УЕС і УВД ґрунтуються на зношуванні зразків при пересіканні ними струменів рідини, що витікають з сопла диска. УЕС і УВД прості за конструкцією, компактні, забезпечують високу інтенсивність руйнування і невелику тривалість випробовувань. Недоліком їх є деяка умовність подібності зношування матеріалів зі зношуванням деталей обладнання в реальних умовах експлуатації. Дослідження на установках з МСВ поставлено в основу стандартів по визначенню кавітаційної стійкості матеріалів в Чехії, США. Установки з МСВ відрізняються компактністю, малою енергоємністю, високим відтворенням результатів, але вони не завжди відповідають результатам зношування реальних деталей. Найбільш достовірні дані по гідроерозійному і кавітаційно-ерозійному зношуванні можна отримати при випробовуваннях в гідродинамічних трубах. Однак ГТ дуже громіздкі, енергоємні і досить складні в конструктивному відношенні установки [1]. Найбільш близькими до установки, що заявляється, є "Спосіб визначення кавітаційної стійкості матеріалів та пристрій для її знаходження" [деклараційний патент на винахід № 40802, MПK 7 G01N 29/04, 2001] та "Способ исследования гидроэрозионной стойкости металлов" [А.С. N 1569668, 5G01N 3/56, 1990]. У першому випадку використовуються зразки у вигляді дроту або тонкої фольги діаметром 0,5…2,0 мм, що не дозволяє аналізувати кінетику зміни руйнування поверхні, а консольне кріплення зразка вносить суттєві похибки при оцінці його кавітаційної стійкості. У другому випадку установка з МСВ оснащена пристосуванням для анодної поляризації зразків. Величина струму поляризації знаходить за значенням коефіцієнта прискорення процесу руйнування Ку, який знаходять за співвідношенням швидкостей руйнування при лабораторних і натурних випробуваннях. Основний недолік такого способу і устаткування для його реалізації полягає в необхідності даних експлуатаційних випробовувань, що рідко можна виконати на практиці. В обох випадках завданням винаходів є наближення умов кавітаційних випробувань до реальних умов кавітації матеріалів, що досягається у винаході № 40802 безперервним потоком середовища через капіляр і зміною його швидкості, а у винаході № 1569668 - анодною поляризацією зразків під час кавітації, для досягнення однакового співвідношення корозійного і механічного факторів руйнування поверхонь при натуральних і лабораторних випробуваннях. Задачею корисної моделі є створення установки для отримання даних гідроерозійної та кавітаційно-ерозійної зносостійкості, які відповідають даним експлуатаційних випробувань без зазначених вище недоліків і методично об'ємних і складних робіт. Поставлена задача вирішується тим, що установка для проведення гідроерозійних і кавітаційно-ерозійних випробовувань, що включає робочу камеру, виготовлену з нержавіючої сталі, де встановлені досліджуваний зразок, електрод порівняння і допоміжний електрод, гвинтперешкода у вигляді півциліндра для утворення вихрових і кавітаційних потоків, насос, ємність для робочих середовищ, регулюючу і контрольно-вимірювальну апаратуру, згідно з корисною моделлю, робочий простір камери утворений чотирма знімними кришками з органічного скла для візуального спостереження вихрових і кавітаційних потоків, а в бокову стінку камери встановлено електрод порівняння, при цьому в протилежну стінку встановлено допоміжний електрод, а робочим електродом служить зразок для випробувань, установка також може включатися безпосередньо в магістраль підприємства для отримання даних натурних випробовувань або в комплекті з насосом, ємністю для робочих середовищ, регулюючою і вимірювальною апаратурою працювати автономно відповідно до режимів руху середовища в магістралі. Для реалізації цієї задачі сконструйовано і виготовлено спрощений варіант гідродинамічної труби, основним вузлом якої є випробувальна камера (фіг. 1), що дозволяє також досліджувати кінетику протікання електрохімічних реакцій при кавітаційних і ерозійних процесах. На фіг. представлено: Фіг. 1, 2 - Конструкція камери ГТ: 1 - зразок; 2 - гвинт-перешкода; 3 - електрод порівняння; 4 допоміжний електрод. Фіг. 3 - Втрати об'єму металів  V від часу  при випробовуваннях в ГТ () і натурних випробовуваннях (----) в дифузійному сокові цукрового виробництва: 1 - СЧ 20 при кавітації 1 UA 69610 U 5 10 15 20 25 30 (швидкість потоку середовища Vn=17,5 м/с); 2 - СЧ 20 при гідроерозії (Vn=12 м/с); 3 - алюміній АД-1 при кавітації (Vn=17,5 м/с) і 4 - алюміній АД-1 при гідроерозії (Vn=12 м/с). Камера виготовлена з нержавіючої сталі 08Х18Н10Т. Робочий простір камери перерізом 35×15 мм утворено чотирма знімними кришками з органічного скла, що дозволяє прослідкувати за процесами зношування і вихроутворення залежно від швидкості подачі робочого середовища. У верхній кришці встановлено досліджуваний зразок 1 і гвинт 2 з головкою у вигляді півциліндра, що виконує роль перешкоди, яка викликає появу в рухомому потоці залежно від його швидкості, вихроутворення або кавітаційних потоків. В одну з бокових стінок вмонтовано електрод порівняння 3. Допоміжний електрод 4 вмонтовано в іншу бокову стінку. Площа його контакту з середовищем, не повинна бути меншою за площу поперечного перерізу зразка 1. ГТ включається безпосередньо в магістраль підприємства або в комплекті з насосом, регулюючою апаратурою і вимірювальними приладами може працювати автономно. У цьому випадку за допомогою вимірювальної апаратури попередньо визначаються характеристики потоку середовища і відтворюються на установці. При необхідності, особливо при випробуваннях корозійностійких матеріалів у досліджуваному середовищі, проводиться анодна поляризація зразків. Внаслідок неперервності технологічних процесів на підприємствах хімічної, харчової галузей проведення натурних випробувань не завжди можливе. Однак можна експериментальним шляхом підібрати режими проведення випробовувань в ГТ, які відповідають даним натурних випробовувань (фіг. 3). Результати натурних випробовувань приведені з врахуванням масштабного фактора зношування за методикою, викладеною в роботі [2]., V ~ d3 , де ∆V 0 об'ємні втрати, d0 - діаметр вогнища руйнування. Аналіз отриманих залежностей показує, що результати експериментальних ерозійних і кавітаційних випробувань отримані на пропонованій конструкції ГТ практично співпадають з даними натурних випробовувань. Джерела інформації: 1. Козырев СП. Гидроабразивный износ металлов при кавитации / СП. Козырев. - М.: Машиностроение, 1971.-240 с. Цветков Ю.Н. Методические основы прогнозирования износостойкости судостроительных сплавов при гидроэрозии: Автореф. дис. докт. техн. наук. - Санкт-Петербург, 1995.-47 с. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Установка для проведення гідроерозійних і кавітаційно-ерозійних випробовувань, що включає робочу камеру, виготовлену з нержавіючої сталі, де встановлені досліджуваний зразок, електрод порівняння і допоміжний електрод, гвинт-перешкода у вигляді півциліндра для утворення вихрових і кавітаційних потоків, насос, ємність для робочих середовищ, регулюючу і контрольно-вимірювальну апаратуру, яка відрізняється тим, що робочий простір камери утворений чотирма знімними кришками з органічного скла для візуального спостереження вихрових і кавітаційних потоків, а в бокову стінку камери встановлено електрод порівняння, при цьому в протилежну стінку встановлено допоміжний електрод, а робочим електродом служить зразок для випробувань. 2 UA 69610 U Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3