Рабочее колесо для испытания защитных покрытий на кавитационную стойкость

Область техники
Полезная модель относится к области испытаний покрытий, а именно к кавитационным испытаниям специальных покрытий, предназначенных для защиты проточных частей гидравлических машин от кавитации, и может быть использована для испытания защитных покрытий гидравлических турбин.
Уровень техники
Известен генератор кавитации (SU 237817 от 20.02.1967, МПК В06В 1/16, B01F 3/08), содержащий ротор и статор конусообразной формы, отличающийся тем, что, с целью увеличения его эффективности, рабочие поверхности ротора и статора выполнены шероховатыми, например микрозубчатыми.
Известно ультразвуковое устройство для исследования кавитационной стойкости материалов (SU 301187 от 23.10.1967, МПК В06В 3/04), содержащее магнитострикционный вибратор с концентратором ультразвука, в узловой плоскости которого укреплены держатель образца и герметично уплотненная камера, отличающееся тем, что, с целью проведения испытаний в сжиженных газах, рабочая камера, выполненная в виде сильфона, размещена в сосуде Дьюара со сжиженным газом, температура кипения которого ниже температуры кипения газа в камере.
Известна установка для испытания материалов на стойкость против кавитационной эрозии в криогенных средах (SU 351149 от 13.09.1979, МПК G01N 0029/00), содержащая криостат, заполняемый хладагентом, размещенную в нем камеру с рабочей средой, держатель образца, волноводно-излучающее устройство и упругую подвеску для крепления его концентратора к камере, в которой волноводно-излучающее устройство размещено в криостате, а упругая подвеска установлена в узле колебаний концентратора.
Известен генератор кавитации (SU 1136845 от 30.01.1985, МПК В06В 1/16), содержащий корпус, коаксиально установленные в нем статор и ротор, обращенные один к другому, поверхности которых выполнены шероховатыми и между которыми расположена рабочая камера, входной и выходной, патрубки, отличающийся тем, что, с целью уменьшения его габаритов и снижения энергетических потерь, корпус и статор выполнены цилиндрическими, в диаметральной плоскости которых расположена ось цилиндра, ротор - в виде диска, в корпусе выполнены в радиальном направлении полости, сообщаемые с рабочей камерой через отверстия.
Известен генератор кавитации (SU 1168300 от 23.07.1985, МПК В06В 1/16), содержащий корпус с патрубками для подвода и отвода жидкости, размещенный в нем приводной вал, установленный на последнем кавитатор, выполненный в виде крыльчатки, отличающийся тем, что, с целью снижения удельных энергетических затрат, корпус выполнен цилиндрическим, а по крайней мере одна из его внутренних стенок - шероховатой.
Известно устройство кавитационного изнашивания материалов (RU 2309401 от 27.10.2007, МПК G01N 29/00), содержащее магнитострикционный преобразователь, концентратор колебаний, установленный с возможностью изменения зазора между ним и испытываемым образцом, емкость с жидкостью и крепежную оправку для образца, отличающееся тем, что дополнительно содержит фиксирующие положение изнашиваемой поверхности кронштейны цилиндрической формы с крыльчаткой, выполненные с возможностью вращения вокруг своей оси и перекатывания по поверхности износа испытываемого образца, база крепления кронштейнов жестко связана с корпусом магнитострикционного преобразователя, крепежная оправка содержит полость с пружиной и клапан, выполненные с возможностью обеспечения постоянного контакта испытываемого образца с кронштейнами.
Известно устройство для создания импульсного режима нагружения исполнительных органов технологических машин (RU 2435992 от 10.12.2011, МПК F15B 21/12, В06В 1/18), содержащее корпус, поршень со штоком и генератор колебаний, связанный с крышкой, отличающееся тем, что генератор колебаний размещен в стакане, соосно расположенном с поршнем и штоком, при этом генератор колебаний соединен с мембраной, жестко установленной между стаканом и крышкой.
Известен генератор кавитации (RU 2635142 от 09.11.2017, МПК B01F 7/10, B01F 11/00), включающий корпус с внутренней рабочей камерой и с патрубками для подвода в камеру и отвода из нее жидкости, размещенный в камере приводной вал и закрепленный на валу активатор в виде диска с кавитаторами определенной формы, установленными вдоль радиусов диска по нормали к его поверхностям, а на торцевых стенках рабочей камеры установлены подобные неподвижные кавитаторы, отличающийся тем, что кавитаторы выполнены в форме усеченных конусов, своими основаниями жестко закрепленных на подвижных дисках и на неподвижных стенках камеры, причем на подвижных дисках усеченные конусы-кавитаторы установлены по крайней мере с одной стороны диска вдоль радиусов диска по нормали к его поверхности.
Известна установка для испытания материалов на прочность при криогенных температурах (RU 142238 от 20.07.2014, МПК G01N 3/18), содержащая нагружающее и измерительное устройства, герметичную рабочую камеру со съемной крышкой, источник холода, связанный закрепленными на его поверхности гибкими хладопроводами с зоной охлаждения, поверхность которого вместе с хладопроводами расположена в рабочей камере, а также захваты для крепления образца и сильфон, отличающаяся тем, что в рабочей камере расположена торцевая поверхность источника холода, а остальная его поверхность выполнена теплоизолированной, рабочая камера имеет двойную стенку, образующую замкнутую полость, часть этой полости охватывает источник холода, при этом гибкие хладопроводы закреплены на торцевой части источника холода.
Известна установка для испытаний на кавитационную эрозию (RU 2710480 от 26.12.2019, МПК G01N 29/00, G01N 3/56), содержащая ультразвуковой генератор для генерирования вибраций, ультразвуковой преобразователь и зонд для усиления колебаний, закрепленные вертикально, испытуемый образец и контейнер, в котором проводится испытание, отличающаяся тем, что в установке дополнительно устанавливают сопло подачи жидкости, при этом испытуемый образец расположен выше среза сопла подачи жидкости с возможностью регулирования расстояния до среза сопла, обеспечивающего кавитационный эффект; при этом установка далее содержит напорный бак, обеспечивающий напор жидкости в сопле, для чего указанный напорный бак расположен выше сопла на расстоянии, обеспечивающем необходимый напор истекающей из сопла жидкости; при этом установка выполнена с возможностью непрерывной циркуляции жидкости через сопло.
Все указанные выше технические решения служат для изучения кавитационных процессов, включая испытания защитных покрытий.
Недостатками генераторов кавитации (SU 237817, SU 1136845, SU 1168300, RU 2635142) являются сложность монтажа и контроля исследуемых образцов, а также необходимость изготовления и применения специализированного оборудования.
Недостатками устройств и установок (SU 301187, SU 351149, RU 2309401, RU 2435992, RU 142238, RU 2710480), выявленных из уровня техники, является необходимость изготовления и применения специализированного оборудования, а процесс разрушения материала значительно отличается от естественного процесса гидродинамической кавитации на реальном объекте.
Сущность полезной модели
Техническим результатом заявленной полезной модели является снижение трудоемкости проведения испытаний защитных покрытий на кавитационную стойкость за счет сокращения времени проведения испытаний в условиях, приближенных к реальным, без использования специализированного оборудования.
Технический результат достигается за счет использования при испытаниях защитных покрытий на кавитационную стойкость рабочего колеса для испытания защитных покрытий на кавитационную стойкость, являющегося сборно-разборной конструкцией, содержащего ведущий диск и ведомый диск, которые стянуты винтами и покрыты защитными проставками с пазами, в которые установлены лопатки и лопатки с выступами с нанесенными на них испытываемыми защитными покрытиями, при этом защитные проставки являются заменяемыми.
Заявленная полезная модель обеспечивает достижение технического результата. Без использования специализированного оборудования испытания защитных покрытий на кавитационною стойкость выполняют, заменяя штатное рабочее колесо центробежного насоса заявленной полезной моделью, чем обеспечивают снижение трудоемкости проведения испытаний защитных покрытий на кавитационную стойкость за счет сокращения времени проведения испытаний покрытий в условиях, приближенных к реальным, с возможностью оперативного контроля состояния покрытий.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показано рабочее колесо для испытания защитных покрытий на кавитационную стойкость.
На фиг. 1 приняты следующие обозначения:
1. Ведомый диск.
2. Защитный проставок с пазами.
3. Лопатка.
4. Винт.
5. Лопатка с выступами.
6. Ведущий диск.
Осуществление полезной модели
Заявленная полезная модель устанавливается в центробежный насос взамен штатного рабочего колеса. На лопатки 3 (фиг. 1) наносят испытуемые защитные покрытия. Лопатки 3 и 5 (фиг. 1) устанавливают в пазы защитных проставок 2 (фиг. 1), которые, в свою очередь, покрывают ведущий диск 6 (фиг. 1) и ведомый диск 1 (фиг. 1). Ведущий диск 6 (фиг. 1) и ведомый диск 1 (фиг. 1) центрируются между собой лопатками с выступами 5 (фиг. 1) и стягиваются между собой винтами 4 (фиг. 1) после чего собранное рабочее колесо (фиг. 1) устанавливается вместо штатного рабочего колеса в центробежный насос. В процессе работы центробежного насоса из-за срыва потока на лопатках 3 и 5 (фиг. 1) возникает развитая кавитация, которая разрушает защитное покрытие, нанесенное на лопатки 3 и 5 (фиг. 1). Для анализа износа материалов периодически производится разборка центробежного насоса и рабочего колеса (фиг. 1). Анализ состояния покрытий может производится визуально, взвешиванием и пр. После длительного цикла испытаний производится замена защитных проставок 2 (фиг. 1) на новые.