Дозирующее устройство для испытания материалов на гидроэрозионное изнашивание

 

Изобретение относится к технике испытаний конструкционных материалов на гидроизнашивание и применимо во многих областях науки и техники, занимающихся определением эрозионного повреждения материалов жидкими частицами. Целью изобретения является повышение точности испытаний путем исключения радиальной составляющей скорости капли в момент отрыва от иглы. Данное дозирующее устройство /каплетрон/ позволяет избежать вибрации капилляра, устраняя отклонение капель и обеспечивая дробление струи на капли уже после капилляра, что дает большую стабильность размеров капель, а также поддерживать строго определенное количество жидкости, поступающей из резервуара, что обеспечивает более точное поддерживание размеров капель. Для этого оно содержит кронштейн 7, на котором закреплены последовательно держатель 5 иглы 6 и генератор 10 колебаний. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 3 ил.

Изобретение относится к технике испытаний конструкционных материалов на гидроизнашивание.

Известно дозирующее устройство, состоящее из сосуда с жидкостью, подающей трубки, бойка, электромагнитного реле и реле питания [1] Боек, совершая возвратно-поступательное движение и ударяя в жидкий мениск трубки, на обратном ходе вытягивает из трубки жидкий столбик, при разрыве которого образуется одиночная капля, размеры которой колеблются и зависят от высоты столба жидкости в сосуде. Кроме того, не контролируется расход жидкости и имеет место рассеяние капель из-за непрямолинейной траектории их падения и непостоянных параметров электрической части генератора.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для дозирования жидкости, содержащее корпус, шланг для подвода воды, кронштейн, на котором закрепляется мембрана генератора колебаний и капилляр, из которого жидкость капает на образец. Возникающее воздействие от генератора колебаний передается на капилляр и вследствие этого происходит отрыв капли [2] Недостатками данного устройства являются вибрация капилляра в момент отрыва капли, ведущая к отклонению капли, а также невозможность точно поддерживать определенное количество жидкости, а следовательно, и размер капель, что ведет к сниженной точности результатов эрозионных испытаний.

Целью изобретения является повышение точности эрозионных испытаний.

Поставленная цель достигается тем, что предлагаемое дозирующее устройство для исключения радиальной составляющей скорости капли в момент отрыва от иглы снабжено установленным в корпусе кронштейном, на котором закреплены последовательно держатель иглы и генератор колебаний, и жесткой трубкой, связанной одним торцом с гибким трубопроводом, а боковой поверхностью с мембраной генератора колебаний. Кроме того, с целью обеспечения стабильности размеров капель дозирующее устройство снабжено расходометром и связанным с ним патрубком, который соединен с другим торцом жесткой трубки.

Сущность изобретения поясняется фиг.1,2 и 3.

Дозирующее устройство состоит из герметичного цилиндрического корпуса 19 с прозрачной обечайкой из оргстекла 1, расходометра 2, патрубка 3, гибкого трубопровода 4, держателя иглы 5, иглы с капиллярным отверстием 6. Держатель иглы 5 пружинами 8 прижат к мембране 9 генератора колебаний 10, жестко соединенного с кронштейном 7. Под иглой находится заслонка 13, удерживаемая ярмом электромагнита 14 и пружиной 15 с чашкой 16 и трубкой 17. Конструкция дозирующего устройства предусматривает регулировку положения иглы как по высоте (относительно образца) за счет перемещения струбцины 18 по направляющим кронштейна 7, так и в радиальном направлении перемещением иглы относительно струбцины. Последнее необходимо для установки такого положения иглы, когда бы дорожка от капель, проходящая через дефлектор 11, находилась в середине образца 12.

Дозирующее устройство работает следующим образом. Вода при перепаде давлений вакуум-атмосфера (давление в камере P=1,3-1,5 КПа) через расходомер 2 подается в патрубок 3 и далее по гибкому трубопроводу 4 и держателю иглы 5 к игле с капиллярным отверстием. Возмущающее воздействие от генератора колебаний 10 передается через мембрану 9 на держатель иглы 5. Варьируя расходом воды, сечением иглы 6 и частотой колебаний генератора 10, устанавливают требуемый размер капель и частоту их образования (расстояние между каплями). После отрыва от капилляра капли через дефлектор 11 попадают на образец 12. Заданное время изнашивания образца обеспечивается перемещением заслонки 13, которая переводится в крайние положения, где удерживается ярмом электромагнита 14 и пружиной 15. При закрытой заслонке капли попадают в чашку 16 заслонки и стекают на дно дозирующего устройства по трубке 17.

Предлагаемое дозирующее устройство позволяет обеспечить большую точность эрозионных испытаний.

В лабораторных условиях были проведены эрозионные испытания дуралюмина 16Т по РТМ 1.2.053-85 на установке ЦС-871Д с использованием двух дозирующих устройств: 1 вариант капелетрон, описанный в ГОСТ 23.219-84; 2 вариант предлагаемое дозирующее устройство.

Параметры испытаний: скорость соударения 300 м/с; угол соударения - 90^o; диаметр капли 2 мм; удельный расход воды 0,912·10⁶ м³/с.

Результаты испытаний, обработанные на ЭВМ IBM PC/AT по специальной программе, представлены на фиг. 2 (вариант 1), на фиг.3 (вариант 2) и в таблице.

Как видно из данных таблицы, основной критерий, характеризующий разброс экспериментальных точек выборочный коэффициент корреляции для 2-го варианта значительно выше (R=0,98), чем для 1-го (R=0,86), таким образом, в результате использования предлагаемого дозирующего устройства достигнута поставленная цель повышение точности эрозионных испытаний.

Формула изобретения

1. Дозирующее устройство для испытания материалов на гидроэрозионное изнашивание, содержащее герметичный корпус, размещенные в нем иглу с капиллярным отверстием, гибкий трубопровод, связанный с иглой и предназначенный для подачи жидкости через иглу на образец, держатель иглы, заслонку, предназначенную для отсекания необходимого количества капель жидкости, и генератор колебаний с мембраной, отличающееся тем, что, с целью повышения точности испытания путем исключения радиальной составляющей скорости капли в момент отрыва от иглы, оно снабжено установленным в корпусе кронштейном, на котором закреплены последовательно держатель иглы и генератор колебаний, и жесткой трубкой, связанной одним торцом с гибким трубопроводом, а боковой поверхностью с мембраной генератора колебаний.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения стабильности размеров капель, оно снабжено расходомером и связанным с ним патрубком, который соединен с другим торцом жесткой трубки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4