СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ МАТЕРИАЛА НА ГИДРОАБРАЗИВНОЕ ИЗНАШИВАНИЕ

Полезная модель относится к технике испытаний конструкционных материалов на гидроабразивный износ, в частности для определения степени износостойкости материалов, используемых при изготовлении деталей погружных насосов для добычи нефти.
Известна установка для исследования гидрогазоабразивного изнашивания, содержащая основание с держателями образцов, бункер для твердых частиц, емкость для жидкости, ротор, выполненный с радиальными каналами, в которых компоненты гидрогазоабразивной смеси разгоняются и воздействуют на исследуемые образцы (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1355908 A1, G 01 N 3/56, от 02.01.86).
Недостатком известной установки является невозможность создания стабильной концентрации абразива в жидкости и регулирования расхода суспензии, что значительно снижает точность и достоверность результатов проводимых испытаний.
Известно устройство для изнашивания абразивными частицами, содержащее раму, бункер для абразива, емкость для жидкости, держатель образца с устройством его перемещения и сопловой блок для смешивания абразива и жидкости и направления полученной суспензии на испытываемый образец (см., например, описание изобретения к авторскому свидетельству SU 1388762 A1, G 01 N 3/56 от 20.05.86).
В этом устройстве за счет подсоса сжатым воздухом жидкости и абразива с помощью аппарата эжекторного типа (соплового блока) создается абразивожидкостная струя, которая воздействует на образец.
Недостатком указанного технического решения, выбранного за прототип, является то, что в нем не обеспечивается поддержание в абразивожидкостной струе постоянного заданного весового соотношения жидкости и абразива, что приводит к снижению повторяемости результатов и, как следствие, к снижению точности испытаний и увеличению длительности их проведения.
Технический результат предлагаемой полезной модели заключается в создании стенда, в котором испытательную жидкость образуют со стабильной концентрацией абразива, что обеспечивает повышение точности измерений при проведении испытаний на гидроабразивное изнашивание материала изделия и снижение сроков проведения испытаний.
Кроме того, предложенная конструкция стенда обеспечивает проведение испытаний в условиях наиболее приближенных к реальным условиям работы в скважине, что особенно важно для повышения точности измерений при проведении испытаний деталей погружных центробежных насосов.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в стенде для испытания материала на гидроабразивное изнашивание, состоящем из рамы, держателя испытуемого образца с устройством для его перемещения, гидроабразивной головки эжекторного тапа, соединенной с бункером для абразива и через систему подачи жидкости с емкостью для жидкости, согласно полезной модели, стенд снабжен устройством горизонтального перемещения гидроабразивной головки, которое состоит из пиноли, ходового винта с маховиком и размещено на раме с обеспечением регулирования расстояния от торца наконечника гидроабразивной головки до поверхности испытуемого образца, при этом устройство перемещения держателя образца также размещено на раме и состоит из цанги со штангой, на которой установлена призма с возможностью ее перемещения в вертикальной плоскости и поворота относительно оси от 0° до 90°.
Кроме того, система подачи жидкости выполнена автономной и подключена к гидроабразивной головке через регулятор давления жидкости и расходомер.
Сущность предложенной полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена схема стенда для испытания материала на гидроабразивное изнашивание.
Стенд для испытания материала на гидроабразивное изнашивание состоит из рамы 2, гидроабразивной головки 3 и держателя образца 4. Гидроабразивная головка 3 состоит из корпуса 5, в котором размещены сопло
6, штуцер 7 для подвода воды, наконечник 8, формирующий гидроабразивную струю, и переходник 9 с бункером для абразива 10.
Система подачи и очистки жидкости выполнена замкнутой и включает в себя емкости-отстойники 11, 12 шланги 13 и 14, насос 15 с регулятором давления 16 и расходомером 17 на входе в гидроабразивную головку 3. Для очистки жидкости во внутренних полостях емкостей-отстойников 11 и 12 вертикально установлены металлические разделительные сетки 18, выполняющие роль фильтров. Корпус 5 гидроабразивной головки 3 соединен с устройством горизонтального перемещения 19 гидроабразивной головки 3, которое установлено на раме 2 и состоит из пиноли 1, ходового винта 20, вращаемого маховиком 21. Устройство перемещения 22 держателя образца 4 также установлено на раме 2 и состоит из ходового винта 23 с гайкой 28, штанги 24, установочной гайки 25 и призмы 26 для размещения испытываемого образца, зафиксированной на оси 27. Ось 27 выполнена с разным угловым смещением шпоночных пазов относительно друг друга (на чертеже не показано), что позволяет устанавливать призму 26 под углом от 0° до 90° по отношению к оси штанги 24.
Порядок работы на стенде при проведении испытаний образца изделия на гидроабразивное изнашивание следующий.
В призме 26 закрепляется предварительно взвешенный испытываемый образец (деталь). Вместе с образцом призма 26 устанавливается на оси 27 штанги 24 устройства перемещения образца 22. Вращением гайки 28 осуществляется перемещение штанги 24 по ходовому винту 23, а вместе с
ней вертикальное перемещается призма 26 с образцом. Затем призмы 26 поворотом вокруг оси 27 устанавливается под заданным углом в пределах от 0 до 90° по отношению к оси штанги 24. Далее с помощью устройства горизонтального перемещения 19 выставляется требуемое расстояние от торца наконечника 8 гидроабразивной головки 3 до поверхности испытываемой детали. Это осуществляется вращением маховика 21 и соответствующим перемещением пиноли 1 вдоль ходового винта 20.
Таким образом устройство горизонтального перемещения 19 гидроабразивной головки 3 и устройство перемещения 22 держателя образца 4 совместно обеспечивают регулировку расстояния от поверхности испытываемой детали до наконечника 8 гидроабразивной головки 3, достигая необходимого для проведения испытаний воздействия абразивной жидкости на испытываемый образец под заданным углом атаки струи, сформированной гидроабразивной головкой.
Затем включается насос 15, подающий жидкость с заданным давлением, и засыпается дозированное количество абразива в бункер 10. После этого устройство перемещения 22 держателя образца 4 и устройство перемещения 19 гидроабразивной головки 3 закрываются прозрачным кожухом и включается таймер (на чертеже не показаны).
В процессе испытания с помощью регулятора давления 16 в насосе 10 поддерживается заданное давление жидкости на входе в гидроабразивную головку 3, а с помощью расходомера 17 обеспечивается поступление в гидроабразивную головку 3 необходимого количества жидкости. За счет
разрежения, создаваемого проходящей жидкостью через гидроабразивную головку 3, абразив из бункера 10 поступает в наконечник 8, где формируется абразивожидкостная струя с заданным весовым соотношением жидкости и абразива, которая воздействует на испытуемый образец.
Система очистки воды, включающая емкости - отстойники 11 и 12 с металлическими разделительными сетками 18, выполняющими роль фильтров, и насос 10 обеспечивают подачу очищенной воды в гидроабразивную головку 3 по замкнутой схеме.
По истечении времени испытания по команде таймера насос автоматически отключается. Испытываемый образец (деталь) снимается, просушивается и взвешивается на электронных весах. Износ материала определяется как разница весов до и после испытания, а интенсивность изнашивания как износ, отнесенный к единице времени.