(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 202210826688.3 (22)申请日 2022.07.14 (71)申请人 西安建筑科技大 学 地址 710055 陕西省西安市雁塔路13号 (72)发明人 李新宏　韩子月　张认认　刘亚洲　 胡亚平　贾明汭　 (74)专利代理 机构 西安智大知识产权代理事务 所 61215 专利代理师 王晶 (51)Int.Cl. G01N 3/02(2006.01) G01N 3/04(2006.01) G01N 3/56(2006.01) (54)发明名称 一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装 置 (57)摘要 本发明公开了一种可调式气液固三相流冲 蚀磨损试验装置， 包括气流控制模块、 出砂模块、 供液模块、 冲蚀试验模块和数据采集模块； 所述 气流控制模块为试验提供稳定可控的气相； 所述 出砂模块为试验提供具有高分散性和均匀性的 固相； 所述供液模块为试验提供液相； 所述冲蚀 试验模块和数据采集模块用于还原实现弯管冲 蚀和射流冲蚀两种工况并进行实验结果数据提 取。 本发明采用喷射式和管流式相结合的方式， 可用于模拟管流式和喷射式工况下冲蚀磨损， 满 足试验室当前在管流式和喷射式冲蚀磨损方面 的多介质耦合冲蚀研究需求， 通过节 流器和弹性 砂袋实现固液分离， 提高砂料分散性和均匀性， 为多相流冲蚀特性与磨损演变规律提供实物验 证途径和科 学理论依据。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115200976 A 2022.10.18 CN 115200976 A 1.一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置， 其特征在于， 包括气流控制模块、 出砂 模块、 供液模块、 冲蚀试验 模块和数据采集模块； 所述气流控制模块 为试验提供 稳定可控的气相； 所述出砂模块 为试验提供 具有高分散性和均匀性的固相； 所述供液模块为试验提供 液相； 所述冲蚀试验模块和数据采集模块用于还原实现弯管冲蚀和射流冲蚀两种工况并进 行实验结果数据提取。 2.根据权利要求1所述的一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置， 其特征在于， 所 述气流控制模块包括空压机(1)、 气流缓冲罐(2)、 调节阀一(31)、 调节阀二(32)、 不锈钢连 接管一(41)和不锈钢连接管二(42)， 所述空压机(1)与气流 缓冲罐(2)通过不锈钢连接管一 (41)连接， 对高压气体进行稳压缓冲， 随后经过电磁流量计(5)， 通过调节阀一(31)获取用 于试验的注气流量； 调节阀二(32)用于调节液相流速， 不锈钢连接管二(42)用于连接空压 机(1)和气流缓冲罐(2)。 3.根据权利要求1所述的一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置， 其特征在于， 所 述出砂模块包括设置在不锈钢连接管二(42)位置的砂料漏斗(6)、 设置在不锈钢储液桶 (18)位置的弹性砂袋(17)和设置在不锈钢连接管二(42)位置的节 流器(7)， 砂料漏斗(6)通 过不锈钢连接管二(42)与空压机(1)连接并导通， 砂料通过不锈钢连接管二(42)进入节流 器(7)内， 形成均匀气固混合物； 不锈钢储液桶(18)用于存储完成试验后的液相， 弹性砂袋 (17)用于存 储完成试验后的固相， 实现固相与液相分离 。 4.根据权利要求1所述的一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置， 其特征在于， 所 述供液模块包括与不锈钢连接管二(42)相连的供液模块泥浆泵(19)、 调节阀二(32)和与弹 性砂袋(17)相连的不锈钢储 液桶(18)， 所述不锈钢储 液桶(18)与泥浆泵(19)通过不锈钢连 接管三(43)连接， 实现液体 循环利用； 所述泥浆泵(19)用于实现液相的压送与循环。 5.根据权利要求1所述的一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置， 其特征在于， 所 述冲蚀试验模块包括在不锈钢连接管四(44)位置设置的喷射室(14)、 喷嘴(13)和滑动支架 (11)， 不锈钢连接管二(42)通过法兰接口(12)连接喷嘴(13)， 滑动支架(11)与带孔冲蚀弯 管(9)连接， 在喷射室(14)位置设置的试样夹持器(16)， 式样 夹持器(16)位置设置的块状试 样(15)， 在带孔冲蚀弯管(9)位置设置的试样挂片(10)。 6.根据权利要求5所述的一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置， 其特征在于， 所 述滑动支架(11)连接喷射室(14)和带孔冲蚀弯管(9)， 通过所述法兰接口(12)与所述不锈 钢连接管二(42)连接模拟管流式和射流式两种工况； 所述浆料从喷嘴(13)喷射至块状试样 (10)表面上造成冲蚀磨损后， 由不锈钢连接管四(44)回流至弹性砂袋(17)和不锈钢储 液桶 (18)， 实现砂液分离循环利用。 7.根据权利要求6所述的一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置， 其特征在于， 所 述试样挂片(10)在加工制作过程中分两类制作， 第一类试样挂片采用光滑加工工艺， 便于 模拟无损管道冲蚀磨损 工况； 第二类试样挂片采用凹坑加工工艺， 试样挂片圆心位置钻刻 形成0.5毫米深度凹坑， 便 于模拟含腐蚀坑管道冲蚀磨损工况； 所述喷射室(14)为全透明的高强度玻璃室， 便于喷射介质在块状试样(15)表面呈现冲 蚀演示试验过程， 所述块状试样(15)被试样夹持器(16)固定在喷射室(14)壁上， 块状试样权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115200976 A 2(15)中心 垂直平面分别呈一定角度； 所述块状试样(15)加工成大小为25mm ×25mm×5mm的试块， 加工好的试样先用砂纸打 磨去除加工 造成的表面凹坑、 毛刺等 缺陷， 以备 试验。 8.根据权利要求5所述的一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置， 其特征在于， 所 述式样夹持器(16)前端设置 旋转接口， 实现0 ‑90°连续可调； 所述喷嘴(13)与试样夹持器(16)之间 的角度设置为倾斜45度， 试样夹持器(16)前端采 用可旋转接口， 根据所需角度实现块状试样(15)与喷 嘴13在0‑90°可调。 9.根据权利要求5所述的一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置， 其特征在于， 所 述带孔冲蚀弯管(9)为全透明 高强度90 °玻璃弯管， 曲率半径为1.5倍弯管外径； 所述孔冲蚀弯管(9)外壁处依次排布12个直径1厘米的圆孔， 所述试样挂片(10)为直径 1厘米的圆形铁片， 由定型胶依次粘贴于带孔冲蚀弯管(9)的孔隙内， 并保证试样挂片(10) 与带孔冲蚀弯管(9)内壁平齐， 隔膜压力表(8)和所述电磁流量计(5)经采集处理系统连接 至所述计算机(2 2)， 所述采集处 理系统可控制调节试验 装置、 记录处 理试验数据。 10.根据权利要求1所述的一种可调式气液固三相流冲蚀磨损试验装置， 其特征在于， 所述数据采集模块包括电子天平(20)、 隔膜压力表(8)、 电磁流量计(5)、 成像显微镜(21)和 计算机(22)， 分别用于记录冲蚀试验模块的砂浆含水率、 流量参数、 试样失重率和表面形 貌， 所述电子天平(20)用于称重计算所述砂料含水率及试样被冲蚀前后的重量， 所述成像 显微镜(21)用于采集块状试样(15)和试样挂片(10)被冲蚀后的表 面形貌， 并可随所述表 面 形貌中表 面冲蚀磨损裂纹的长度、 宽度、 裂缝边缘宽度拉线测量， 所述计算机(22)用于接收 保存所述表面形貌图片； 所述的电子天平(20)为 LP503型电子天平称重， 精度为0.1毫克； 所述的成像显微镜(2 1)为双层机械移动式， 配1200万像素， 可拍 照录像， 并可做报表导 出， 兼带测量软件， 精度为0.0 01微米。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115200976 A 3