(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210564914.5 (22)申请日 2022.05.23 (71)申请人 武汉大学 地址 430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山 街道八一路2 99号 (72)发明人 王志远　林云发　钱忠东　程永光　 李鹏辉　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 李炜 (51)Int.Cl. F04D 15/00(2006.01) G01N 3/56(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 一种离心泵叶轮泥沙磨损实验装置及实验 方法 (57)摘要 本发明公开了一种离心泵叶轮泥沙磨损实 验装置及实验方法。 实验装置包括主工作装置、 调节冲击速度装置、 调节冲击角度装置、 温度控 制装置， 其中， 主装置由循环水箱、 离心泵叶轮、 贴片装置、 搅拌器、 喷流管以及循环水泵组成， 循 环水泵进口前进水管道与循环水箱底部相连， 循 环水泵出口后出水管道与喷流管相连， 喷流管正 对离心泵叶轮上的贴片装置； 调节冲击速度装置 用于控制调节喷流管出口含沙水流的速度； 调节 冲击角度装置用于调节含沙水流冲击贴片的角 度。 本发明具有开展泥沙特性和水流特性对离心 泵叶轮泥沙磨损的细观定量实验的功能， 精确反 应出离心泵叶轮泥沙磨损特征及其与泥沙、 水流 特性之间的关系。 权利要求书2页 说明书6页 附图4页 CN 114909301 A 2022.08.16 CN 114909301 A 1.一种离心泵叶轮泥沙磨损实验装置， 其特征在于： 包括主装置(7)、 调节冲击速度装 置(12)、 调节冲击角度装置(15)和温度控制装置(20)； 所述主装置包括循环水箱(1)、 离心泵叶轮(2)、 贴片装置(3)、 搅拌器(4)、 喷流管(5)以 及循环水泵(6)； 所述循环水箱(1)管道连接到循环水泵(6)再连接到喷流管(5)； 所述离心 泵叶轮(2)通过调节冲击角度装置(15)连接于循环水箱(1)内壁上， 并与喷流管(5)出口相 对； 所述调节冲击角度装置(15)通过轴向旋转和上下左右移动以调节离心泵叶轮(2)与喷 流管(5)的角度和距离； 所述贴片装置(3)贴合固定于离心泵叶轮(2)的易磨损位置， 用于测 试磨损情况； 所述调节冲击速度装置(12)包括电磁流量计(9)、 压力表(10)、 变频器(11)和出水 闸阀 (8)， 通过变频器(11)和出水闸阀(8)调节循环水泵(6)流量和扬程以控制冲击速度； 所述电 磁流量计(9)设置于循环水泵(6)和喷流管(5)之间； 所述压力表(10)设置于循环水泵(6)进 水管和出水管； 所述温度控制装置(20)包括冷却水箱(16)、 平板溢流堰(17)、 给水管道(18)和排水管 道(19)； 冷却水箱(16)中设置有平板溢流堰(17)和循环水箱(1)。 2.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于： 所述循环水箱(1)底部为倒锥体结构， 连接 到循环水泵(6)进水端。 3.根据权利 要求1所述的装置， 其特征在于： 所述贴片装置(3)包括压板(24)、 固定螺栓 (25)和贴片(26)， 贴片(26)通过压 板(24)和固定 螺栓(25)固定 于易磨损位置 。 4.根据权利要求1所述的装置， 其特 征在于： 所述喷流管(5)出口端为矩形口。 5.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于： 所述调节冲击角度装置(15)包括固定轴 (13)和调节固定装置(14)； 所述离心泵叶轮(2)安装于固定轴(13)上， 再通过调节固定装置 (14)连接 到循环水箱(1)内壁。 6.根据权利要求1所述的装置， 其特征在于： 所述调节固定装置(14)包括固定支座 (29)、 固定支板(30)、 固定指针(31)、 左右调节杆(32)、 上下调节杆(33)、 固定轴转动杆 (34)、 刻度板(3 5)、 固定轴固定杆(3 6)和移动箱(37)； 所述固定支座(29)固定在循环水箱(1)内壁， 固定支板(30)固定在固定支座(29)左右 两端， 左右调节杆(32)螺纹连接穿出固定支板(30)并对移动箱(37)两端加持固定； 固定指 针(31)为7字结构， 设置于固定支座(29)上， 固定指针(31)横向针杆高度与喷流管(5)中心 高度相同； 上下调节杆(33)螺纹连接并贯穿移动箱(37)上下层， 与固定支座(29)接触但不 连接； 所述移动箱(37)中横向设置有的固定轴(13)和固定轴转动杆(34)； 所述固定轴(13)贯 穿移动箱(37)和刻度盘(35)， 并与刻度板(35)固定连接； 固定轴(13)与固定轴转动 杆(34) 通过齿轮啮合传动； 固定轴(13)上设置有固定轴固定杆(3 6)； 所述刻度板(35)为圆板， 设置有冲击角度刻度， 所述的刻度盘(35)与 固定轴(13)同步 转动。 7.根据权利 要求1所述的装置， 其特征在于： 所述平板溢流堰(17)将冷却水箱(16)分隔 为冷却槽(38)和溢流槽(39)， 平板溢流堰(17)顶部低于冷却水箱(16)顶部； 循环水箱设置 于冷却槽(38)内； 冷却水箱(16)设置有带两个进 水口的给水管道(18)和三个出水口的排水 管道(19)， 进水口设置在冷却水箱(16)冷却槽(38)下部； 所述排水管道(19)包括溢流槽排权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114909301 A 2水管道(42)、 溢流槽排水 管道(43)和冷却槽排水 管道(44)。 8.利用权利要求1 ‑7任一项所述的装置进行泥沙磨损实验方法， 包括以下步骤： (1)清洗实验 装置； (2)调节冲击角度和距离， 通过调节冲击角度装置(15)使得贴片装置(3)处于待测的角 度和距离上； (3)调节冲击速度， 通过调节变频器(11)和出水 闸阀(8)， 使得电磁流量计(9)和压力表 (10)达到实验进行的目标冲击数值； (4)开启温度控制装置(20)， 对循环水箱进行控温； (5)开启搅拌器(4)， 加入实验泥沙， 使 泥沙浓度达 到目标浓度； (6)记录实验过程， 间隔记录电磁流量计(9)、 压力表(10)的读数以及循环水泵(6)的转 速， 保证在实验过程中各个值 不发生变化； (7)实验结束后， 关停实验 装置； (8)表征贴片(26)， 将贴片(26)经清洗、 烘干和冷却后， 对贴片(26)称重并观察其微观 形貌； (9)重新安装贴片(26)进行实验， 将 贴片(26)再固定至相同位置， 继续进行下一个同时 长的实验， 直至 完成累计时数的磨损实验。 9.根据权利要求8所述的方法， 其特征在于： 所述步骤(8)中， 清洗为超声波清洗， 温度 为60～65℃， 清洗时长为10～15分钟， 之后放入烤箱进行烘干， 设置温度为65～70℃， 烘干 时长为2～2.5小时。 10.根据权利要求8所述的方法， 其特征在于： 所述步骤(8)中， 所述微观形貌通过场发 射扫描电子 显微镜观测。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114909301 A 3