CN206710066U - 一种水射流的瞬态冲击压力测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水射流的瞬态冲击压力测试装置，包括水泵、喷嘴、马达、前截止盘、后截止盘、靶板及计算机；所述的水泵的进口通过管道与水箱连接，水泵的出口通过管道与喷嘴连接，所述的马达、后截止盘和靶板安装在测试台上，马达的输出轴与前截止盘连接，靶板、前截止盘与后截止盘平行，前截止盘上对应于喷嘴设有多个通孔；后截止盘上对应于喷嘴设有一个射流孔；所述的靶板上对应于射流孔设有压力传感器，压力传感器与计算机连接。本实用新型结构简单，操作方便；本实用新型采用截止盘来截断连续的水射流，可以对某一稳定工作压力下的水射流的瞬态冲击效应进行测试。

Description

一种水射流的瞬态冲击压力测试装置

技术领域

本实用新型属于水射流冲击压力测试设备技术领域，具体是涉及一种水射流的瞬态冲击压力测试装置。

背景技术

高压水射流技术是一种以泵体为动力源，以高速水流为能量载体，最终作用于靶体上进行物理破碎的一种新型技术。鉴于高压水射流用于物料破碎具有高效、无尘、低热和低振动等特性，近几十年来该技术已被广泛应用于工业清洗、表面除锈、岩石切割、矿山开采和石油天然气钻探等工程领域。

高压水射流破碎岩石是该技术的一个重要应用分支，可用于地下煤矿水力开采与石油天然气喷射钻井等方面。水射流对岩石的冲击破碎可以分为两个阶段，即初始破碎阶段与后期裂纹扩展阶段。大量实验研究表明，岩石初始破碎核的形成需要的冲击力度远远大于岩石破碎后期裂纹扩展所需力度。水射流之所以能高效破碎岩石，是因为在水射流冲击靶体的初始瞬间会诱导产生巨大的冲击压力—水锤压力，该压力峰值可达稳定冲击压力的数十倍，但持续时间非常短暂，通常在微秒数量级。

因此，准确掌握水射流的瞬态冲击压力对高效指导水射流破岩具有十分重要的意义。目前主要采用文丘里管的方式来测试水射流的冲击压力，但是该方式只能测试射流场中的压力，并不能获得射流撞击下靶体所受到的冲击压力。另一方面，水射流的瞬态冲击压力具有强度大、时间短的特性，一般的监测传感器很难满足这种响应时间短、测量范围广、可靠性高的要求。因此，目前的监测手段无法有效测试水射流的瞬态冲击压力。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单，操作方便的水射流瞬态冲击压力的测试装置，该装置不仅可以准确测试纯水射流的冲击压力，还可用于测试磨料射流、气体射流等射流的瞬态冲击压力。

本实用新型采用的技术方案是：一种水射流的瞬态冲击压力测试装置，包括水泵、喷嘴、马达、前截止盘、后截止盘、靶板及计算机；所述的水泵的进口通过管道与水箱连接，水泵的出口通过管道与喷嘴连接，所述的马达、后截止盘和靶板安装在测试台上，马达的输出轴与前截止盘连接，靶板、前截止盘与后截止盘平行，前截止盘上对应于喷嘴设有多个通孔；后截止盘上对应于喷嘴设有一个射流孔；所述的靶板上对应于射流孔设有压力传感器，压力传感器与计算机连接。

上述的水射流的瞬态冲击压力测试装置中，所述的水泵采用的是柱塞泵，压力传感器采用的是PVDF压电传感器。

上述的水射流的瞬态冲击压力测试装置中，所述的PVDF压力传感器包括上盖和PVDF薄膜，上盖上设有容纳PVDF薄膜的凹槽，PVDF薄膜安装在靶板的圆形凸台上，上盖通过凹槽将PVDF薄膜覆盖，并通过螺栓对上盖进行预紧处理。

上述的水射流的瞬态冲击压力测试装置中，水泵的出口通过一管道连回水箱，该管道上设有溢流阀。

上述的水射流的瞬态冲击压力测试装置中，水泵与喷嘴连接的管道上设有压力表。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型采用截止盘来截断连续的水射流，可以对某一稳定工作压力下的水射流的瞬态冲击效应进行测试；

（2）本实用新型采用改进的PVDF传感器结构，可以直接获得高压纯水射流、高压磨料射流、高压脉冲射流冲等击下靶板所受到的冲击载荷；

（3）本实用新型还具有结构简单，操作方便的优点。

附图说明

图1是本实用新型的结构图。

图2是本实用新型前截止盘的结构图。

图3是本实用新型传感器处的主视图。

图4是本实用新型传感器处的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1-图4所示，本实用新型包括水泵2、喷嘴8、测试台5、马达6、前截止盘9、后截止盘10、靶板12及计算机14；所述的水泵2采用的是柱塞泵，水泵2的进口通过管道与水箱1连接，水泵2的出口通过管道与喷嘴8连接，该管道上设有压力表4。水泵2的出口通过一管道连回水箱1，该管道上设有溢流阀3。

所述的测试台5上设有滑轨7，所述的马达6、后截止盘10和靶板12安装在测试台的滑轨7上，马达6、后截止盘10和靶板12均可以在滑轨7上移动，以调节马达6、后截止盘10和靶板12的位置。

马达6的输出轴与前截止盘9连接，能够带动截止盘9旋转。靶板12、前截止盘9与后截止盘10平行，前截止盘9上对应于喷嘴设有四个通孔16；后截止盘10上对应于喷嘴设有一个射流孔17，射流孔17的直径小于通孔16的直径。所述的靶板12上对应于后截止盘10上的射流孔17设有压力传感器，压力传感器通过采集卡13与计算机14连接。

所述的压力传感器采用的是PVDF压电传感器，包括上盖11和PVDF薄膜19，上盖11上设有容纳PVDF薄膜19的圆形凹槽22，PVDF薄膜19安装在靶板12的圆形凸台23上，上盖11通过凹槽22将PVDF薄膜19覆盖，并通过安装孔21内的螺栓对上盖11进行预紧处理。PVDF压电传感器的导线从上盖11的导线槽20导出，连接至采集卡13。

本实用新型使用时，水泵2将水箱1中的水泵入承压管道，通过调节溢流阀3使得压力表4中的读数稳定在10MPa。高压水从喷嘴8中射出形成水射流。马达6带动前截止盘9旋转，后截止盘10保持与前截止盘的中心轴18一致，水射流自喷嘴8喷出后，首先通过前截止盘9上沿圆周方向均匀分布的通孔16，然后通过后截止盘上的射流孔17射出，形成截止式的高压水射流。水射流冲击上盖11，上盖11将冲击荷载传递至PVDF薄膜19，PVDF薄膜19将冲击荷载转换为电信号并传递至数据采集卡13，最后由采集卡13将水射流冲击压力信号传递至计算机14，并在计算机的显示屏上显示出来。

Claims (6)

1.一种水射流的瞬态冲击压力测试装置，其特征是：包括水泵、喷嘴、马达、前截止盘、后截止盘、靶板及计算机；所述的水泵的进口通过管道与水箱连接，水泵的出口通过管道与喷嘴连接，所述的马达、后截止盘和靶板安装在测试台上，马达的输出轴与前截止盘连接，靶板、前截止盘与后截止盘平行，前截止盘上对应于喷嘴设有多个通孔；后截止盘上对应于喷嘴设有一个射流孔；所述的靶板上对应于射流孔设有压力传感器，压力传感器与计算机连接。

2.根据权利要求1所述的水射流的瞬态冲击压力测试装置，其特征是：前截止盘上对应于喷嘴设有四个通孔；所述的射流孔的直径小于通孔的直径。

3.根据权利要求1所述的水射流的瞬态冲击压力测试装置，其特征是：所述的水泵采用的是柱塞泵，压力传感器采用的是PVDF压电传感器。

4.根据权利要求2所述的水射流的瞬态冲击压力测试装置，其特征是：PVDF压力传感器包括上盖和PVDF薄膜，上盖上设有容纳PVDF薄膜的凹槽，PVDF薄膜安装在靶板的圆形凸台上，上盖通过凹槽将PVDF薄膜覆盖，并通过螺栓对上盖进行预紧处理。

5.根据权利要求1所述的水射流的瞬态冲击压力测试装置，其特征是：水泵的出口通过一管道连回水箱，该管道上设有溢流阀。

6.根据权利要求1所述的水射流的瞬态冲击压力测试装置，其特征是：水泵与喷嘴连接的管道上设有压力表。