专利摘要

一种利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置，包括固定轮盘，其上沿周向均匀开设若干为保证截断射流顺利通过并作用于试样的轮盘圆孔，带孔半圆盘上开设与轮盘圆孔相对应的半圆盘圆孔；研究状态时，高压水泵出口连接喷嘴入口，工作轮盘套装在主轴上，且其周向上安装有材料试样，半圆盘圆孔、轮盘圆孔及材料试样的位置一一对应，并与喷嘴位置高度保持一致；主轴转动时带动固定轮盘和工作轮盘同步旋转。本发明能够实现汽轮机叶片水蚀研究过程中高速的连续射流向截断射流的转化，模拟汽轮机叶片水蚀中单个水滴多次与叶片表面相互碰撞的过程，有助于获得更多关于水滴对试样冲蚀次数的定量化测试数据，便于后续分析比较不同材料抗水蚀性能差异。

权利要求

1.一种利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置，其特征在于，包括高压水泵(10)、喷嘴(11)、工作轮盘(12)、材料试样(13)、轴承(14)、主轴(15)，与主轴(15)加工为一体的固定轮盘(1)，以及两个对称布置且可拆卸安装在固定轮盘(1)同一端面上的带孔半圆盘(2)；其中，

固定轮盘(1)上沿周向均匀开设有若干为保证截断射流顺利通过并作用于材料试样(13)的轮盘圆孔(5)，带孔半圆盘(2)上沿周向均匀开设有与轮盘圆孔(5)相对应的半圆盘圆孔(7)；

工作时，高压水泵(10)的出口连接喷嘴(11)的入口，且喷嘴(11)出口正对半圆盘圆孔(7)设置，工作轮盘(12)套装在主轴(15)上，并且靠近固定轮盘(1)开设轮盘圆孔(5)的端面，材料试样(13)安装在工作轮盘(12)的周向上，且半圆盘圆孔(7)、轮盘圆孔(5)及材料试样(13)的位置一一对应，并与喷嘴(11)的位置高度保持一致；在主轴(15)的转动下，能够带动固定轮盘(1)和工作轮盘(12)一起转动。

2.根据权利要求1所述的一种利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置，其特征在于，安装带孔半圆盘(2)的固定轮盘(1)端面上从中心沿径向向外依次包括用于带孔半圆盘(2)定位的轮盘中心凸台(4)，用于带孔半圆盘(2)安装的凹槽平面和其上均匀开设的若干轮盘螺纹孔(6)，以及轮盘最外侧的轮盘轮周凸起(3)。

3.根据权利要求2所述的一种利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置，其特征在于，轮盘中心凸台(4)的高度大于带孔半圆盘(2)的厚度及轮盘轮周凸起(3)的高度，且其与轮盘轮周凸起(3)共同作用，实现对带孔半圆盘(2)的径向定位。

4.根据权利要求2所述的一种利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置，其特征在于，带孔半圆盘(2)的内外圈半径尺寸分别与轮盘中心凸台(4)及轮盘轮周凸起(3)内壁的半径尺寸相匹配。

5.根据权利要求2所述的一种利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置，其特征在于，带孔半圆盘(2)上开设有与固定轮盘(1)相对应的半圆盘螺纹孔(9)，并用螺栓将其固定于固定轮盘(1)上，使得能够随主轴(15)一起旋转。

6.根据权利要求1所述的一种利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置，其特征在于，轮盘圆孔(5)的孔径大于半圆盘圆孔(7)的孔径。

7.根据权利要求1所述的一种利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置，其特征在于，在带孔半圆盘(2)上的非测试段开设有周向分布的锯齿形沟槽(8)。

8.根据权利要求7所述的一种利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置，其特征在于，带孔半圆盘(2)的厚度大于轮盘轮周凸起(3)的高度。

说明书

技术领域

本发明属于工业设备技术领域，具体涉及一种应用于汽轮机叶片水蚀研究过程中的利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置。

背景技术

水蚀问题一直是汽轮机发展过程中的热点问题，它普遍存在于大功率汽轮机组的末几级运行过程中，也是制约汽轮机发展的一个重要因素。轻度的水蚀问题会影响汽轮机组的整体效率，而随着水蚀程度的不断加深，甚至会导致汽轮机叶片和围带的断裂，严重影响机组的安全运行，为了能准确的评估和预测汽轮机叶片的抗水蚀性能，近年来多国研究者也都围绕汽轮机的水蚀问题开展了有关研究。

而如今，随着汽轮机不断向着大功率方向发展，其相应的叶片高度也越来越高，若要完全按照实际汽轮机叶片尺寸进行研究显然是一个昂贵且不切实际的过程，因而研究过程中多是采用尺寸相对较小的转子系统及相应的叶片材料试样代替实际汽轮机叶片进行的，同时为保证设备安全进行且受转子最高转速的限制，转子转速通常不会太高，因而研究中材料试样的周向速度往往小于实际汽轮机运行过程中的周向速度，在这种情况下为了能保证水滴与叶片试样相对碰撞速度能够达到实际汽轮机运行时的液固碰撞速度，多采用高速射流的方式去冲击叶片试样表面，即通过增加液侧速度来提高两者的相对碰撞速度，以保证研究结果的可靠性。

而由于实际汽轮机的叶片水蚀多是由若干离散的二次水滴分别作用于旋转的动叶表面产生的综合性材料损伤，可理解为单个水滴多次作用在同一材料表面产生的结果，因而为了能够定量评价水滴碰撞次数造成的材料损伤情况，有必要设计出一种能够截断高速射流的装置，从而模拟汽轮机叶片水蚀中单个水滴多次与叶片表面的相互碰撞过程，有助于获得更多关于水滴对材料试样冲蚀次数的定量化测试数据，同时也便于后续分析和比较不同材料的抗水蚀性能差异。

发明内容

基于上述原因，本发明的主要目的是提供一种利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置，以实现连续射流向截断射流的转化，模拟汽轮机叶片水蚀中单个水滴多次与叶片表面的相互碰撞过程，从而获取更多关于水滴对材料试样冲蚀次数的定量化测试数据，以便于后续对不同材料抗水蚀性能的对比和分析。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现的：

一种利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置，包括高压水泵、喷嘴、工作轮盘、材料试样、轴承、主轴，与主轴加工为一体的固定轮盘，以及两个对称布置且可拆卸安装在固定轮盘同一端面上的带孔半圆盘；其中，

固定轮盘上沿周向均匀开设有若干为保证截断射流顺利通过并作用于材料试样的轮盘圆孔，带孔半圆盘上沿周向均匀开设有与轮盘圆孔相对应的半圆盘圆孔；

工作时，高压水泵的出口连接喷嘴的入口，且喷嘴出口正对半圆盘圆孔设置，工作轮盘套装在主轴上，并且靠近固定轮盘开设轮盘圆孔的端面，材料试样安装在工作轮盘的周向上，且半圆盘圆孔、轮盘圆孔及材料试样的位置一一对应，并与喷嘴的位置高度保持一致；在主轴的转动下，能够带动固定轮盘和工作轮盘一起转动。

本发明进一步的改进在于，安装带孔半圆盘的固定轮盘端面上从中心沿径向向外依次包括用于带孔半圆盘定位的轮盘中心凸台，用于带孔半圆盘安装的凹槽平面和其上均匀开设的若干轮盘螺纹孔，以及轮盘最外侧的轮盘轮周凸起。

本发明进一步的改进在于，轮盘中心凸台的高度大于带孔半圆盘的厚度，带孔半圆盘的厚度大于轮盘轮周凸起的高度，且轮盘中心凸台和轮周凸起共同作用，实现对带孔半圆盘的径向定位。

本发明进一步的改进在于，带孔半圆盘的内外圈半径尺寸分别与固定轮盘的中心凸台及外侧轮周凸起内壁的半径尺寸相匹配。

本发明进一步的改进在于，带孔半圆盘上开设有与固定轮盘相对应的半圆盘螺纹孔，并用螺栓将两个相同的带孔半圆盘对称固定于固定轮盘上，使得它们能够随主轴一起旋转。

本发明进一步的改进在于，轮盘圆孔的孔径大于半圆盘圆孔的孔径。

本发明进一步的改进在于，在带孔半圆盘上的非测试段开设有周向分布的锯齿形沟槽。

基于以上所述，本发明主要具有以下几方面优点：

1、本发明所采用的旋转带孔圆盘结构实现了汽轮机叶片水蚀研究过程中高速的连续射流向截断射流的转化，模拟了实际汽轮机运行时水滴对叶片表面的多次冲蚀过程，有助于获得更多关于水滴对叶片材料试样冲蚀过程的定量化测试数据，即由于在研究过程中，带孔圆盘结构同工作轮盘同步旋转，同时半圆盘上的每个孔对应工作轮盘上的一个材料试样，因而在一定时间内每个材料试样所受的水蚀次数即可确定，即N＝n·t，其中N表示t时间内材料试样受水蚀的次数，n表示转子的转速，单位r/s，这将有助于研究过程中定量的分析水滴碰撞次数对不同材料表面的损伤情况。

2、固定轮盘圆孔及半圆盘圆孔数量可根据具体需求做相应调整，设计灵活，可同时对多个材料试样水蚀情况进行研究，且通过改变半圆盘圆孔的孔径，也可以对不同尺寸水滴对材料水蚀作用进行研究。

3、旋转带孔圆盘结构是由两个半圆盘结构拼接而成，研究过程中需要更换带孔半圆盘进行不同尺寸水滴对材料试样水蚀作用研究时，无需拆卸转子，仅需松动两个半圆盘上的固定螺栓即可更换半圆盘，操作简单，这不仅节省了大量的时间同时避免了因拆装转子而带来的一系列附加问题，如每次安装转子时需要重新进行动平衡，以及拆卸过程中因操作不当可能造成的转子碰撞磨损等。

4、固定轮盘外侧的轮周凸起不仅利于带孔半圆盘的安装及径向固定，同时可以抵消由于圆盘高速旋转所产生的部分离心力，保证设备安全进行。

5、对于带孔半圆盘沿周向设计的锯齿形沟槽结构，一方面可以增加非测试段圆盘结构表面粗糙度，利于水膜的形成，从而减少后续的高速射流对圆盘的水蚀作用，延长圆盘的使用寿命；另一方面，径向的沟槽结构也利于槽内的水借助离心力而沿径向排出。

附图说明

图1是本发明一种利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置整体结构示意图；

图2是本发明的固定轮盘结构示意图；

图3是本发明带孔半圆盘主视图；

图4是本发明生成高速截断射流的过程示意图；

附图标记说明：

1-固定轮盘；2-带孔半圆盘；3-轮盘轮周凸起；4-轮盘中心凸台；5-轮盘圆孔；6-轮盘螺纹孔；7-半圆盘圆孔；8-锯齿形沟槽；9-半圆盘螺纹孔；10-高压水泵；11-喷嘴；12-工作轮盘；13-材料试样；14-轴承；15-主轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明结构及工作过程作进一步的说明：

参照图1至图4，本发明提供的一种利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置，包括主轴15，与主轴15加工为一体的固定轮盘1，以及两个对称布置且可拆卸安装在固定轮盘1同一端面上的带孔半圆盘2，其中安装带孔半圆盘2的固定轮盘1端面上从中心沿径向向外依次包括用于带孔半圆盘2定位的轮盘中心凸台4，用于带孔半圆盘2安装的凹槽平面和其上均匀开设的6个轮盘螺纹孔6，和为保证截断射流顺利通过并作用于材料试样13开设的12个轮盘圆孔5，以及轮盘最外侧的轮盘轮周凸起3，其中轮盘中心凸台4的高度依次大于带孔半圆盘2的厚度及轮盘轮周凸起3的高度，且其与轮盘轮周凸起3共同作用，为带孔半圆盘2的径向定位提供了方便，此外该轮盘轮周凸起3的设计还可以抵消圆盘因高速旋转而产生的部分离心力，以保证设备的安全运行，因而该结构的设计是十分重要的。

对于带孔半圆盘2，其内外圈半径尺寸分别应与固定轮盘的中心凸台4及外侧轮周凸起3内壁的半径尺寸相匹配，同时带孔半圆盘2上开设有与固定轮盘1相对应的半圆盘螺纹孔9，并用螺栓将其固定于固定轮盘1上，使得能够随主轴15一起旋转，同时，每个带孔半圆盘2周向均匀设置了6个半圆盘圆孔7，圆盘圆孔7的位置同固定轮盘上圆孔5的位置一样，两者均应与射流喷嘴11出口及材料试样13的位置相对应，其中半圆盘圆孔7的直径需要根据研究所需研究的二次水滴直径大小而设计，改变半圆盘圆孔7的直径大小，即可研究不同尺寸的水滴对汽轮机叶片的冲蚀作用，而轮盘圆孔5的尺寸大于半圆盘圆孔7的尺寸即可。此外，在带孔半圆盘2上的非测试段(圆孔与圆孔之间的部分)开设有周向分布的锯齿形沟槽8，该结构的设计一方面能增加半圆盘表面粗糙度，利于水膜的形成，减少后续的高速射流对带孔半圆盘2的水蚀作用，另一方面，径向的锯齿形沟槽8也利于槽内的水借助离心力而沿径向及时排出，因而在设计时，需要保证带孔半圆盘2的厚度略大于轮周凸起3的高度，以保证锯齿形沟槽8内的水能沿径向顺利排出。

图4给出了利用本发明生成高速截断射流的过程示意图，在实际的研究过程中，固定轮盘1及工作轮盘12随主轴15同步旋转，固定轮盘1上安装有对称布置的两个带孔半圆盘2，构成完整的旋转带孔圆盘结构，工作轮盘12周向上装有材料试样13，主轴15的两端由轴承14支撑，并且半圆盘圆孔7、轮盘圆孔5及材料试样13的位置应一一对应，并与喷嘴11的位置高度保持一致。水首先由高压水泵10加压并引入喷嘴11生成高速连续射流，经喷嘴11产生的高速连续射流首先作用于带孔半圆盘2，连续的高速射流会不断的冲击带孔半圆盘2表面，只有当圆盘结构旋转至半圆盘圆孔7与喷嘴11位置相对应时射流才能顺利通过固定轮盘，而当圆盘结构继续旋转至锯齿形沟槽8区域时，射流则被阻挡无法通过圆盘，最终圆盘结构上均匀布置的12个半圆盘圆孔7和锯齿形沟槽8区域，使得高速射流周期性的通过带孔半圆盘2，从而实现了高速的连续射流向截断射流的转，而通过半圆盘圆孔7的截断射流再通过轮盘圆孔5，最终作用于相应的材料试样13上，此外，由于固定轮盘1及工作轮盘12随主轴15同步旋转，喷嘴11位置保持不变，且每个半圆盘圆孔7只对应一个材料试样13，因而转子每旋转一周，每个材料试样13也只会受到一次水蚀作用，所以在一定时间段t内每个材料试样所受的水蚀次数便可计算得到，即N＝n·t，其中N表示t时间内材料试样受水蚀的次数，n表示转子的转速。另一方面，被阻挡的高速射流会周期性的冲蚀带孔半圆盘2表面，随着研究时间的增长带孔半圆盘2也将受到破坏，因而在其上开设了锯齿形沟槽8区域，可以大大减缓射流对带孔半圆盘2表面的破坏速度，延长带孔半圆盘2使用寿命。

研究过程中，先根据研究需求选择带有相应孔径尺寸的两个带孔半圆盘2，将其中一个带孔半圆盘2放置进由固定轮盘中心凸台4和外侧轮周凸起3构成的凹槽端面上实现径向定位，并调整半圆盘位置使其上螺纹孔9位置与轮盘螺纹孔6的位置相对应，然后通过螺栓对其进行固定，同样再将另一个半圆盘与固定轮盘1进行固定，由此带孔圆盘结构安装完毕，即可开始研究；当需要更换带孔半圆盘2，进行不同尺寸水滴对材料试样水蚀研究时，只需待转子停止运转后，依次松下两个带孔半圆盘2上的固定螺栓，卸下带孔半圆盘2，然后重新按照上述步骤安装所需尺寸的带孔半圆盘2即可，将带孔圆盘结构设计成两个带孔半圆盘2拼接而成的这种结构，可以节省研究过程中在更换带孔圆盘结构时拆装转子所耗费的大量时间，同时还避免了因拆装转子可能带来的一系列附加问题，如每次安装转子时需要重新进行动平衡，以及拆卸过程中因操作不当可能造成的转子碰撞磨损等。

一种利用旋转带孔圆盘生成高速截断射流的装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。