[实用新型]一种超高压淹没水射流压力测量装置及多向测试用机构

说明书

技术领域

本实用新型所属超高压射流领域，应用于疏浚研究领域。

背景技术

高压水射流切割技术是水射流技术应用的一个重要方面，在诸多工程领域均有应用。高压水射流的机理研究并不深入，在疏浚行业中，水射流切割泥土由于土质动态变化、水射流冲击载荷变化以及流体和泥土相互耦合作用等诸多复杂关系的叠加，使得相关的理论探讨和实验研究难度增加，导致高压水射流切削硬质土内在的机理和真实的物理过程未能得到准确的揭示，这很大程度上影响了高压水射流在泥土切削技术方面的发展和应用。

疏浚行业中，自航式耙吸挖泥船是大型港口航道疏浚的主流船型，现代化的耙吸挖泥船主动耙头均带有耙头高压冲水系统，但是高压冲水压力仅1-2MPa (10kg)，不适用于硬质土、板结土等疏浚工况的挖掘，高压射流的作用显著减小直接导致耙齿的切削深度不足和阻力增加，疏浚效率低下。

国外大型疏浚公司的技术进步相当迅速，许多的新技术、新设备、新工艺不断涌现，其中最典型的DEME集团国际疏浚公司为疏浚硬质黏土自行开发 Dracula(Dredging Assisted Cutting by Liquid Action)系统，该公司不仅将耙头的辅助射流技术的最大射流压力提高到了35MPa以上，使得疏浚硬质黏土的产量提高20％-30％，而且还将此技术应用到绞吸船的绞刀齿上，用于辅助破坏硬质岩土的施工工艺中，其中最高射流压力达到了60MPa。

目前的研究表明，超高压射流可以达到几百MPa上，可以应用于煤炭开采、石油钻井、大理石切割、金属切削等领域。在疏浚行业中，国际大型疏浚公司也有应用超高压射流辅助耙吸挖泥船疏浚硬粘土和岩石的先例，并创造了很好的效益。但是，由于对淹没水射流特性研究的不足，目前国内耙吸船高压射流压力较低，不能够达到硬质土的抗剪切强度，因此仅能起到疏松土质的作用，导致耙齿的切削深度不足和阻力增加，疏浚效率低下。

由于受到相关理论研究不成熟，耙头移动时射流特性变化等理论基础不清楚，耙头移动过程中射流效果降低，作用效率下降，因此需要开展超高压射流基础，并对其机理进行研究，从而揭示水射流这一复杂过程的作用范围等，促进超高压水射流在疏浚行业中的深入发展和应用。

实用新型内容

基于现有技术情况，本实用新型首次提出一种超高压淹没水射流压力测量装置，其工作原理简单，操作简便。该实用新型实施后，能够准确测量超高压淹没水射流特性，深入了解水射流的影响及作用范围，从而为后续设计超高压冲水耙齿时提供理论支撑，还可以为后期研究超高压射流切削硬质土机理等相关试验提供支持。

为此，本实用新型给出的技术方案为：

技术方案一

一种超高压淹没水射流压力测试装置，其特征在于，主要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，其中：

所述超高压射流系统，主要包括射流控制装置、超高压管路1和射流喷嘴7，射流压力可以通过射流装置控制，高压管路1输出口连接射流喷嘴7。超高压管路1是高压流体输送的重要构件，射流喷嘴7是超高压高速液体射流的重要元件，是本实用新型压力测量装置的被测对象，通过射流控制装置可以提供不同压力的淹没水射流。

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。压力传感器元器件本身为现有技术：采用不锈钢单件、一体式加工而成，传感器无O型圈、无焊缝、无硅油或其他有机物，耐冲击，稳定性高，其芯体采用的是俄罗斯原装进口蓝宝石芯体，稳定性及精度都较高。

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4根高度可调螺杆10来支撑，调整不同可调螺杆10的高度用来确定支撑平板的不同倾斜角度状态，从而系统可以测量传感器8相对于所述射流喷嘴7在不同角度时的压力变化。

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上方有平行的水槽导轨2，水槽3水平截面为一矩形，底部安装可调螺杆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，从而系统可以测量传感器8相对于水位液面6在不同深浅度时的压力变化。

所述移动支架模块4，位于水槽3的水槽导轨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，从而系统可以测量传感器8相对于射流喷嘴7在不同运动范围以及不同速度下的压力变化特性。