Способ определения разрушающейспособности кавитации и устрой-ctbo для его реализации

Союз Советскик Сециалистичесмик РесkубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ИТВВЬСЗВУ пп 807171(22) Заявлено 21. 11. 78(21) 2687373/18-25 Р 1 М3 С ПРИСОЕДИНЕНИЕМ ЗаЯВКИ Йо 6 01 й 21/85 Государственный комитет СССР по делам нзобретений и открытий(23) Приоритет Опубликовано 23,02,81, Ьюллетень Йя 7 Дата опубликования описания 2 3, 02. 81(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАЗРУШАЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ КАВИТАЦИИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ Изобретение относится к контролю материалов гидравлических систем и гидротехнических сооружений и может быть использовано в процессе их эксплуатации для выявления кавита ционно.-агрессивных режимов.Известен способ определения разрушающей способности кавитации путем построения кривой потерь массы й 1 ма териала через определенные промежутк времени л Т.Для определения величины разрушающей способности берется производная ф как угол наКлона к оси абсцисс прямой, касательной к кривой на участ сгтке интенсивного разрушения1). о об является тр ческой яется ей споый на ающей енсивноидкости, иэации кави- злучения ствительного элеменмерений.Цель изобретенияности и надежноститакже оценка коррозщей разрушений.Поставленная целЗО что в известном спо цессе изповышение точерення, а ной составляю достигается тембе определения Одн ако эт от с по сдоемким,Наиболее близким по техни сущности к предлагаемому явл способ определения разрушающ собности кавитации, основан измерении зависимости разруш способности кавитацкц от инт сти излучения кавнтирующей ж при этом устройство для реал известного способа содержит тационную камеру, детектор и и регистрирующий прибор,Измерительный прибор - ультразвуковой детектор излучения (пьезодатчик ) - устанавливается в непосредственном контакте с кавитнрующейжидкостью. Сигналы с выхода детектора излучения в виде амплитудно-частотного спектра снимают с анализат раи строят спектрограмму как зависимость интенсивности акустических излучений от частоты. Затем определяютплощадь спектрограммы, которая и является интегральной интенсивностьюкавитационных акустических излучений,по которой судят об эроэионной актив- -15 ности кавитации 121.Недостатком известного способаявляется невысокая точность измерений,вызванная взаимным наложениемакустических волн в кавитационной 20 зоне жидкости, а также изменениемпараметров детектора излучения вслед"стэне кавитационной эрозии его чув50 На графике кривых зависимости ин- у тенсивности эрозии и потока излучения от стадии кавитации обозначено с-.интенсивность эрозич сплава Вуда, (Р - то же, цементно-песчаного раствора М, Е - поток световых излу чений в диапазоне ФЭУА (0,3 - ) О,б мкьф,Е-то же,в ультрафиолетовом диапазоне 0,3-04 мкм) , при скорости течения жидкости в сечении набе-гания на возбудитель кавитациич, = 18,8 м/с.О разрушающей способности кавитации излучение кавитирующей жидкости измеряют в оптическом диапазоне длин волн от 0,2 мкм до 0,7 мкм, а устройство для реализации данного способа снабжено цилиндрическим кожухом с заглушкой в виде стакана со светонепроницаемым дном и защитным стаканом с дном из эрозионностойкого светопроницаемого стекла, в который помещен фотодетектор, причем оба стакана установлены симметрично с воэ можностью поворота относительно оси цилиндрического кожуха.На фиг.1 представлена принципиальная схема устройства для осуществления данного способа; на фиг.2 - раз рез А-А на. Фиг. 1; на фиг.3 - блоксхема регистрации; на фиг.4 - кривые зависимости интенсивности эрозии и потока излучения от стадии кавитацииУстройство, реализующее данный 20 способ, нключает а себя цилиндрический кожух 1, корпус 2, стаканы 3 и 4,маховичок 5. Стакан 3 является защитным и имеет светопроницаемое дно, а стакан 4 служит в качестве заглушки и имеет светонепроницаемое дноЦилиндрический кожух 1 крепится в бетоне гидросооружения или к стенкам гидросистем анкерными болтами б, Основание цилиндрического кожуха, омынающееся кавитационным потоком жидкосзо ти,имеет одно отверстие для измерения кавитационных излучений, другое 7 для измерения давления с помощью мановакуумера. Корпус 2 может поворачиваться относительно цилиндрического кожуха 1 в подшипниках 8 вручную при помощи маховичка 5. Закрепление корпуса 2 в кожухе 1 осуществляется накладкой 9 с фиксатором 10.В корпусе 2 имеются сквозные от)О верстия с резьбой для стаканов 3 и 4. .Стакан 3 служит для расположения в нем фотодетектора 11, а в его .дно запрессовано эрозионностойкое светопроницаемое (например кварцевое) стекло 12. Подача стаканов по резьбе корпуса 2 осуществляется с помощью эашплинтованной крестовины 13. Напротив канитационной. камеры 14 установлен фотодетектор 11, подключенный к осциллографу 15 с фотограФической регистрацией с помощью фотоаппарата 16. Принцип работы данного способаоснован на том,что в условиях кавитации между пузырьками определенногоразмера, Формы и воздухосодержанияпроисходят искровые пробои, которйерегистрируются как импульсы света.Поток светового излучения Е пропорционален разрушающей способности.кавитации, определенной как интенсивность эрозии по потере объема образца. Так, с увеличением Е увеличивается потеря объема материала. Дляопределения опасного режима кавитации с наибольшей разрушающей способностью снимается кривая световогопотока Ея для разных режимов кавитации (+. ) . Экстремальное значениеко,Е дает опасный режим кавитации.Подсчет потока излучений Е можнопроизводить по спектрограмме путемопределения площади между огибакщейимпульсов и осью абсцисс, и далее сучетом масштабного коэффициента М,(ослабление по осциллографу) и времени экспозиции Т, исходя мз соотношенияТМ ЕИиоили автоматически с помощью высокоомного самописца и интегрирующеговольтметра.Режим кавитации определяют по относительной характеристике - , гдекК кр.К и Кр, - параметры канитации произ вольйой ст адии и канит ации н момент ее возникновения. Эти параметрывычисляются по соотношениюРн-Рч)(= =т- -ГДЕРРн и Ч - давление и скорость течения жидкости в сечении набегания на возбудительканитации;РУ - давление насыщающих паровжидкости прн соответствующей температуре;плотность жидкости.Разрушающая способность кавитации определяется как интенсивностьэрозии материалов(например сплаваВуда и цементно-песчаного раствораМ 200)по потере объема дЧ в единицувремени ЬТ на единицу площади ЬГ,аЧе(мкм СаТ ьГ Задаются несколько режимов канитации -"- при определенной скорости похкю,тока жидкости н. Для каждого режима замеряются интенсивность светового потока Е и интенсивность разрушений образца 1 , определенная по потере объема на единицу площади в единицу времени (к-" в - (см. таблицу).ат ьИспытания йроводятся. при постоянной температуре и при ноздухосодержании води. Заменяемый стакан 3 или 4 подается по резьбе (на 10-15 мм ) и вращением маховичка 5 (на 120 ) перемещается до фиксируемого положения.807171 Режимы кавита ККкр 0 0,785,0 95 27,1229 192 7,0 0,73 0,66 0,545 0,58 0,56 0,53 5,2 8,0 141 76,6 95 44,3 2,9 3,2 1,8 2,5 1,4 1,25 89,5 43,7 66,5 48,6 0,95 0,85 П р и м е р . Согласно полученным при экспериментальных исследов.ниях данным ( см.таблицу ) величинасветового потока излучения Е прямопропорциональна интенсивности разрушения образца 1 к для различных режимов кавитации, а точность определения величины 1 з, оцененная повнутренней сходимости результатов,характеризуется относительной погрешностью 5-10,Формула изобретения 1. Способ определения разрушающей способности кавитации, основанный на измерении зависимости разрушающей способности кавитации от интенсивности излучения кавитирующей жидкости, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности и надежности измерений, а также оценки коррозионной составляющей разрушения, излучение кавитирующей жидкости измеряют в оптическом диапазоне длин волн от 0,2 мкм до 0,7 мкм.2. Устройство для реализации способа по п.1, содержащее кавитационную камеру, детектор излучения и регистрирующий прибор, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжеДанный способ дает возможность определить коррозионную составляющую разрушения при кавитации по доле ультрафиолетовых излучений(Еуф ) из всего диапазона 0,2-0,7 мкм светового потока и может быть успешно применен в процессе эксплуатации гидравлических систем и гидротехнических сооружений для контроля за рабочими режимами и прогноза кавитационной эрозии. но цилиндрическим кожухом с заглушкой в виде стакана со светонепроницаемым дном и защитным стаканом с дном иэ эрозионностойкого светопроницаемого стекла, в который помещен фотодетектор, причем оба стакана установлены симметрично с возможностью поворота относительно оси ци 4 ц линдрического кожуха,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Рой Н. А, Возникновение ипротекание ультразвуковой кавитации;ч."Акустический журнал". М., "Наука",1957, т.3, вып, 1, с. 3-5.2. Авторское свидетельство СССРУ 145038, кл. 6 01 й 17/00, 1962807171 Синицкая 274/67 Тираж 918 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5ак илиал ПНП "Патент", г. Ужгоро оектная, 4 Составитель К. Рогожинедактор Н. Лазаренко Техред М.Голинка Корректор