[发明专利]可调超高压射流压力测量实验装置

摘要

本发明需要解决的技术问题是提供一种可调超高压射流压力测量实验装置。本发明技术方案主要由超高压射流装置、超高压管路、超高压喷嘴、移动小车、可升降移动支架、超高压淹没水射流测量装置。本技术方案实施后，有效解决了超高压射流调节、超高压射流压力的测量以及不同流动状态下的超高压射流特型问题。通过本发明方法，可以从机理上研究超高压射流的特性，总结规律，从而为研究超高压射流切削硬质土机理提供研究的前期保证，使超高压射流在室内开展大型模型试验研究成为可能。

主权项

1.一种可调超高压射流压力测量实验装置，其特征在于，包括后方的可调超高压射流装置和前方的超高压淹没水射流压力测试装置，两者通过超高压管路连接，所述可调超高压射流装置包括电气控制箱(101)、电动机(103)、联轴器(104)、高压柱塞泵(105)、进口安全阀(106)、进水装置(107)、过滤器(108)、排污口(109)、数显压力表(110)、出水管路(111)、若干出水电磁阀(12)、喷杆喷嘴(7)，其中:电气控制箱(101)内包括变频器和控制柜电路系统，电源输入端与电机之间设有变频器；所述的电气控制箱(101)通过连接线分别与所述的变频器、电动机(103)、高压柱塞泵(105)、进口安全阀(106)、出水电磁阀(12)连接；所述电动机(103)通过联轴器(104)用于驱动高压柱塞泵(105)，电动机(103)的正反转及转速决定驱动高压柱塞泵(105)的往复直线位移及输出的水压大小；所述驱动高压柱塞泵(105)包括柱塞和缸体，缸体由柱塞分成上下两部分，缸体上部的入口与所述进水装置(107)连接，两者之间设有进口安全阀(106)用于控制进水的通断；所述缸体下部与所述排污口(109)连接，两者之间设有过滤器(108)用于过滤进水中的污物并通过排污口(109)排出；所述缸体下部的底部出口通过出水管路(111)将柱塞泵产生的超高压水传输到各个喷杆喷嘴(7)，出水管路(111)的总管路上设有数显压力表(110)用于观察出水管路内的压力，出水管路(111)的若干支线上各设有出水电磁阀(12)用于控制与之连接各个喷杆喷嘴(7)的通断；所述控制柜电路系统包括电源总开关QF2、急停开关SB1、开关TA1、风机控制电路(14)，还包括若干支路，分别为：电源指示灯电路、柱塞泵控制电路(16)、第一出水电磁阀控制电路(18)、第二出水电磁阀控制电路(19)、第三出水电磁阀控制电路(20)，所述各支路之间分别在节点X、节点Y处形成并联关系；所述风机控制电路(14)的一端与节点Y连接，其另一端依次通过串接的开关TA1、急停开关SB1后再连接至节点X；所述电源总开关QF2临接电源侧输入端，为整个控制柜电路系统的总开关；所述急停开关SB1、开关TA1之间串接，该两个开关同时控制着所述各支路的通断；所述柱塞泵控制电路(16)控制柱塞泵设备的启停，包括电源开关SB2、电源开关SB3、两个开关KA1、指示灯、压载式传感器开关SP，所述两个开关KA1根据位置关系分别命名为上开关KA1、下开关KA1，所述电源开关SB2、电源开关SB3、下开关KA1、压载式传感器开关SP依次串接，所述电源开关SB2、电源开关SB3之间通过节点A连接，所述下开关KA1与压载式传感器开关SP之间通过节点B连接，所述上开关KA1、指示灯之间经过节点C串接；所述第一出水电磁阀控制电路(18)控制第一出水电磁阀的启停，包括电源开关SB4、电源开关SB5、两个开关KA2、指示灯，所述两个开关KA2根据位置关系分别命名为上开关KA2、下开关KA2，所述电源开关SB4、电源开关SB5、下开关KA2依次串接，所述电源开关SB4、电源开关SB5、下开关KA2依次通过节点A1、节点B1连接，所述上开关KA2、指示灯之间经过节点C1串接；所述第二出水电磁阀控制电路(19)控制第二出水电磁阀的启停，包括电源开关SB6、电源开关SB7、两个开关KA3、指示灯，所述两个开关KA3根据位置关系分别命名为上开关KA3、下开关KA3，所述电源开关SB6、电源开关SB7、下开关KA3依次串接，所述电源开关SB6、电源开关SB7、下开关KA3依次通过节点A2、节点B2连接，所述上开关KA3、指示灯之间经过节点C2串接；所述第三出水电磁阀控制电路(20)控制第三出水电磁阀的启停，包括电源开关SB8、电源开关SB9、两个开关KA4、指示灯，所述两个开关KA4根据位置关系分别命名为上开关KA4、下开关KA4，所述电源开关SB8、电源开关SB9、下开关KA4依次串接，所述电源开关SB8、电源开关SB9、下开关KA4依次通过节点A3、节点B3连接，所述上开关KA4、指示灯之间经过节点C3串接；所述超高压淹没水射流压力测试装置，包括超高压射流系统、压力传感器(8)、测试板(9)、水槽(3)、移动支架模块(4)、数据传输线(5)、数据采集设备(11)五部分，其中：所述超高压射流系统，包括超高压管路(1)和射流喷嘴(7)，高压管路(1)输出口连接射流喷嘴(7)，高压管路(1)输入口连接于所述可调超高压射流压力测量实验装置的出水管路；所述压力传感器(8)，接受所述射流喷嘴(7)不同状态下的射流压力并采集相应的数字信号；所述测试板(9)是支撑平板，用来固定所述压力传感器(8)；测试板(9)采用四根高度可调的螺杆(10)来支撑，调整不同螺杆(10)的高度用来确定支撑平板的不同倾斜角度状态；所述的水槽(3)，为一上部开口、由玻璃和预制钢结构组成的容器，水槽(3)上方有平行的导轨(2)，水槽(3)水平截面为一矩形，底部安装螺杆(10)，水槽(3)通过水泵加水形成水位液面(6)，调整水位的高低调节传感器(8)与水位液面(6)的距离；所述移动支架模块(4)，位于水槽(3)的导轨(2)上；所述移动支架模块(4)连接有射流喷嘴(7)，带动射流喷嘴(7)实现纵向、横向以及垂向的移动，以及不同速度的移动；所述移动支架模块(4)结构设计为：包括纵向运动组件(41)、横向运动组件(42)、垂直运动组件(43)及控制模块；所述纵向运动组件(41)以水槽(3)的两条矩形顶部的长边a为轨道，通过轮系放置于水槽轨道(2)上，轮系内的纵向运动轮(411)其传动轴上连接有驱动电机；所述横向运动组件(42)以纵向运动组件(41)中的杆件(412)为轨道，所述杆件(412)轨道跨于水槽(3)的宽边b内；横向运动组件(42)通过轮系置于杆件(412)轨道上，轮系内的横向运动轮(421)其传动轴上连接驱动电机；所述垂直运动组件(43)，包括伺服电机、螺杆(431)和螺母(432)，所述伺服电机输出轴与所述螺杆(431)连接，所述螺母(432)的内螺纹与所述螺杆(431)的外螺纹连接；所述螺母(432)固定于所述横向运动组件(42)上，螺杆(431)在螺母(432)内保持竖直状态；通过伺服电机驱动可实现螺杆(431)在螺母(432)内在轴线方向执行运动位移；所述控制模块固定于移动支架模块(4)上，包括WIFI模块，WIFI模块与外部的控制系统连接；所述驱动电机和伺服电机都设有AP热点，各AP热点与WIFI模块连接；所述数据传输线(5)用于连接传感器(8)和数据采集设备(11)，所述数据采设备(11)用来采集和记录不同工况时的压力数据。