申请/专利权人：内蒙古工业大学;山东路达试验仪器有限公司

申请日：2019-07-26

公开（公告）日：2024-03-15

公开（公告）号：CN110261293B

主分类号：G01N17/00

分类号：G01N17/00

优先权：["20190109 CN 2019100179832"]

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.15#授权;2019.10.25#专利申请权的转移;2019.10.22#实质审查的生效;2019.09.20#公开

摘要：本发明公开了一种风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置，本发明包括实验舱、风沙模拟装置和试件放置装置，所述的实验舱内设置有风沙出口，所述的试件放置装置与风沙出口相对应，所述的实验舱内设置有沿出风口的出风方向的横向轨道，所述的试件放置装置包括用于调节试件与出风口横向距离的横向调节组件、用于调节试件高度的纵向调节组件和用于调节试件角度的转动调节组件。本发明既可以对混凝土等建筑材料进行试验，还可以对玻璃等装饰材料进行试验，适用范围更广泛，通过空气压缩机以及落沙量控制装置实现对风速以及含沙量的控制，通过受力传感器检测风速是否符合标准，促进检测结果的准确性。

主权项：1.一种风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置，包括带有温湿度调节装置的实验舱，其特征在于：还包括风沙模拟装置和试件放置装置，所述的实验舱内设置有风沙出口，所述的试件放置装置与风沙出口相对应，所述的实验舱内设置有沿出风口的出风方向的横向轨道，所述的试件放置装置包括用于调节试件与出风口横向距离的横向调节组件、用于调节试件高度的纵向调节组件、用于调节试件角度的竖向转动调节组件和用于改变试件朝向的水平转动组件；所述的横向调节组件包括底座，所述的底座通过横向滑块滑动设置在横向轨道上，且底座与横向轨道之间设置有限位装置，水平转动组件包括转动设置在底座上的转盘，转盘的转动平面与底座所在的平面平行，且转盘与底座之间设置有锁紧装置；所述的纵向调节组件包括U型连接架、固定连接在转盘两侧的纵向支撑板、转动连接在转盘上的纵向调节丝杆，所述的纵向支撑板的内侧均设置有纵向滑道，所述的U型连接架的两侧通过纵向滑块滑动设置在纵向滑道上，且U型连接架通过连接丝母与纵向调节丝杆连接，纵向调节丝杠的上侧固定连接有手轮；所述的U型连接架的两侧均通过中间连接块与纵向滑块连接，中间连接块固定连接在纵向滑块上，U型连接架的两侧与中间连接块铰接，且U型连接架的一端的铰接轴连接有转动驱动装置，所述的转动驱动装置包括与其输入轴固定连接的主动锥齿轮和与其输出轴固定连接的被动锥齿轮，主动锥齿轮与被动锥齿轮啮合连接，输入轴上固定连接有手轮，输出轴与U型连接架的铰接轴固定连接。

全文数据：一种风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置技术领域本发明涉及工程材料实验技术领域，具体涉及一种风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置。背景技术我国是世界上沙漠面积较大、分布较广、沙漠化危害严重的国家之一，全国沙化总面积已逾174万平方千米，占全国土地面积近20%。风沙侵蚀成为我国北方地区的主要环境灾害之一，严重影响沙漠地区的输电塔、通信塔等钢结构，高速公路，高架桥梁，厂房和房屋等基础设施的安全使用。风沙对工程材料的侵蚀作用表现为：在运动气流携带作用下，沙粒脱离地表并随气流快速移动，对该区域内基础设施所产生的剪切力和冲击力引起材料表面划痕甚至大面积剥落分离。在实际工程当中，有些钢结构、桥梁、路面等基础设施在风沙侵蚀作用下已经出现麻面、表层脱落等破坏现象，使构件的耐久性和安全性降低、服役能力下降、服役寿命缩短。但由于其复杂性，完全模拟实际工况下的冲蚀磨损破坏十分困难，并且由于影响因素多，试验周期长，以及试验方法不统一等特点，致使风沙侵蚀磨损规律及其机理的研究还不够深入。目前关于材料冲蚀的研究主要集中在液固两相流方面，多是工程材料和机械易损材料的冲蚀磨损。具有一定的技术特点和代表性，但是此装置仅能够研究液体单相流或液固两相流方面的冲蚀过程，并不能有效模拟风沙环境下气固两相流的冲蚀磨损行为，具有一定的局限性。发明内容本发明要解决的技术问题是：提供一种贴近于实际的风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置。为了解决上述问题，本发明包括带有温湿度调节装置的实验舱，其特征在于：还包括风沙模拟装置和试件放置装置，所述的实验舱内设置有风沙出口，所述的试件放置装置与风沙出口相对应，所述的实验舱内设置有沿出风口的出风方向的横向轨道，所述的试件放置装置包括用于调节试件与出风口横向距离的横向调节组件、用于调节试件高度的纵向调节组件、用于调节试件角度的竖向转动调节组件和用于改变试件朝向的水平转动组件。为了便于调节含沙量，本发明所述的风沙模拟装置包括供沙装置和供风装置，所述的供沙装置包括储沙斗和设置在储沙斗下侧的落沙量控制装置，所述的供风装置包括空气压缩机和喷砂枪，所述的喷砂枪上设置有供风接口和供沙接口，所述的供风接口与空气压缩机出风口连接，所述的供沙接口与供沙装置连接。为了便于连接阀门与喷砂枪，本发明所述的落沙量控制装置包括连接在储沙斗的出料口上的阀门和用于控制阀门的步进电机，所述的阀门的下侧设置有接料斗，所述的接料斗的出料口与喷沙枪的供沙口连接。为了便于对试件进行横向调节，所述的横向调节组件包括底座，所述的底座通过横向滑块滑动设置在横向轨道上，且底座与横向轨道之间设置有限位装置，水平转动组件包括转动设置在底座上的转盘，转盘的转动平面与底座所在的平面平行，且转盘与底座之间设置有锁紧装置。为了便于对试件进行高度调节，本发明所述的纵向调节组件包括U型连接架、固定连接在转盘两侧的纵向支撑板、转动连接在转盘上的纵向调节丝杆，所述的纵向支撑板的内侧均设置有纵向滑道，所述的U型连接架的两侧通过纵向滑块滑动设置在纵向滑道上，且U型连接架通过连接丝母与纵向调节丝杆连接，纵向调节丝杠的上侧固定连接有手轮。为了便于对试件的仰角进行调节，本发明所述的U型连接架的两侧均通过中间连接块与纵向滑块连接，中间连接块固定连接在纵向滑块上，U型连接架的两侧与中间连接块铰接，且U型连接架的一端的铰接轴连接有转动驱动装置，所述的转动驱动装置包括与其输入轴固定连接的主动锥齿轮和与其输出轴固定连接的被动锥齿轮，主动锥齿轮与被动锥齿轮啮合连接，输入轴上固定连接有手轮，输出轴与U型连接架的铰接轴固定连接。为了在对试件进行仰角调节后，让试件的中心与出风口相对应，本发明所述的U型连接架内设置有试件托，所述的试件托通过对中装置设置在U型连接架内，U型连接架的内侧两端设置有对中滑轨，所述的对中装置包括对中架，所述的对中架的两端通过对中滑块滑动连接在对中滑轨上，且对中架与U型连接架的底端之间设置有调节杆，所述的调节杆的一端与对中架转动连接，调节杆的另一端穿过U型连接架的底端，且与U型连接架通过螺纹连接，调节杆的端部设置有手轮，试件托通过受力传感器固定设置在对中架上。为了便于夹持试件，本发明所述的试件托包括基础板和通过调节螺栓连接在基础板四个方向上的夹紧板，所述的调节螺栓与基础板螺接，所述的夹紧板与调节螺栓转动连接，所述的试件托通过转动调节装置连接在受力传感器上。为了便于对实验舱进行除尘，本发明还包括除尘装置，所述的除尘装置包括除尘水箱，所述的除尘水箱与实验舱之间连接有吸尘管，所述的吸尘管上设置有风机，除尘管位于实验舱内的入口处设置有隔沙网。为了便于收集试验用的沙粒，本发明还包括集沙装置，实验舱的底部设置有向中部倾斜的漏斗，且漏斗中部设置有漏沙口，漏沙口上活动覆盖有盖板，所述的集沙装置包括储沙箱，所述的漏沙口通过输沙管道与储沙箱连通。本发明的有益效果是：本发明通过试件放置装置的横向移动调节组件调节试件与风沙出口之间的距离，通过纵向调节组件使其试件的中部与风沙出口对齐，通过转动调节组件调节试件的仰角，风沙模拟装置通过风沙出口模拟风沙环境，观察试件的变化获得试验结果。本发明既可以对混凝土等建筑材料进行试验，还可以对玻璃等装饰材料进行试验，适用范围更广泛，通过空气压缩机以及落沙量控制装置实现对风速以及含沙量的控制，通过受力传感器检测风速是否符合标准，促进检测结果的准确性。附图说明图1为本发明的正视示意图；图2为本发明的侧视示意图；图3为试件放置装置的俯视放大示意图；图4为试件放置装置的侧视放大示意图；图5为试件托的结构示意图。其中：1、舱门，2、实验舱，3、试件放置装置，4、横向轨道，5、漏斗，6、储沙箱，7、侧门，8、吸尘管，9、储沙斗，10、阀门，11、接料斗，12、喷砂枪，13、风机，14、除尘水箱，15、底座，16、纵向调节丝杆，17、纵向滑块，18、纵向滑道，19、纵向支撑板，20、对中滑轨，21、对中滑块，22、U型连接架，23、对中架，24、调节杆，25、受力传感器，26、转动调节装置，27、中间连接块，28、转动驱动装置，29、试件托，30、横向滑块，31、转盘，1-1、观察窗，2-1、隔沙网，2-2、风沙出口，16-1、手轮，24-1、手轮，28-1、手轮，29-1、基础板，29-2、调节螺栓，29-3、夹紧板。具体实施方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。如图1所示的风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置，包括实验舱2、风沙模拟装置和试件放置装置3，所述的实验舱2内设置有风沙出口2-2，所述的试件放置装置3与风沙出口2-2相对应。所示的实验舱2内设置实验舱内设置有温度控制装置和湿度控制装置，温度控制装置和湿度控制装置均采用现有设备加装，用于模拟不同的温度与湿度环境，温度控制装置的可调节温度范围为-40℃-60摄氏度，为了避免外接环境对实验舱的环境造成影响，实验舱2的舱壁设置有保温层，实验舱2设置有舱门1，舱门1上设置有便于观察实验舱2内环境的观察窗1-1。如图2所示的所述的风沙模拟装置包括供沙装置和供风装置，所述的供沙装置包括储沙斗9和设置在储沙斗9下侧的落沙量控制装置，所述的供风装置包括空气压缩机和喷砂枪12，所述的喷砂枪12上设置有供风接口和供沙接口，所述的供风接口与空气压缩机的出风口连接，所述的供沙接口与供沙装置连接。所述的落沙量控制装置包括连接在储沙斗9的出料口上的阀门10和用于控制阀门10的步进电机，所述的阀门10的下侧设置有接料斗11，所述的接料斗11的出料口与喷沙枪12的供沙口连接。通过控制步进电机的转速来控制阀门10的下沙量，从而模拟不同含沙量的风沙环境，所述的阀门10可以设置成包括阀芯和阀壳，阀壳的上侧设置有进沙口，且与储沙斗9连通，阀壳的下侧设置有出沙口，阀芯转动设置在阀壳内，阀芯的周向方向上间隔设置有若干储沙槽，所述的步进电机通过带动阀芯转动，沙粒通过阀壳上的进沙口落到储沙槽内，在转动到出沙口时，沙粒因重力从出沙口落出，步进电机转速越快，下沙量越多。如图3和图4所示，本实施例所述的实验舱2内设置有沿出风口的出风方向的横向轨道4，所述的试件放置装置包括用于调节试件与出风口横向距离的横向调节组件、用于调节试件高度的纵向调节组件、用于调节试件角度的竖向转动调节组件和用于改变试件朝向的水平转动组件。所述的横向调节组件包括底座15，所述的底座15通过横向滑块30滑动设置在横向轨道4上，且底座15与横向轨道4之间设置有限位装置，所述的限位装置可以设置在插销的形式。水平转动组件包括转动设置在底座15上的转盘31，转盘31的转动平面与底座15所在的平面平行，且转盘31与底座15之间设置有锁紧装置，所述的锁紧装置也可以采用插销的形式。所述的纵向调节组件包括U型连接架22、固定连接在转盘31两侧的纵向支撑板19、转动连接在转盘31上的纵向调节丝杆16，所述的纵向支撑板19的内侧均设置有纵向滑道18，所述的U型连接架22的两侧通过纵向滑块17滑动设置在纵向滑道18上，且U型连接架22通过连接丝母与纵向调节丝杆16连接，纵向调节丝杠16的上侧固定连接有手轮16-1。所述的U型连接架22的两侧均通过中间连接块27与纵向滑块17连接，中间连接块27固定连接在纵向滑块17上，U型连接架22的两侧与中间连接块27铰接，且U型连接架22的一端的铰接轴连接有转动驱动装置28，所述的转动驱动装置28包括外壳，所述的外壳上设置有输入轴和输出轴，所述的转动驱动装置28包括与其输入轴固定连接的主动锥齿轮和与其输出轴固定连接的被动锥齿轮，主动锥齿轮与被动锥齿轮啮合连接，输入轴上固定连接有手轮28-1，输出轴与U型连接架22的铰接轴固定连接。所述的U型连接架22内设置有试件托29，所述的试件托29通过对中装置设置在U型连接架22内，U型连接架22的内侧两端设置有对中滑轨20，所述的对中装置包括对中架23，所述的对中架23的两端通过对中滑块21滑动连接在对中滑轨20上，且对中架23与U型连接架22的底端之间设置有调节杆24，所述的调节杆24的一端与对中架23转动连接，调节杆24的另一端穿过U型连接架22的底端，且与U型连接架22通过螺纹连接，调节杆24的端部设置有手轮24-1，试件托29通过受力传感器25固定设置在对中架23上。对中装置主要为了在调节完试件的仰角时，调节杆24通过推拉试件托29，使试件托29上的试件的中心能够与出风口相对。如图5所示，所述的试件托29包括基础板29-1和通过调节螺栓29-2连接在基础板29-1四个方向上的夹紧板29-3，所述的调节螺栓29-2与基础板29-1螺接，所述的夹紧板29-3与调节螺栓29-2转动连接，所述的试件托29通过转动调节装置26连接在受力传感器25上，所述的转动调节装置26可以设置成包括两个盘体，其中一个盘体与试件托29固定连接，另一个盘体与受力传感器25固定连接，一个盘体套接上另一个盘体上，且两个盘体之间通过齿形面连接，两个盘体之间通过连接螺栓固定，非固定状态时可以通过转动两个盘体的相对角度调节试件托的倾斜状态。如图2所示，本实施例还包括除尘装置，所述的除尘装置包括除尘水箱14，所述的除尘水箱14与实验舱2之间连接有吸尘管8，所述的吸尘管8上设置有风机13，吸尘管8位于实验舱2内的入口处设置有隔沙网2-1。通过风机13将实验舱2内的飞尘吸入到除尘水箱14内，对实验舱2内的飞尘进行清除。除尘装置设置在实验舱2的一侧，且该侧设置有侧门7。本实施例还包括集沙装置，实验舱2的底部设置有向中部倾斜的漏斗5，且漏斗5中部设置有漏沙口，漏沙口上活动覆盖有盖板，所述的集沙装置包括储沙箱6，所述的漏沙口通过输沙管道与储沙箱6连通。在进行风沙环境试验时，盖板覆盖在漏沙口上，试验完成时，移除盖板后，沙粒从漏沙口落入到储沙箱6内，便于对沙粒的重复利用。上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

权利要求：1.一种风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置，包括带有温湿度调节装置的实验舱，其特征在于：还包括风沙模拟装置和试件放置装置，所述的实验舱内设置有风沙出口，所述的试件放置装置与风沙出口相对应，所述的实验舱内设置有沿出风口的出风方向的横向轨道，所述的试件放置装置包括用于调节试件与出风口横向距离的横向调节组件、用于调节试件高度的纵向调节组件、用于调节试件角度的竖向转动调节组件和用于改变试件朝向的水平转动组件。2.根据权利要求1所述的风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置，其特征在于：所述的风沙模拟装置包括供沙装置和供风装置，所述的供沙装置包括储沙斗和设置在储沙斗下侧的落沙量控制装置，所述的供风装置包括空气压缩机和喷砂枪，所述的喷砂枪上设置有供风接口和供沙接口，所述的供风接口与空气压缩机出风口连接，所述的供沙接口与供沙装置连接。3.根据权利要求2所述的风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置，其特征在于：所述的落沙量控制装置包括连接在储沙斗的出料口上的阀门和用于控制阀门的步进电机，所述的阀门的下侧设置有接料斗，所述的接料斗的出料口与喷沙枪的供沙口连接。4.根据权利要求1所述的风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置，其特征在于：所述的横向调节组件包括底座，所述的底座通过横向滑块滑动设置在横向轨道上，且底座与横向轨道之间设置有限位装置，水平转动组件包括转动设置在底座上的转盘，转盘的转动平面与底座所在的平面平行，且转盘与底座之间设置有锁紧装置。5.根据权利要求4所述的风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置，其特征在于：所述的纵向调节组件包括U型连接架、固定连接在转盘两侧的纵向支撑板、转动连接在转盘上的纵向调节丝杆，所述的纵向支撑板的内侧均设置有纵向滑道，所述的U型连接架的两侧通过纵向滑块滑动设置在纵向滑道上，且U型连接架通过连接丝母与纵向调节丝杆连接，纵向调节丝杠的上侧固定连接有手轮。6.根据权利要求5所述的风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置，其特征在于：所述的U型连接架的两侧均通过中间连接块与纵向滑块连接，中间连接块固定连接在纵向滑块上，U型连接架的两侧与中间连接块铰接，且U型连接架的一端的铰接轴连接有转动驱动装置，所述的转动驱动装置包括与其输入轴固定连接的主动锥齿轮和与其输出轴固定连接的被动锥齿轮，主动锥齿轮与被动锥齿轮啮合连接，输入轴上固定连接有手轮，输出轴与U型连接架的铰接轴固定连接。7.根据权利要求6所述的风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置，其特征在于：所述的U型连接架内设置有试件托，所述的试件托通过对中装置设置在U型连接架内，U型连接架的内侧两端设置有对中滑轨，所述的对中装置包括对中架，所述的对中架的两端通过对中滑块滑动连接在对中滑轨上，且对中架与U型连接架的底端之间设置有调节杆，所述的调节杆的一端与对中架转动连接，调节杆的另一端穿过U型连接架的底端，且与U型连接架通过螺纹连接，调节杆的端部设置有手轮，试件托通过受力传感器固定设置在对中架上。8.根据权利要求7所述的风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置，其特征在于：所述的试件托包括基础板和通过调节螺栓连接在基础板四个方向上的夹紧板，所述的调节螺栓与基础板螺接，所述的夹紧板与调节螺栓转动连接，所述的试件托通过转动调节装置连接在受力传感器上。9.根据权利要求1所述的风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置，其特征在于：还包括除尘装置，所述的除尘装置包括除尘水箱，所述的除尘水箱与实验舱之间连接有吸尘管，所述的吸尘管上设置有风机，除尘管位于实验舱内的入口处设置有隔沙网。10.根据权利要求1所述的风沙环境下工程材料受侵蚀试验装置，其特征在于：还包括集沙装置，实验舱的底部设置有向中部倾斜的漏斗，且漏斗中部设置有漏沙口，漏沙口上活动覆盖有盖板，所述的集沙装置包括储沙箱，所述的漏沙口通过输沙管道与储沙箱连通。

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