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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023172920
(43)【公開日】2023-12-06
(54)【発明の名称】遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置及び実験方法
(51)【国際特許分類】
G01N 3/56 20060101AFI20231129BHJP
【ＦＩ】
G01N3/56 D
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023082457
(22)【出願日】2023-05-18
(31)【優先権主張番号】202210564914.5
(32)【優先日】2022-05-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(71)【出願人】
【識別番号】507393540
【氏名又は名称】武▲漢▼大学
(74)【代理人】
【識別番号】110000729
【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】王 志遠
(72)【発明者】
【氏名】林 云発
(72)【発明者】
【氏名】銭 忠東
(72)【発明者】
【氏名】程 永光
(72)【発明者】
【氏名】李 鵬輝
(57)【要約】 （修正有）
【課題】マイクロ定量実験を行う機能を備え、土砂摩耗特性、及び摩耗特性と土砂特性、水流特性との関係を正確に反映する、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置及び実験方法を提供する。
【解決手段】主装置７、衝撃速度調整装置１２、衝撃角度調整装置１５及び温度制御装置を含み、主装置７は、循環水タンク１、遠心ポンプインペラー、パッチ装置、ミキサー４、ジェツトパイプ５及び循環水ポンプ６で構成され、循環水ポンプ６の入口の前にある給水管路１８は循環水タンク１の底部に接続され、循環水ポンプ６の出口の後ろにある出水管路２７はジェツトパイプ５に接続され、ジェツトパイプ５は、遠心ポンプインペラー上のパッチ装置に正対し、衝撃速度調整装置１２は、ジェツトパイプ５の出口における砂含有水流の速度を制御して調整するために用いられ、衝撃角度調整装置１２は、パッチに衝撃する砂含有水流の角度を調整するために用いられる。
【選択図】図１
【解決手段】主装置７、衝撃速度調整装置１２、衝撃角度調整装置１５及び温度制御装置を含み、主装置７は、循環水タンク１、遠心ポンプインペラー、パッチ装置、ミキサー４、ジェツトパイプ５及び循環水ポンプ６で構成され、循環水ポンプ６の入口の前にある給水管路１８は循環水タンク１の底部に接続され、循環水ポンプ６の出口の後ろにある出水管路２７はジェツトパイプ５に接続され、ジェツトパイプ５は、遠心ポンプインペラー上のパッチ装置に正対し、衝撃速度調整装置１２は、ジェツトパイプ５の出口における砂含有水流の速度を制御して調整するために用いられ、衝撃角度調整装置１２は、パッチに衝撃する砂含有水流の角度を調整するために用いられる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
主装置（７）、衝撃速度調整装置（１２）、衝撃角度調整装置（１５）及び温度制御装置（２０）を含み、
前記主装置は、循環水タンク（１）、遠心ポンプインペラー（２）、パッチ装置（３）、ミキサー（４）、ジェツトパイプ（５）及び循環水ポンプ（６）を含み、前記循環水タンク（１）の管路は、循環水ポンプ（６）に接続されてからジェツトパイプ（５）に接続され、前記遠心ポンプインペラー（２）は、衝撃角度調整装置（１５）によって循環水タンク（１）の内壁に接続されるとともに、ジェツトパイプ（５）の出口に対向し、前記衝撃角度調整装置（１５）は、軸方向の回転及び上下左右の移動によって遠心ポンプインペラー（２）とジェツトパイプ（５）との角度及び距離を調整し、前記パッチ装置（３）は、摩耗状況をテストするために、遠心ポンプインペラー（２）の摩耗しやすい位置に貼り合わせて固定され、
前記衝撃速度調整装置（１２）は、電磁流量計（９）、圧力計（１０）、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を含み、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）によって循環水ポンプ（６）の流量及び揚程を調整して衝撃速度を制御し、前記電磁流量計（９）は、循環水ポンプ（６）とジェツトパイプ（５）との間に設けられ、前記圧力計（１０）は、循環水ポンプ（６）の給水管及び出水管に設けられ、
前記温度制御装置（２０）は、冷却水タンク（１６）、平板溢流堰（１７）、給水管路（１８）及び排水管路（１９）を含み、冷却水タンク（１６）には、平板溢流堰（１７）及び循環水タンク（１）が設けられることを特徴とする、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置。
前記主装置は、循環水タンク（１）、遠心ポンプインペラー（２）、パッチ装置（３）、ミキサー（４）、ジェツトパイプ（５）及び循環水ポンプ（６）を含み、前記循環水タンク（１）の管路は、循環水ポンプ（６）に接続されてからジェツトパイプ（５）に接続され、前記遠心ポンプインペラー（２）は、衝撃角度調整装置（１５）によって循環水タンク（１）の内壁に接続されるとともに、ジェツトパイプ（５）の出口に対向し、前記衝撃角度調整装置（１５）は、軸方向の回転及び上下左右の移動によって遠心ポンプインペラー（２）とジェツトパイプ（５）との角度及び距離を調整し、前記パッチ装置（３）は、摩耗状況をテストするために、遠心ポンプインペラー（２）の摩耗しやすい位置に貼り合わせて固定され、
前記衝撃速度調整装置（１２）は、電磁流量計（９）、圧力計（１０）、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を含み、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）によって循環水ポンプ（６）の流量及び揚程を調整して衝撃速度を制御し、前記電磁流量計（９）は、循環水ポンプ（６）とジェツトパイプ（５）との間に設けられ、前記圧力計（１０）は、循環水ポンプ（６）の給水管及び出水管に設けられ、
前記温度制御装置（２０）は、冷却水タンク（１６）、平板溢流堰（１７）、給水管路（１８）及び排水管路（１９）を含み、冷却水タンク（１６）には、平板溢流堰（１７）及び循環水タンク（１）が設けられることを特徴とする、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置。
【請求項2】
前記循環水タンク（１）の底部は逆円錐構造であり、循環水ポンプ（６）の給水端に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記パッチ装置（３）は、押さえ板（２４）、固定ボルト（２５）及びパッチ（２６）を含み、パッチ（２６）は、押さえ板（２４）及び固定ボルト（２５）によって摩耗しやすい位置に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記ジェツトパイプ（５）の出口端は矩形開口であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
前記衝撃角度調整装置（１５）は、固定軸（１３）及び調整固定装置（１４）を含み、前記遠心ポンプインペラー（２）は、固定軸（１３）に取り付けられ、さらに調整固定装置（１４）によって循環水タンク（１）の内壁に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記調整固定装置（１４）は、固定支持台（２９）、固定支持板（３０）、固定指針（３１）、左右調整ロッド（３２）、上下調整ロッド（３３）、固定軸回転ロッド（３４）、目盛板（３５）、固定軸固定ロッド（３６）及び可動ボックス（３７）を含み、
前記固定支持台（２９）は、循環水タンク（１）の内壁に固定され、固定支持板（３０）は、固定支持台（２９）の左右両端に固定され、左右調整ロッド（３２）は、固定支持板（３０）を挿通するようにそれに螺接され且つ可動ボックス（３７）の両端を挟持して固定し、固定指針（３１）は、７字状の構造であり、固定支持台（２９）に設けられ、固定指針（３１）の横方向針棒がジェツトパイプ（５）の中心と同一高さであり、上下調整ロッド（３３）は、可動ボックス（３７）の上下層を貫通するようにそれに螺接され、固定支持台（２９）に接続されずに接触し、
前記可動ボックス（３７）内に固定軸（１３）及び固定軸回転ロッド（３４）が横方向に設けられ、前記固定軸（１３）は、可動ボックス（３７）及び目盛板（３５）を貫通するとともに、目盛板（３５）に固定して接続され、固定軸（１３）と固定軸回転ロッド（３４）は歯車により噛み合い伝動され、固定軸（１３）に固定軸固定ロッド（３６）が設けられ、
前記目盛板（３５）は、円板であり、衝撃角度目盛が設けられ、前記目盛板（３５）は固定軸（１３）と同期して回転することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
前記固定支持台（２９）は、循環水タンク（１）の内壁に固定され、固定支持板（３０）は、固定支持台（２９）の左右両端に固定され、左右調整ロッド（３２）は、固定支持板（３０）を挿通するようにそれに螺接され且つ可動ボックス（３７）の両端を挟持して固定し、固定指針（３１）は、７字状の構造であり、固定支持台（２９）に設けられ、固定指針（３１）の横方向針棒がジェツトパイプ（５）の中心と同一高さであり、上下調整ロッド（３３）は、可動ボックス（３７）の上下層を貫通するようにそれに螺接され、固定支持台（２９）に接続されずに接触し、
前記可動ボックス（３７）内に固定軸（１３）及び固定軸回転ロッド（３４）が横方向に設けられ、前記固定軸（１３）は、可動ボックス（３７）及び目盛板（３５）を貫通するとともに、目盛板（３５）に固定して接続され、固定軸（１３）と固定軸回転ロッド（３４）は歯車により噛み合い伝動され、固定軸（１３）に固定軸固定ロッド（３６）が設けられ、
前記目盛板（３５）は、円板であり、衝撃角度目盛が設けられ、前記目盛板（３５）は固定軸（１３）と同期して回転することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項7】
前記平板溢流堰（１７）は、冷却水タンク（１６）を冷却溝（３８）とオーバーフロー溝（３９）に分け隔て、平板溢流堰（１７）の頂部は、冷却水タンク（１６）の頂部よりも低く、循環水タンクは、冷却溝（３８）内に設けられ、冷却水タンク（１６）には、２つの給水口付きの給水管路（１８）及び３つの出水口付きの排水管路（１９）が設けられ、給水口は、冷却水タンク（１６）の冷却溝（３８）の下部に設けられ、前記排水管路（１９）は、第１オーバーフロー溝排水管路（４２）、第２オーバーフロー溝排水管路（４３）及び冷却溝排水管路（４４）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項8】
（１）実験装置を洗浄するステップと、
（２）衝撃角度及び距離を調整し、衝撃角度調整装置（１５）によってパッチ装置（３）を被検角度及び距離に位置させるステップと、
（３）衝撃速度を調整し、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を調整することにより、電磁流量計（９）及び圧力計（１０）を、実験の目標衝撃値にするステップと、
（４）温度制御装置（２０）をオンにし、循環水タンクの温度を制御するステップと、
（５）ミキサー（４）をオンにし、土砂の濃度が目標濃度になるように実験用土砂を添加するステップと、
（６）実験プロセスを記録し、電磁流量計（９）、圧力計（１０）の示度及び循環水ポンプ（６）の回転数を間欠的に記録し、各値が実験中に変化しないように保証するステップと、
（７）実験終了後、実験装置をオフにするステップと、
（８）パッチ（２６）を特徴づけ、パッチ（２６）を洗浄、乾燥及び冷却した後、パッチ（２６）を称量してそのマイクロ形態を観察するステップと、
（９）パッチ（２６）を再度取り付けて実験を行い、パッチ（２６）を同一位置に再度固定し、累計時間の摩耗実験を完了するまで、引き続き次の同じ時間の実験を行うステップと、を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置を使用して土砂摩耗実験を行う方法。
（２）衝撃角度及び距離を調整し、衝撃角度調整装置（１５）によってパッチ装置（３）を被検角度及び距離に位置させるステップと、
（３）衝撃速度を調整し、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を調整することにより、電磁流量計（９）及び圧力計（１０）を、実験の目標衝撃値にするステップと、
（４）温度制御装置（２０）をオンにし、循環水タンクの温度を制御するステップと、
（５）ミキサー（４）をオンにし、土砂の濃度が目標濃度になるように実験用土砂を添加するステップと、
（６）実験プロセスを記録し、電磁流量計（９）、圧力計（１０）の示度及び循環水ポンプ（６）の回転数を間欠的に記録し、各値が実験中に変化しないように保証するステップと、
（７）実験終了後、実験装置をオフにするステップと、
（８）パッチ（２６）を特徴づけ、パッチ（２６）を洗浄、乾燥及び冷却した後、パッチ（２６）を称量してそのマイクロ形態を観察するステップと、
（９）パッチ（２６）を再度取り付けて実験を行い、パッチ（２６）を同一位置に再度固定し、累計時間の摩耗実験を完了するまで、引き続き次の同じ時間の実験を行うステップと、を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置を使用して土砂摩耗実験を行う方法。
【請求項9】
前記ステップ（８）において、洗浄は超音波洗浄であり、温度は６０～６５℃であり、洗浄時間は１０～１５分間であり、その後、オーブンに入れて乾燥し、温度を６５～７０℃、乾燥時間を２～２．５時間に設定することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記ステップ（８）において、前記マイクロ形態は、電界放出走査電子顕微鏡によって観察されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水力機械の土砂摩耗の技術分野に属し、主に遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置及び実験方法に関する。
【背景技術】
【0002】
二重吸込遠心ポンプは、流量が大きく、揚程が高いという特徴を有し、黄河灌漑区域での揚水灌漑に広く応用されている。黄河の砂含有量が大きいため、二重吸込遠心ポンプにおけるオーバーフロー部品に深刻な摩耗が発生し、そのうち、遠心ポンプにおけるインペラーの摩耗が特に深刻であり、その結果、二重吸込遠心ポンプの出水流量が減少し、効率が低下し、耐用年数が短縮され、振動及び騒音が生じやすく、二重吸込遠心ポンプの安全且つ安定的な作動に深刻な危害を及ぼす。二重吸込遠心ポンプインペラーの土砂摩耗規則に関する研究は、二重吸込遠心ポンプの高効率、省エネルギー、安全且つ安定した作動を向上させる上で重要な意義を持っている。現在の研究では、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験にはマクロ定性研究が多く採用され、つまり、二重吸込遠心ポンプ全体の作動過程における土砂による羽根摩耗状況を研究することにより、土砂摩耗規則を探索しているが、土砂摩耗に対するマイクロ定量研究は少ない。その理由の１つは、高精度で適切な実験装置及び実験方法が欠けることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上記技術的課題に対して、本発明の目的は、土砂特性及び水流特性による遠心ポンプインペラーの摩耗に関するマイクロ定量研究を行い、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗特性、及び摩耗特性と土砂特性、水流特性との関係並びに内在的メカニズムを正確に反映することができる、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置及び実験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明で提供される技術的解決手段は、次のとおりである。
第１側面において、本発明は、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置を提供する。
主装置（７）、衝撃速度調整装置（１２）、衝撃角度調整装置（１５）及び温度制御装置（２０）を含み、
前記主装置は、循環水タンク（１）、遠心ポンプインペラー（２）、パッチ装置（３）、ミキサー（４）、ジェツトパイプ（５）及び循環水ポンプ（６）を含み、前記循環水タンク（１）の管路は、循環水ポンプ（６）に接続されてからジェツトパイプ（５）に接続され、前記遠心ポンプインペラー（２）は、衝撃角度調整装置（１５）によって循環水タンク（１）の内壁に接続されるとともに、ジェツトパイプ（５）の出口に対向し、前記衝撃角度調整装置（１５）は、軸方向の回転及び上下左右の移動によって遠心ポンプインペラー（２）とジェツトパイプ（５）との角度及び距離を調整し、前記パッチ装置（３）は、摩耗状況をテストするために、遠心ポンプインペラー（２）の摩耗しやすい位置に貼り合わせて固定され、
前記衝撃速度調整装置（１２）は、電磁流量計（９）、圧力計（１０）、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を含み、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）によって循環水ポンプ（６）の流量及び揚程を調整して衝撃速度を制御し、前記電磁流量計（９）は、循環水ポンプ（６）とジェツトパイプ（５）との間に設けられ、前記圧力計（１０）は、循環水ポンプ（６）の給水管及び出水管に設けられ、
前記温度制御装置（２０）は、冷却水タンク（１６）、平板溢流堰（１７）、給水管路（１８）及び排水管路（１９）を含み、冷却水タンク（１６）には、平板溢流堰（１７）及び循環水タンク（１）が設けられる。
第１側面において、本発明は、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置を提供する。
主装置（７）、衝撃速度調整装置（１２）、衝撃角度調整装置（１５）及び温度制御装置（２０）を含み、
前記主装置は、循環水タンク（１）、遠心ポンプインペラー（２）、パッチ装置（３）、ミキサー（４）、ジェツトパイプ（５）及び循環水ポンプ（６）を含み、前記循環水タンク（１）の管路は、循環水ポンプ（６）に接続されてからジェツトパイプ（５）に接続され、前記遠心ポンプインペラー（２）は、衝撃角度調整装置（１５）によって循環水タンク（１）の内壁に接続されるとともに、ジェツトパイプ（５）の出口に対向し、前記衝撃角度調整装置（１５）は、軸方向の回転及び上下左右の移動によって遠心ポンプインペラー（２）とジェツトパイプ（５）との角度及び距離を調整し、前記パッチ装置（３）は、摩耗状況をテストするために、遠心ポンプインペラー（２）の摩耗しやすい位置に貼り合わせて固定され、
前記衝撃速度調整装置（１２）は、電磁流量計（９）、圧力計（１０）、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を含み、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）によって循環水ポンプ（６）の流量及び揚程を調整して衝撃速度を制御し、前記電磁流量計（９）は、循環水ポンプ（６）とジェツトパイプ（５）との間に設けられ、前記圧力計（１０）は、循環水ポンプ（６）の給水管及び出水管に設けられ、
前記温度制御装置（２０）は、冷却水タンク（１６）、平板溢流堰（１７）、給水管路（１８）及び排水管路（１９）を含み、冷却水タンク（１６）には、平板溢流堰（１７）及び循環水タンク（１）が設けられる。
【0005】
さらに、前記循環水タンク（１）は、底部が逆円錐構造であり、循環水ポンプ（６）の給水端に接続され、頂部が開放して大気に連通し、水供給管路（２１）から内部に注水し、上部開口を介して土砂を内部に加え、逆円錐体の底端は、循環水ポンプ（６）の入口の前にある給水管路（２２）に接続され、放水バルブ（２３）が設けられる。
【0006】
さらに、前記パッチ装置（３）は、押さえ板（２４）、固定ボルト（２５）及びパッチ（２６）を含み、パッチ（２６）は、押さえ板（２４）及び固定ボルト（２５）によって摩耗しやすい位置に固定される。押さえ板（２４）及びパッチ（２６）は、屈曲性を有し、パッチ（２６）は、２つの押さえ板（２４）によって水ポンプインペラーの羽根の屈曲度に合わせ、パッチ（２６）の材料は摩耗しやすい。
【0007】
さらに、前記ジェツトパイプ（５）の出口端は矩形開口である。
【0008】
さらに、前記衝撃角度調整装置（１５）は、固定軸（１３）及び調整固定装置（１４）を含み、前記遠心ポンプインペラー（２）は、固定軸（１３）に取り付けられ、さらに調整固定装置（１４）によって循環水タンク（１）の内壁に接続されている。
【0009】
さらに、前記調整固定装置（１４）は、固定支持台（２９）、固定支持板（３０）、固定指針（３１）、左右調整ロッド（３２）、上下調整ロッド（３３）、固定軸回転ロッド（３４）、目盛板（３５）、固定軸固定ロッド（３６）及び可動ボックス（３７）を含み、
前記固定支持台（２９）は、循環水タンク（１）の内壁に固定され、固定支持板（３０）は、固定支持台（２９）の左右両端に固定され、左右調整ロッド（３２）は、固定支持板（３０）を挿通するようにそれに螺接され且つ可動ボックス（３７）の両端を挟持して固定し、固定指針（３１）は、７字状の構造であり、固定支持台（２９）に設けられ、固定指針（３１）の横方向針棒がジェツトパイプ（５）の中心と同一高さであり、上下調整ロッド（３３）は、可動ボックス（３７）の上下層を貫通するようにそれに螺接され、固定支持台（２９）に接続されずに接触し、
前記可動ボックス（３７）内に固定軸（１３）及び固定軸回転ロッド（３４）が横方向に設けられ、前記固定軸（１３）は、可動ボックス（３７）及び目盛板（３５）を貫通するとともに、目盛板（３５）に固定して接続され、固定軸（１３）と固定軸回転ロッド（３４）は歯車により噛み合い伝動され、固定軸（１３）に固定軸固定ロッド（３６）が設けられ、
前記目盛板（３５）は、円板であり、衝撃角度目盛が設けられ、前記目盛板（３５）は固定軸（１３）と同期して回転する。
前記固定支持台（２９）は、循環水タンク（１）の内壁に固定され、固定支持板（３０）は、固定支持台（２９）の左右両端に固定され、左右調整ロッド（３２）は、固定支持板（３０）を挿通するようにそれに螺接され且つ可動ボックス（３７）の両端を挟持して固定し、固定指針（３１）は、７字状の構造であり、固定支持台（２９）に設けられ、固定指針（３１）の横方向針棒がジェツトパイプ（５）の中心と同一高さであり、上下調整ロッド（３３）は、可動ボックス（３７）の上下層を貫通するようにそれに螺接され、固定支持台（２９）に接続されずに接触し、
前記可動ボックス（３７）内に固定軸（１３）及び固定軸回転ロッド（３４）が横方向に設けられ、前記固定軸（１３）は、可動ボックス（３７）及び目盛板（３５）を貫通するとともに、目盛板（３５）に固定して接続され、固定軸（１３）と固定軸回転ロッド（３４）は歯車により噛み合い伝動され、固定軸（１３）に固定軸固定ロッド（３６）が設けられ、
前記目盛板（３５）は、円板であり、衝撃角度目盛が設けられ、前記目盛板（３５）は固定軸（１３）と同期して回転する。
【0010】
さらに、前記循環水ポンプ（６）の入口の前にある給水管路（２２）と出口の後ろにある出水管路（２７）にそれぞれ圧力計（１０）が設けられ、出水管路（２７）の頭部にジェツトパイプ（５）が接続され、ジェツトパイプ（５）の前にある出水管路（２７）に水出口ゲートバルブ（８）が設けられ、水出口ゲートバルブ（８）と水出口圧力計（１０）との間の長い出水管路（２７）に電磁流量計（９）が設けられ、周波数変換器（１１）は、循環水ポンプ（６）に接続されているモータ（２８）に接続される。
【0011】
さらに、前記平板溢流堰（１７）は、冷却水タンク（１６）を冷却溝（３８）とオーバーフロー溝（３９）に分け隔て、平板溢流堰（１７）の頂部は、冷却水タンク（１６）の頂部よりも低く、循環水タンクは、冷却溝（３８）内に設けられ、冷却水タンク（１６）には、２つの給水口付きの給水管路（１８）及び３つの出水口付きの排水管路（１９）が設けられ、給水口は、冷却水タンク（１６）の冷却溝（３８）の下部に設けられ、前記排水管路（１９）は、第１オーバーフロー溝排水管路（４２）、第２オーバーフロー溝排水管路（４３）及び冷却溝排水管路（４４）を含む。
【0012】
さらに、前記平板溢流堰（１７）の頂部は、冷却水タンク（１６）の頂部よりも１０～１５ｃｍ低く、前記給水管路（１８）に２つの給水口が設けられ、給水口は、オーバーフロー溝側から離れた冷却水タンク（１６）の後壁の、冷却水タンクの底部から１０～１５ｃｍ離れた位置に設けられ、給水量を制御するための第１ゲートバルブ（４０）及び第２ゲートバルブ（４１）が設けられる。前記排水管路（１９）は第１オーバーフロー溝排水管路（４２）、第２オーバーフロー溝排水管路（４３）及び冷却溝排水管路（４４）を含み、第１オーバーフロー溝排水管路（４２）及び第２オーバーフロー溝排水管路（４３）は、オーバーフロー溝（３９）の底部に設けられ、排水量を制御するための第３ゲートバルブ（４５）及び第４ゲートバルブ（４６）が設けられ、冷却溝排水管路（４４）は、冷却溝（３８）の底部に設けられ、排水量を制御するための第５ゲートバルブ（４７）が設けられる。
【0013】
第２側面において、本発明は、第１側面に記載の装置を使用して土砂摩耗実験を行う方法を提供する。前記方法は、以下のステップを含む。
（１）実験装置を洗浄する。
（２）衝撃角度を調整し、衝撃角度調整装置（１５）によってパッチ装置（３）を被検角度及び距離に位置させ、具体的には、固定軸回転ロッド（３４）、左右調整ロッド（３２）及び上下調整ロッド（３３）を調整することにより、固定指針（３１）を目盛板（３５）上の衝撃角度に対応させて、パッチ装置（３）を被検角度に位置させる。
（３）衝撃速度を調整し、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を調整することにより、電磁流量計（９）及び圧力計（１０）を、実験の目標衝撃値にするステップと、
（４）温度制御装置（２０）をオンにし、循環水タンクの温度を制御するステップと、
（５）ミキサー（４）をオンにし、土砂の濃度が目標濃度になるように実験用土砂を添加するステップと、
（６）実験プロセスを記録し、電磁流量計（９）、圧力計（１０）の示度及び循環水ポンプ（６）の回転数を間欠的に記録し、各値が実験中に変化しないように保証するステップと、
（７）実験終了後、実験装置をオフにするステップと、
（８）パッチ（２６）を特徴づけ、パッチ（２６）を洗浄、乾燥及び冷却した後、パッチ（２６）を称量してそのマイクロ形態を観察するステップと、
（９）パッチ（２６）を再度取り付けて実験を行い、パッチ（２６）を同一位置に再度固定し、累計時間の摩耗実験を完了するまで、引き続き次の同じ時間の実験を行うステップと、を含む。
（１）実験装置を洗浄する。
（２）衝撃角度を調整し、衝撃角度調整装置（１５）によってパッチ装置（３）を被検角度及び距離に位置させ、具体的には、固定軸回転ロッド（３４）、左右調整ロッド（３２）及び上下調整ロッド（３３）を調整することにより、固定指針（３１）を目盛板（３５）上の衝撃角度に対応させて、パッチ装置（３）を被検角度に位置させる。
（３）衝撃速度を調整し、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を調整することにより、電磁流量計（９）及び圧力計（１０）を、実験の目標衝撃値にするステップと、
（４）温度制御装置（２０）をオンにし、循環水タンクの温度を制御するステップと、
（５）ミキサー（４）をオンにし、土砂の濃度が目標濃度になるように実験用土砂を添加するステップと、
（６）実験プロセスを記録し、電磁流量計（９）、圧力計（１０）の示度及び循環水ポンプ（６）の回転数を間欠的に記録し、各値が実験中に変化しないように保証するステップと、
（７）実験終了後、実験装置をオフにするステップと、
（８）パッチ（２６）を特徴づけ、パッチ（２６）を洗浄、乾燥及び冷却した後、パッチ（２６）を称量してそのマイクロ形態を観察するステップと、
（９）パッチ（２６）を再度取り付けて実験を行い、パッチ（２６）を同一位置に再度固定し、累計時間の摩耗実験を完了するまで、引き続き次の同じ時間の実験を行うステップと、を含む。
【0014】
さらに、前記ステップ（８）において、洗浄は超音波洗浄であり、温度は６０～６５℃であり、洗浄時間は１０～１５分間であり、その後、オーブンに入れて乾燥し、温度を６５～７０℃、乾燥時間を２～２．５時間に設定する。
【0015】
さらに、前記ステップ（８）において、前記マイクロ形態は、電界放出走査電子顕微鏡によって観察される。
【発明の効果】
【0016】
本発明の有益な効果は以下のとおりである。
（１）本発明は、二重吸込遠心ポンプ全体作動実験の考え方から飛び出し、遠心ポンプインペラーの摩耗と土砂特性、水流特性との間の関係に関する実験を直接行い、土砂摩耗実験の周期を大幅に短縮し、実験にかかる費用を低減し、実験効率を高める。
（１）本発明は、二重吸込遠心ポンプ全体作動実験の考え方から飛び出し、遠心ポンプインペラーの摩耗と土砂特性、水流特性との間の関係に関する実験を直接行い、土砂摩耗実験の周期を大幅に短縮し、実験にかかる費用を低減し、実験効率を高める。
【0017】
（２）本発明は、二重吸込遠心ポンプインペラーの摩耗が深刻な位置に摩耗しやすく、屈曲しやすいパッチを固定することを提案し、各実験動作を完了した後、パッチを取り外して称量し、走査電子顕微鏡下で観察し、摩耗損失重量と摩耗表面の形態特徴を直観的に反映し、土砂摩耗に対するマイクロ定量研究の機能を備え、実験装置及び実験方法の構想が巧みであり、実験結果が正確である。
【0018】
（３）本発明は、衝撃速度調整装置及び衝撃角度調整装置によって衝撃速度及び衝撃角度を得ることができ、実験装置の操作が簡便である。
【0019】
（４）本発明は、異なる摩耗時間、異なる土砂粒径、異なる土砂濃度、異なる土砂形状、異なる衝撃角度、異なる衝撃速度で遠心ポンプインペラーの土砂摩耗のマイクロ定量実験を行うことができ、実験機能が強く、調整可能なパラメータが豊富である。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の正面図である。
【図2】本発明の上面図である。
【図3】本発明の側面図である。
【図4】本発明のパッチ装置の模式図である。
【図5】本発明の調整固定装置の正面図である。
【図6】本発明の調整固定装置の上面図である。
【図7】本発明の調整固定装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下において、本発明の実施例における図面を参照しながら、本発明の実施例における技術的解決手段を明確に、完全に説明し、説明される実施例は本発明の実施例の一部に過ぎず、全ての実施例ではなく、本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な労力を要することなく得られた全ての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属するものとする。
【0022】
図１～３を参照すると、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置は、主装置７、衝撃速度調整装置１２、衝撃角度調整装置１５及び温度制御装置２０を含む。
【0023】
前記主装置７は、循環水タンク１、遠心ポンプインペラー２、パッチ装置３、ミキサー４、ジェツトパイプ５及び循環水ポンプ６を含み、前記循環水タンク１の管路は、循環水ポンプ６に接続されてからジェツトパイプ５に接続され、前記遠心ポンプインペラー２は、衝撃角度調整装置１５によって循環水タンク１の内壁に接続されるとともに、ジェツトパイプ５の出口に対向し、前記衝撃角度調整装置１５は、軸方向の回転及び上下左右の移動によって遠心ポンプインペラー２とジェツトパイプ５との角度及び距離を調整し、前記パッチ装置３は、摩耗状況をテストするために、遠心ポンプインペラー２の摩耗しやすい位置に貼り合わせて固定される。
【0024】
前記衝撃速度調整装置１２は、電磁流量計９、圧力計１０、周波数変換器１１及び水出口ゲートバルブ８を含み、周波数変換器１１及び水出口ゲートバルブ８によって循環水ポンプ６の流量及び揚程を調整して衝撃速度を制御し、前記電磁流量計９は、循環水ポンプ６とジェツトパイプ５との間に設けられ、前記圧力計１０は、循環水ポンプ６の給水管及び出水管に設けられる。
【0025】
前記温度制御装置２０は、冷却水タンク１６、平板溢流堰１７、給水管路１８及び排水管路１９を含み、冷却水タンク１６には、平板溢流堰１７及び循環水タンク１が設けられる。
【0026】
好ましくは、前記循環水タンク１の底部は逆円錐構造であり、四角錐体は、長１．５ｍ、幅０．７ｍ、高０．３ｍであり、長方体は、長１．５ｍ、幅０．７ｍ、高１．１５ｍである。水供給管路２１から内部に注水し、上部開口を介して土砂を内部に加え、逆円錐体の底端は、循環水ポンプ６の入口の前にある給水管路２２に接続され、放水バルブ２３が設けられる。
【0027】
好ましくは、前記パッチ装置３は、押さえ板２４、固定ボルト２５及びパッチ２６を含み、パッチ２６は、押さえ板２４及び固定ボルト２５によって摩耗しやすい位置に固定される。前記押さえ板２４及びパッチ２６は、屈曲性を有し、パッチ２６は、２つの押さえ板２４によって水ポンプインペラーの羽根の屈曲度に合わせ、押さえ板２４及び固定ボルト２５は、パッチ２６の両辺を押さえることにより、パッチ２６を遠心ポンプインペラー２の羽根の摩耗しやすい位置に固定し、押さえ板２４及び固定ボルト２５は、好ましくはステンレス鋼の材質であり、パッチ２６は、好ましくは純粋な赤銅の材質である。
【0028】
好ましくは、前記ミキサー４は、循環水タンク１における後壁から０．５ｍ離れ、両側壁の中心から０．１ｍずれる位置に設けられる。
【0029】
好ましくは、前記ジェツトパイプ５は、円形管路に矩形管路を接続して構成され、出口端は矩形開口である。円形管路は直径が５０ｍｍであり、矩形管路は長３０ｍｍ×幅１５ｍｍであり、ジェツトパイプ５の出口は、遠心ポンプインペラー２上のパッチ２６に正対する。
【0030】
好ましくは、前記循環水ポンプ６の入口の前にある給水管路２２と出口の後ろにある出水管路２７にそれぞれ圧力計１０が設けられ、出水管路２７の頭部にジェツトパイプ５が接続され、ジェツトパイプ５の前にある出水管路２７に水出口ゲートバルブ８が設けられ、水出口ゲートバルブ８と水出口圧力計１０との間の長い出水管路２７に電磁流量計９が設けられ、周波数変換器１１は、循環水ポンプ６に接続されているモータ２８に接続される。
【0031】
前記衝撃角度調整装置１５は、固定軸１３及び調整固定装置１４を含み、前記遠心ポンプインペラー２は、固定軸１３に取り付けられ、さらに調整固定装置１４によって循環水タンク１の内壁に接続されている。
【0032】
好ましくは、前記調整固定装置１４は、固定支持台２９、固定支持板３０、固定指針３１、左右調整ロッド３２、上下調整ロッド３３、固定軸回転ロッド３４、目盛板３５、固定軸固定ロッド３６及び可動ボックス３７を含む。
前記固定支持台２９は、循環水タンク１の内壁に固定され、固定支持板３０は、固定支持台２９の左右両端に固定され、左右調整ロッド３２は、固定支持板３０を挿通するようにそれに螺接され且つ可動ボックス３７の両端を挟持して固定し、固定指針３１は、７字状の構造であり、固定支持台２９に設けられ、固定指針３１の横方向針棒がジェツトパイプ５の中心と同一高さであり、上下調整ロッド３３は、可動ボックス３７の上下層を貫通するようにそれに螺接され、前記上下調整ロッド３３は、可動ボックス３７を支持し及び上下に調整するという役割を果たし、固定支持台２９に接続されずに接触する。
前記可動ボックス３７内に固定軸回転ロッド３４及び固定軸１３が横方向に設けられ、前記固定軸１３は、可動ボックス３７及び目盛板３５を貫通するとともに、目盛板３５に固定して接続され、前記固定軸１３は、可動ボックス３７を挿通し、固定軸回転ロッド３４と歯車により噛み合い伝動され、固定軸１３に固定軸固定ロッド３６が設けられる。
前記目盛板３５は、円板であり、衝撃角度目盛が設けられ、前記目盛板３５は固定軸１３と同期して回転する。
前記固定支持台２９は、循環水タンク１の内壁に固定され、固定支持板３０は、固定支持台２９の左右両端に固定され、左右調整ロッド３２は、固定支持板３０を挿通するようにそれに螺接され且つ可動ボックス３７の両端を挟持して固定し、固定指針３１は、７字状の構造であり、固定支持台２９に設けられ、固定指針３１の横方向針棒がジェツトパイプ５の中心と同一高さであり、上下調整ロッド３３は、可動ボックス３７の上下層を貫通するようにそれに螺接され、前記上下調整ロッド３３は、可動ボックス３７を支持し及び上下に調整するという役割を果たし、固定支持台２９に接続されずに接触する。
前記可動ボックス３７内に固定軸回転ロッド３４及び固定軸１３が横方向に設けられ、前記固定軸１３は、可動ボックス３７及び目盛板３５を貫通するとともに、目盛板３５に固定して接続され、前記固定軸１３は、可動ボックス３７を挿通し、固定軸回転ロッド３４と歯車により噛み合い伝動され、固定軸１３に固定軸固定ロッド３６が設けられる。
前記目盛板３５は、円板であり、衝撃角度目盛が設けられ、前記目盛板３５は固定軸１３と同期して回転する。
【0033】
衝撃角度を調整する時、固定軸固定ロッド３６を緩め、固定軸回転ロッド３４を回転させ、歯車の伝動によって固定軸１３を駆動して回転させ、目盛板３５は固定軸１３につれて回転し、目盛板３５上の所望の衝撃角度の目盛線が固定指針３１の横方向針棒と平行になると、固定軸回転ロッド３４の回転を停止し、固定軸固定ロッド３６を締め付ける。上下調整ロッド３３を調整することにより、可動ボックス３７を上下に移動させるとともに、可動ボックス３７上の固定軸１３及び固定軸１３上の目盛板３５を上下に移動させるように駆動し、目盛板３５上の所望の衝撃角度の目盛線を固定指針３１の横方向針棒と重ね合わせる。そして左右調整ロッド３２を調整することにより、可動ボックス３７を左右に移動させるとともに、可動ボックス３７上の固定軸１３及び固定軸１３上の目盛板３５を左右に移動させるように駆動し、目盛板３５上の所望の衝撃角度の目盛線の開始点を固定指針３１の横方向針棒の頂点と重ね合わせ、衝撃距離を変化させずに衝撃角度を調整して変更するという効果を達成する。これにより、衝撃角度の調整を完了する。
【0034】
好ましくは、前記平板溢流堰１７は、冷却水タンク１６を冷却溝３８とオーバーフロー溝３９に分け隔て、平板溢流堰１７の頂部は、冷却水タンク１６の頂部よりも低く、循環水タンク１は、冷却溝３８内に設けられ、冷却水タンク１６には、２つの給水口付きの給水管路１８及び３つの出水口付きの排水管路１９が設けられ、給水口は、冷却水タンク１６の冷却溝３８の下部に設けられ、前記排水管路１９は、第１オーバーフロー溝排水管路４２、第２オーバーフロー溝排水管路４３及び冷却溝排水管路４４を含む。
【0035】
好ましくは、前記冷却水タンク１６は、循環水タンク１の外を取り囲み、冷却水タンク１６は、長１．８８ｍ、幅１．００ｍ、高１．３５ｍであり、給水管路１８を介して給水し、排水管路１９を介して排水する。前記平板溢流堰１７は、冷却水タンク１６を冷却溝３８とオーバーフロー溝３９に分け隔て、平板溢流堰１７は高１．２５ｍである。前記給水管路１８に２つの給水口が設けられ、給水口は、オーバーフロー溝側から離れた冷却水タンク１６の後壁の、冷却水タンクの底部から１２ｃｍ離れた位置に設けられ、給水量を制御するための第１ゲートバルブ４０及び第２ゲートバルブ４１が設けられる。前記排水管路１９は、第１オーバーフロー溝排水管路４２、第２オーバーフロー溝排水管路４３及び冷却溝排水管路４４を含み、第１オーバーフロー溝排水管路４２及び第２オーバーフロー溝排水管路４３は、オーバーフロー溝３９の底部に設けられ、排水量を制御するための第３ゲートバルブ４５及び第４ゲートバルブ４６が設けられ、冷却溝排水管路４４は、冷却溝３８の底部に設けられ、排水量を制御するための第５ゲートバルブ４７が設けられる。
【0036】
遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験方法は次のステップＳ１～Ｓ１２を含む。
Ｓ１において、実験装置を洗浄し、水供給管路２１を開放して、実験水位になるまで清水を循環水タンク１内に注入し、循環水ポンプ６をオンにし、清水による循環水タンク１、循環水ポンプ６及び管路の洗浄を実現し、５分間後、循環水ポンプ６をオフにし、循環水タンク１の底端にある放水ゲート２３を開放し、洗浄水を完全に排出し、このように３回繰り返して実験装置の洗浄を完了する。
Ｓ１において、実験装置を洗浄し、水供給管路２１を開放して、実験水位になるまで清水を循環水タンク１内に注入し、循環水ポンプ６をオンにし、清水による循環水タンク１、循環水ポンプ６及び管路の洗浄を実現し、５分間後、循環水ポンプ６をオフにし、循環水タンク１の底端にある放水ゲート２３を開放し、洗浄水を完全に排出し、このように３回繰り返して実験装置の洗浄を完了する。
【0037】
Ｓ２において、実験パッチ２６を取り付け、パッチ装置３にパッチ２６を取り付け、押さえ板２４及び固定ボルト２５を用いてパッチ２６を堅牢に固定する。
【0038】
Ｓ３において、衝撃角度を調整し、固定軸回転ロッド３４、左右調整ロッド３２及び上下調整ロッド３３を調整することにより、固定指針３１を目盛板３５上の衝撃角度に対応させ、固定軸固定ロッド３６を締め付け、衝撃角度を、実験の目標衝撃角度に調整することを完了する。
【0039】
Ｓ４において、衝撃速度を調整し、水供給管路２１を開放して、実験水位になるまで清水を循環水タンク１に注入し、循環水ポンプ６をオンにし、周波数変換器１１及び水出口ゲートバルブ８を調整し、電磁流量計９及び圧力計１０に目標値を表示させ、実験の目標衝撃速度にする。
【0040】
Ｓ５において、温度制御装置２０をオンにし、外部給水を循環水タンク１の外層の冷却溝３８内に搬送することで、外部給水は、冷却溝３８の下端から進入し、循環水タンク１の外壁の周囲で循環水の熱を吸収してから、平板溢流堰１７の上端からオーバーフロー溝３９に溢れ、第１オーバーフロー溝排水管路４２及び第２オーバーフロー溝排水管路４３から排出される。
【0041】
Ｓ６において、ミキサー４をオンにし、砂添加前の水を撹拌し、砂添加過程及び砂添加後の水流と土砂との十分な混合を実現する。
【0042】
Ｓ７において、実験用土砂を添加し、循環水タンク１の上部で実験用の目標土砂を、土砂の濃度が目標濃度になるように添加する。
【0043】
Ｓ８において、実験過程を記録し、１ｈおきに電磁流量計９、圧力計１０の示度及び循環水ポンプ６の回転数を記録し、各値が実験過程で変化しないように保証する。
【0044】
Ｓ９において、実験装置をオフにし、実験時間が要件を満たすと、循環水ポンプ６、ミキサー４、第１ゲートバルブ４０及び第２ゲートバルブ４１、第３ゲートバルブ４５及び第４ゲートバルブ４６を順にオフにする。
【0045】
Ｓ１０において、実験パッチ２６を処理し、パッチ２６を取り外し、超音波洗浄器に入れて洗浄し、温度を６０℃、洗浄時間を１０分間に設定し、その後、オーブンに入れて乾燥し、温度を６５℃、乾燥時間を２時間に設定し、乾燥が完了した後、冷却するまでパッチ２６を放置し、パッチ２６を称量して形態測定を行う。
【0046】
Ｓ１１において、パッチ２６を再度取り付けて実験を行い、称量及び観察が終了した後のパッチ２６を再度押さえ板２４及び固定ボルト２５によって同一位置に固定し、引き続き２番目の同じ時間の実験を行い、累計時間の摩耗実験を完了するまで続く。
【0047】
Ｓ１２において、一連の実験が全て完了した後、Ｓ９を押して実験装置をオフにし、放水バルブ２３をオンにして循環水タンク１内の砂含有水を排出し、第５ゲートバルブ４７をオンにして冷却溝内の水を排出し、第３ゲートバルブ４５及び第４ゲートバルブ４６をオンにしてオーバーフロー溝内の水を排出する。
【0048】
以上は本発明の好ましい具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲はそれらに限定されない。当業者が本発明に開示されている技術範囲内に行った修正、同等な置換、及び改良等は、全て発明の保護範囲に含まれるものとする。
【0049】
（符号の説明）
循環水タンク１、遠心ポンプインペラー２、パッチ装置３、ミキサー４、ジェツトパイプ５、循環水ポンプ６、主装置７、水出口ゲートバルブ８、電磁流量計９、圧力計１０、周波数変換器１１、衝撃速度調整装置１２、固定軸１３、調整固定装置１４、衝撃角度調整装置１５、冷却水タンク１６、平板溢流堰１７、給水管路１８、排水管路１９、温度制御装置２０、水供給管路２１、給水管路２２、放水バルブ２３、押さえ板２４、固定ボルト２５、パッチ２６、出水管路２７、モータ２８、固定支持台２９、固定支持板３０、固定指針３１、左右調整ロッド３２、上下調整ロッド３３、固定軸回転ロッド３４、目盛板３５、固定軸固定ロッド３６、可動ボックス３７、冷却溝３８、オーバーフロー溝３９、第１ゲートバルブ４０、第２ゲートバルブ４１、第１オーバーフロー溝排水管路４２、第２オーバーフロー溝排水管路４３、冷却溝排水管路４４、第３ゲートバルブ４５、第４ゲートバルブ４６、第５ゲートバルブ４７。
循環水タンク１、遠心ポンプインペラー２、パッチ装置３、ミキサー４、ジェツトパイプ５、循環水ポンプ６、主装置７、水出口ゲートバルブ８、電磁流量計９、圧力計１０、周波数変換器１１、衝撃速度調整装置１２、固定軸１３、調整固定装置１４、衝撃角度調整装置１５、冷却水タンク１６、平板溢流堰１７、給水管路１８、排水管路１９、温度制御装置２０、水供給管路２１、給水管路２２、放水バルブ２３、押さえ板２４、固定ボルト２５、パッチ２６、出水管路２７、モータ２８、固定支持台２９、固定支持板３０、固定指針３１、左右調整ロッド３２、上下調整ロッド３３、固定軸回転ロッド３４、目盛板３５、固定軸固定ロッド３６、可動ボックス３７、冷却溝３８、オーバーフロー溝３９、第１ゲートバルブ４０、第２ゲートバルブ４１、第１オーバーフロー溝排水管路４２、第２オーバーフロー溝排水管路４３、冷却溝排水管路４４、第３ゲートバルブ４５、第４ゲートバルブ４６、第５ゲートバルブ４７。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【手続補正書】
【提出日】2023-11-22
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水力機械の土砂摩耗の技術分野に属し、主に遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置及び実験方法に関する。
【背景技術】
【0002】
二重吸込遠心ポンプは、流量が大きく、揚程が高いという特徴を有し、黄河灌漑区域での揚水灌漑に広く応用されている。黄河の砂含有量が大きいため、二重吸込遠心ポンプにおけるオーバーフロー部品に深刻な摩耗が発生し、そのうち、遠心ポンプにおけるインペラーの摩耗が特に深刻であり、その結果、二重吸込遠心ポンプの出水流量が減少し、効率が低下し、耐用年数が短縮され、振動及び騒音が生じやすく、二重吸込遠心ポンプの安全且つ安定的な作動に深刻な危害を及ぼす。二重吸込遠心ポンプインペラーの土砂摩耗規則に関する研究は、二重吸込遠心ポンプの高効率、省エネルギー、安全且つ安定した作動を向上させる上で重要な意義を持っている。現在の研究では、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験にはマクロ定性研究が多く採用され、つまり、二重吸込遠心ポンプ全体の作動過程における土砂による羽根摩耗状況を研究することにより、土砂摩耗規則を探索しているが、土砂摩耗に対するマイクロ定量研究は少ない。その理由の１つは、高精度で適切な実験装置及び実験方法が欠けることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上記技術的課題に対して、本発明の目的は、土砂特性及び水流特性による遠心ポンプインペラーの摩耗に関するマイクロ定量研究を行い、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗特性、及び摩耗特性と土砂特性、水流特性との関係並びに内在的メカニズムを正確に反映することができる、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置及び実験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明で提供される技術的解決手段は、次のとおりである。
第１側面において、本発明は、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置を提供する。
主装置（７）、衝撃速度調整装置（１２）、衝撃角度調整装置（１５）及び温度制御装置（２０）を含み、
前記主装置は、循環水タンク（１）、遠心ポンプインペラー（２）、パッチ装置（３）、ミキサー（４）、ジェットパイプ（５）及び循環水ポンプ（６）を含み、前記循環水タンク（１）の管路は、循環水ポンプ（６）に接続されてからジェットパイプ（５）に接続され、前記遠心ポンプインペラー（２）は、衝撃角度調整装置（１５）によって循環水タンク（１）の内壁に接続されるとともに、ジェットパイプ（５）の出口に対向し、前記衝撃角度調整装置（１５）は、軸方向の回転及び上下左右の移動によって遠心ポンプインペラー（２）とジェットパイプ（５）との角度及び距離を調整し、前記パッチ装置（３）は、摩耗状況をテストするために、遠心ポンプインペラー（２）の摩耗しやすい位置に貼り合わせて固定され、
前記衝撃速度調整装置（１２）は、電磁流量計（９）、圧力計（１０）、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を含み、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）によって循環水ポンプ（６）の流量及び揚程を調整して衝撃速度を制御し、前記電磁流量計（９）は、循環水ポンプ（６）とジェットパイプ（５）との間に設けられ、前記圧力計（１０）は、循環水ポンプ（６）の給水管及び出水管に設けられ、
前記温度制御装置（２０）は、冷却水タンク（１６）、平板溢流堰（１７）、給水管路（１８）及び排水管路（１９）を含み、冷却水タンク（１６）には、平板溢流堰（１７）及び循環水タンク（１）が設けられる。
第１側面において、本発明は、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置を提供する。
主装置（７）、衝撃速度調整装置（１２）、衝撃角度調整装置（１５）及び温度制御装置（２０）を含み、
前記主装置は、循環水タンク（１）、遠心ポンプインペラー（２）、パッチ装置（３）、ミキサー（４）、ジェットパイプ（５）及び循環水ポンプ（６）を含み、前記循環水タンク（１）の管路は、循環水ポンプ（６）に接続されてからジェットパイプ（５）に接続され、前記遠心ポンプインペラー（２）は、衝撃角度調整装置（１５）によって循環水タンク（１）の内壁に接続されるとともに、ジェットパイプ（５）の出口に対向し、前記衝撃角度調整装置（１５）は、軸方向の回転及び上下左右の移動によって遠心ポンプインペラー（２）とジェットパイプ（５）との角度及び距離を調整し、前記パッチ装置（３）は、摩耗状況をテストするために、遠心ポンプインペラー（２）の摩耗しやすい位置に貼り合わせて固定され、
前記衝撃速度調整装置（１２）は、電磁流量計（９）、圧力計（１０）、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を含み、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）によって循環水ポンプ（６）の流量及び揚程を調整して衝撃速度を制御し、前記電磁流量計（９）は、循環水ポンプ（６）とジェットパイプ（５）との間に設けられ、前記圧力計（１０）は、循環水ポンプ（６）の給水管及び出水管に設けられ、
前記温度制御装置（２０）は、冷却水タンク（１６）、平板溢流堰（１７）、給水管路（１８）及び排水管路（１９）を含み、冷却水タンク（１６）には、平板溢流堰（１７）及び循環水タンク（１）が設けられる。
【0005】
さらに、前記循環水タンク（１）は、底部が逆円錐構造であり、循環水ポンプ（６）の給水端に接続され、頂部が開放して大気に連通し、水供給管路（２１）から内部に注水し、上部開口を介して土砂を内部に加え、逆円錐体の底端は、循環水ポンプ（６）の入口の前にある給水管路（２２）に接続され、放水バルブ（２３）が設けられる。
【0006】
さらに、前記パッチ装置（３）は、押さえ板（２４）、固定ボルト（２５）及びパッチ（２６）を含み、パッチ（２６）は、押さえ板（２４）及び固定ボルト（２５）によって摩耗しやすい位置に固定される。押さえ板（２４）及びパッチ（２６）は、屈曲性を有し、パッチ（２６）は、２つの押さえ板（２４）によって水ポンプインペラーの羽根の屈曲度に合わせ、パッチ（２６）の材料は摩耗しやすい。
【0007】
さらに、前記ジェットパイプ（５）の出口端は矩形開口である。
【0008】
さらに、前記衝撃角度調整装置（１５）は、固定軸（１３）及び調整固定装置（１４）を含み、前記遠心ポンプインペラー（２）は、固定軸（１３）に取り付けられ、さらに調整固定装置（１４）によって循環水タンク（１）の内壁に接続されている。
【0009】
さらに、前記調整固定装置（１４）は、固定支持台（２９）、固定支持板（３０）、固定指針（３１）、左右調整ロッド（３２）、上下調整ロッド（３３）、固定軸回転ロッド（３４）、目盛板（３５）、固定軸固定ロッド（３６）及び可動ボックス（３７）を含み、
前記固定支持台（２９）は、循環水タンク（１）の内壁に固定され、固定支持板（３０）は、固定支持台（２９）の左右両端に固定され、左右調整ロッド（３２）は、固定支持板（３０）を挿通するようにそれに螺接され且つ可動ボックス（３７）の両端を挟持して固定し、固定指針（３１）は、７字状の構造であり、固定支持台（２９）に設けられ、固定指針（３１）の横方向針棒がジェットパイプ（５）の中心と同一高さであり、上下調整ロッド（３３）は、可動ボックス（３７）の上下層を貫通するようにそれに螺接され、固定支持台（２９）に接続されずに接触し、
前記可動ボックス（３７）内に固定軸（１３）及び固定軸回転ロッド（３４）が横方向に設けられ、前記固定軸（１３）は、可動ボックス（３７）及び目盛板（３５）を貫通するとともに、目盛板（３５）に固定して接続され、固定軸（１３）と固定軸回転ロッド（３４）は歯車により噛み合い伝動され、固定軸（１３）に固定軸固定ロッド（３６）が設けられ、
前記目盛板（３５）は、円板であり、衝撃角度目盛が設けられ、前記目盛板（３５）は固定軸（１３）と同期して回転する。
前記固定支持台（２９）は、循環水タンク（１）の内壁に固定され、固定支持板（３０）は、固定支持台（２９）の左右両端に固定され、左右調整ロッド（３２）は、固定支持板（３０）を挿通するようにそれに螺接され且つ可動ボックス（３７）の両端を挟持して固定し、固定指針（３１）は、７字状の構造であり、固定支持台（２９）に設けられ、固定指針（３１）の横方向針棒がジェットパイプ（５）の中心と同一高さであり、上下調整ロッド（３３）は、可動ボックス（３７）の上下層を貫通するようにそれに螺接され、固定支持台（２９）に接続されずに接触し、
前記可動ボックス（３７）内に固定軸（１３）及び固定軸回転ロッド（３４）が横方向に設けられ、前記固定軸（１３）は、可動ボックス（３７）及び目盛板（３５）を貫通するとともに、目盛板（３５）に固定して接続され、固定軸（１３）と固定軸回転ロッド（３４）は歯車により噛み合い伝動され、固定軸（１３）に固定軸固定ロッド（３６）が設けられ、
前記目盛板（３５）は、円板であり、衝撃角度目盛が設けられ、前記目盛板（３５）は固定軸（１３）と同期して回転する。
【0010】
さらに、前記循環水ポンプ（６）の入口の前にある給水管路（２２）と出口の後ろにある出水管路（２７）にそれぞれ圧力計（１０）が設けられ、出水管路（２７）の頭部にジェットパイプ（５）が接続され、ジェットパイプ（５）の前にある出水管路（２７）に水出口ゲートバルブ（８）が設けられ、水出口ゲートバルブ（８）と水出口圧力計（１０）との間の長い出水管路（２７）に電磁流量計（９）が設けられ、周波数変換器（１１）は、循環水ポンプ（６）に接続されているモータ（２８）に接続される。
【0011】
さらに、前記平板溢流堰（１７）は、冷却水タンク（１６）を冷却溝（３８）とオーバーフロー溝（３９）に分け隔て、平板溢流堰（１７）の頂部は、冷却水タンク（１６）の頂部よりも低く、循環水タンクは、冷却溝（３８）内に設けられ、冷却水タンク（１６）には、２つの給水口付きの給水管路（１８）及び３つの出水口付きの排水管路（１９）が設けられ、給水口は、冷却水タンク（１６）の冷却溝（３８）の下部に設けられ、前記排水管路（１９）は、第１オーバーフロー溝排水管路（４２）、第２オーバーフロー溝排水管路（４３）及び冷却溝排水管路（４４）を含む。
【0012】
さらに、前記平板溢流堰（１７）の頂部は、冷却水タンク（１６）の頂部よりも１０～１５ｃｍ低く、前記給水管路（１８）に２つの給水口が設けられ、給水口は、オーバーフロー溝側から離れた冷却水タンク（１６）の後壁の、冷却水タンクの底部から１０～１５ｃｍ離れた位置に設けられ、給水量を制御するための第１ゲートバルブ（４０）及び第２ゲートバルブ（４１）が設けられる。前記排水管路（１９）は第１オーバーフロー溝排水管路（４２）、第２オーバーフロー溝排水管路（４３）及び冷却溝排水管路（４４）を含み、第１オーバーフロー溝排水管路（４２）及び第２オーバーフロー溝排水管路（４３）は、オーバーフロー溝（３９）の底部に設けられ、排水量を制御するための第３ゲートバルブ（４５）及び第４ゲートバルブ（４６）が設けられ、冷却溝排水管路（４４）は、冷却溝（３８）の底部に設けられ、排水量を制御するための第５ゲートバルブ（４７）が設けられる。
【0013】
第２側面において、本発明は、第１側面に記載の装置を使用して土砂摩耗実験を行う方法を提供する。前記方法は、以下のステップを含む。
（１）実験装置を洗浄する。
（２）衝撃角度を調整し、衝撃角度調整装置（１５）によってパッチ装置（３）を被検角度及び距離に位置させ、具体的には、固定軸回転ロッド（３４）、左右調整ロッド（３２）及び上下調整ロッド（３３）を調整することにより、固定指針（３１）を目盛板（３５）上の衝撃角度に対応させて、パッチ装置（３）を被検角度に位置させる。
（３）衝撃速度を調整し、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を調整することにより、電磁流量計（９）及び圧力計（１０）を、実験の目標衝撃値にするステップと、
（４）温度制御装置（２０）をオンにし、循環水タンクの温度を制御するステップと、
（５）ミキサー（４）をオンにし、土砂の濃度が目標濃度になるように実験用土砂を添加するステップと、
（６）実験プロセスを記録し、電磁流量計（９）、圧力計（１０）の示度及び循環水ポンプ（６）の回転数を間欠的に記録し、各値が実験中に変化しないように保証するステップと、
（７）実験終了後、実験装置をオフにするステップと、
（８）パッチ（２６）を特徴づけ、パッチ（２６）を洗浄、乾燥及び冷却した後、パッチ（２６）を称量してそのマイクロ形態を観察するステップと、
（９）パッチ（２６）を再度取り付けて実験を行い、パッチ（２６）を同一位置に再度固定し、累計時間の摩耗実験を完了するまで、引き続き次の同じ時間の実験を行うステップと、を含む。
（１）実験装置を洗浄する。
（２）衝撃角度を調整し、衝撃角度調整装置（１５）によってパッチ装置（３）を被検角度及び距離に位置させ、具体的には、固定軸回転ロッド（３４）、左右調整ロッド（３２）及び上下調整ロッド（３３）を調整することにより、固定指針（３１）を目盛板（３５）上の衝撃角度に対応させて、パッチ装置（３）を被検角度に位置させる。
（３）衝撃速度を調整し、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を調整することにより、電磁流量計（９）及び圧力計（１０）を、実験の目標衝撃値にするステップと、
（４）温度制御装置（２０）をオンにし、循環水タンクの温度を制御するステップと、
（５）ミキサー（４）をオンにし、土砂の濃度が目標濃度になるように実験用土砂を添加するステップと、
（６）実験プロセスを記録し、電磁流量計（９）、圧力計（１０）の示度及び循環水ポンプ（６）の回転数を間欠的に記録し、各値が実験中に変化しないように保証するステップと、
（７）実験終了後、実験装置をオフにするステップと、
（８）パッチ（２６）を特徴づけ、パッチ（２６）を洗浄、乾燥及び冷却した後、パッチ（２６）を称量してそのマイクロ形態を観察するステップと、
（９）パッチ（２６）を再度取り付けて実験を行い、パッチ（２６）を同一位置に再度固定し、累計時間の摩耗実験を完了するまで、引き続き次の同じ時間の実験を行うステップと、を含む。
【0014】
さらに、前記ステップ（８）において、洗浄は超音波洗浄であり、温度は６０～６５℃であり、洗浄時間は１０～１５分間であり、その後、オーブンに入れて乾燥し、温度を６５～７０℃、乾燥時間を２～２．５時間に設定する。
【0015】
さらに、前記ステップ（８）において、前記マイクロ形態は、電界放出走査電子顕微鏡によって観察される。
【発明の効果】
【0016】
本発明の有益な効果は以下のとおりである。
（１）本発明は、二重吸込遠心ポンプ全体作動実験の考え方から飛び出し、遠心ポンプインペラーの摩耗と土砂特性、水流特性との間の関係に関する実験を直接行い、土砂摩耗実験の周期を大幅に短縮し、実験にかかる費用を低減し、実験効率を高める。
（１）本発明は、二重吸込遠心ポンプ全体作動実験の考え方から飛び出し、遠心ポンプインペラーの摩耗と土砂特性、水流特性との間の関係に関する実験を直接行い、土砂摩耗実験の周期を大幅に短縮し、実験にかかる費用を低減し、実験効率を高める。
【0017】
（２）本発明は、二重吸込遠心ポンプインペラーの摩耗が深刻な位置に摩耗しやすく、屈曲しやすいパッチを固定することを提案し、各実験動作を完了した後、パッチを取り外して称量し、走査電子顕微鏡下で観察し、摩耗損失重量と摩耗表面の形態特徴を直観的に反映し、土砂摩耗に対するマイクロ定量研究の機能を備え、実験装置及び実験方法の構想が巧みであり、実験結果が正確である。
【0018】
（３）本発明は、衝撃速度調整装置及び衝撃角度調整装置によって衝撃速度及び衝撃角度を得ることができ、実験装置の操作が簡便である。
【0019】
（４）本発明は、異なる摩耗時間、異なる土砂粒径、異なる土砂濃度、異なる土砂形状、異なる衝撃角度、異なる衝撃速度で遠心ポンプインペラーの土砂摩耗のマイクロ定量実験を行うことができ、実験機能が強く、調整可能なパラメータが豊富である。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】本発明の正面図である。
【図2】本発明の上面図である。
【図3】本発明の側面図である。
【図4】本発明のパッチ装置の模式図である。
【図5】本発明の調整固定装置の正面図である。
【図6】本発明の調整固定装置の上面図である。
【図7】本発明の調整固定装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
以下において、本発明の実施例における図面を参照しながら、本発明の実施例における技術的解決手段を明確に、完全に説明し、説明される実施例は本発明の実施例の一部に過ぎず、全ての実施例ではなく、本発明における実施例に基づき、当業者が創造的な労力を要することなく得られた全ての他の実施例は、いずれも本発明の保護範囲に属するものとする。
【0022】
図１～３を参照すると、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置は、主装置７、衝撃速度調整装置１２、衝撃角度調整装置１５及び温度制御装置２０を含む。
【0023】
前記主装置７は、循環水タンク１、遠心ポンプインペラー２、パッチ装置３、ミキサー４、ジェットパイプ５及び循環水ポンプ６を含み、前記循環水タンク１の管路は、循環水ポンプ６に接続されてからジェットパイプ５に接続され、前記遠心ポンプインペラー２は、衝撃角度調整装置１５によって循環水タンク１の内壁に接続されるとともに、ジェットパイプ５の出口に対向し、前記衝撃角度調整装置１５は、軸方向の回転及び上下左右の移動によって遠心ポンプインペラー２とジェットパイプ５との角度及び距離を調整し、前記パッチ装置３は、摩耗状況をテストするために、遠心ポンプインペラー２の摩耗しやすい位置に貼り合わせて固定される。
【0024】
前記衝撃速度調整装置１２は、電磁流量計９、圧力計１０、周波数変換器１１及び水出口ゲートバルブ８を含み、周波数変換器１１及び水出口ゲートバルブ８によって循環水ポンプ６の流量及び揚程を調整して衝撃速度を制御し、前記電磁流量計９は、循環水ポンプ６とジェットパイプ５との間に設けられ、前記圧力計１０は、循環水ポンプ６の給水管及び出水管に設けられる。
【0025】
前記温度制御装置２０は、冷却水タンク１６、平板溢流堰１７、給水管路１８及び排水管路１９を含み、冷却水タンク１６には、平板溢流堰１７及び循環水タンク１が設けられる。
【0026】
好ましくは、前記循環水タンク１の底部は逆円錐構造であり、四角錐体は、長１．５ｍ、幅０．７ｍ、高０．３ｍであり、長方体は、長１．５ｍ、幅０．７ｍ、高１．１５ｍである。水供給管路２１から内部に注水し、上部開口を介して土砂を内部に加え、逆円錐体の底端は、循環水ポンプ６の入口の前にある給水管路２２に接続され、放水バルブ２３が設けられる。
【0027】
好ましくは、前記パッチ装置３は、押さえ板２４、固定ボルト２５及びパッチ２６を含み、パッチ２６は、押さえ板２４及び固定ボルト２５によって摩耗しやすい位置に固定される。前記押さえ板２４及びパッチ２６は、屈曲性を有し、パッチ２６は、２つの押さえ板２４によって水ポンプインペラーの羽根の屈曲度に合わせ、押さえ板２４及び固定ボルト２５は、パッチ２６の両辺を押さえることにより、パッチ２６を遠心ポンプインペラー２の羽根の摩耗しやすい位置に固定し、押さえ板２４及び固定ボルト２５は、好ましくはステンレス鋼の材質であり、パッチ２６は、好ましくは純粋な赤銅の材質である。
【0028】
好ましくは、前記ミキサー４は、循環水タンク１における後壁から０．５ｍ離れ、両側壁の中心から０．１ｍずれる位置に設けられる。
【0029】
好ましくは、前記ジェットパイプ５は、円形管路に矩形管路を接続して構成され、出口端は矩形開口である。円形管路は直径が５０ｍｍであり、矩形管路は長３０ｍｍ×幅１５ｍｍであり、ジェットパイプ５の出口は、遠心ポンプインペラー２上のパッチ２６に正対する。
【0030】
好ましくは、前記循環水ポンプ６の入口の前にある給水管路２２と出口の後ろにある出水管路２７にそれぞれ圧力計１０が設けられ、出水管路２７の頭部にジェットパイプ５が接続され、ジェットパイプ５の前にある出水管路２７に水出口ゲートバルブ８が設けられ、水出口ゲートバルブ８と水出口圧力計１０との間の長い出水管路２７に電磁流量計９が設けられ、周波数変換器１１は、循環水ポンプ６に接続されているモータ２８に接続される。
【0031】
前記衝撃角度調整装置１５は、固定軸１３及び調整固定装置１４を含み、前記遠心ポンプインペラー２は、固定軸１３に取り付けられ、さらに調整固定装置１４によって循環水タンク１の内壁に接続されている。
【0032】
好ましくは、前記調整固定装置１４は、固定支持台２９、固定支持板３０、固定指針３１、左右調整ロッド３２、上下調整ロッド３３、固定軸回転ロッド３４、目盛板３５、固定軸固定ロッド３６及び可動ボックス３７を含む。前記固定支持台２９は、循環水タンク１の内壁に固定され、固定支持板３０は、固定支持台２９の左右両端に固定され、左右調整ロッド３２は、固定支持板３０を挿通するようにそれに螺接され且つ可動ボックス３７の両端を挟持して固定し、固定指針３１は、７字状の構造であり、固定支持台２９に設けられ、固定指針３１の横方向針棒がジェットパイプ５の中心と同一高さであり、上下調整ロッド３３は、可動ボックス３７の上下層を貫通するようにそれに螺接され、前記上下調整ロッド３３は、可動ボックス３７を支持し及び上下に調整するという役割を果たし、固定支持台２９に接続されずに接触する。前記可動ボックス３７内に固定軸回転ロッド３４及び固定軸１３が横方向に設けられ、前記固定軸１３は、可動ボックス３７及び目盛板３５を貫通するとともに、目盛板３５に固定して接続され、前記固定軸１３は、可動ボックス３７を挿通し、固定軸回転ロッド３４と歯車により噛み合い伝動され、固定軸１３に固定軸固定ロッド３６が設けられる。前記目盛板３５は、円板であり、衝撃角度目盛が設けられ、前記目盛板３５は固定軸１３と同期して回転する。
【0033】
衝撃角度を調整する時、固定軸固定ロッド３６を緩め、固定軸回転ロッド３４を回転させ、歯車の伝動によって固定軸１３を駆動して回転させ、目盛板３５は固定軸１３につれて回転し、目盛板３５上の所望の衝撃角度の目盛線が固定指針３１の横方向針棒と平行になると、固定軸回転ロッド３４の回転を停止し、固定軸固定ロッド３６を締め付ける。上下調整ロッド３３を調整することにより、可動ボックス３７を上下に移動させるとともに、可動ボックス３７上の固定軸１３及び固定軸１３上の目盛板３５を上下に移動させるように駆動し、目盛板３５上の所望の衝撃角度の目盛線を固定指針３１の横方向針棒と重ね合わせる。そして左右調整ロッド３２を調整することにより、可動ボックス３７を左右に移動させるとともに、可動ボックス３７上の固定軸１３及び固定軸１３上の目盛板３５を左右に移動させるように駆動し、目盛板３５上の所望の衝撃角度の目盛線の開始点を固定指針３１の横方向針棒の頂点と重ね合わせ、衝撃距離を変化させずに衝撃角度を調整して変更するという効果を達成する。これにより、衝撃角度の調整を完了する。
【0034】
好ましくは、前記平板溢流堰１７は、冷却水タンク１６を冷却溝３８とオーバーフロー溝３９に分け隔て、平板溢流堰１７の頂部は、冷却水タンク１６の頂部よりも低く、循環水タンク１は、冷却溝３８内に設けられ、冷却水タンク１６には、２つの給水口付きの給水管路１８及び３つの出水口付きの排水管路１９が設けられ、給水口は、冷却水タンク１６の冷却溝３８の下部に設けられ、前記排水管路１９は、第１オーバーフロー溝排水管路４２、第２オーバーフロー溝排水管路４３及び冷却溝排水管路４４を含む。
【0035】
好ましくは、前記冷却水タンク１６は、循環水タンク１の外を取り囲み、冷却水タンク１６は、長１．８８ｍ、幅１．００ｍ、高１．３５ｍであり、給水管路１８を介して給水し、排水管路１９を介して排水する。前記平板溢流堰１７は、冷却水タンク１６を冷却溝３８とオーバーフロー溝３９に分け隔て、平板溢流堰１７は高１．２５ｍである。前記給水管路１８に２つの給水口が設けられ、給水口は、オーバーフロー溝側から離れた冷却水タンク１６の後壁の、冷却水タンクの底部から１２ｃｍ離れた位置に設けられ、給水量を制御するための第１ゲートバルブ４０及び第２ゲートバルブ４１が設けられる。前記排水管路１９は、第１オーバーフロー溝排水管路４２、第２オーバーフロー溝排水管路４３及び冷却溝排水管路４４を含み、第１オーバーフロー溝排水管路４２及び第２オーバーフロー溝排水管路４３は、オーバーフロー溝３９の底部に設けられ、排水量を制御するための第３ゲートバルブ４５及び第４ゲートバルブ４６が設けられ、冷却溝排水管路４４は、冷却溝３８の底部に設けられ、排水量を制御するための第５ゲートバルブ４７が設けられる。
【0036】
遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験方法は次のステップＳ１～Ｓ１２を含む。Ｓ１において、実験装置を洗浄し、水供給管路２１を開放して、実験水位になるまで清水を循環水タンク１内に注入し、循環水ポンプ６をオンにし、清水による循環水タンク１、循環水ポンプ６及び管路の洗浄を実現し、５分間後、循環水ポンプ６をオフにし、循環水タンク１の底端にある放水ゲート２３を開放し、洗浄水を完全に排出し、このように３回繰り返して実験装置の洗浄を完了する。
【0037】
Ｓ２において、実験パッチ２６を取り付け、パッチ装置３にパッチ２６を取り付け、押さえ板２４及び固定ボルト２５を用いてパッチ２６を堅牢に固定する。
【0038】
Ｓ３において、衝撃角度を調整し、固定軸回転ロッド３４、左右調整ロッド３２及び上下調整ロッド３３を調整することにより、固定指針３１を目盛板３５上の衝撃角度に対応させ、固定軸固定ロッド３６を締め付け、衝撃角度を、実験の目標衝撃角度に調整することを完了する。
【0039】
Ｓ４において、衝撃速度を調整し、水供給管路２１を開放して、実験水位になるまで清水を循環水タンク１に注入し、循環水ポンプ６をオンにし、周波数変換器１１及び水出口ゲートバルブ８を調整し、電磁流量計９及び圧力計１０に目標値を表示させ、実験の目標衝撃速度にする。
【0040】
Ｓ５において、温度制御装置２０をオンにし、外部給水を循環水タンク１の外層の冷却溝３８内に搬送することで、外部給水は、冷却溝３８の下端から進入し、循環水タンク１の外壁の周囲で循環水の熱を吸収してから、平板溢流堰１７の上端からオーバーフロー溝３９に溢れ、第１オーバーフロー溝排水管路４２及び第２オーバーフロー溝排水管路４３から排出される。
【0041】
Ｓ６において、ミキサー４をオンにし、砂添加前の水を撹拌し、砂添加過程及び砂添加後の水流と土砂との十分な混合を実現する。
【0042】
Ｓ７において、実験用土砂を添加し、循環水タンク１の上部で実験用の目標土砂を、土砂の濃度が目標濃度になるように添加する。
【0043】
Ｓ８において、実験過程を記録し、１ｈおきに電磁流量計９、圧力計１０の示度及び循環水ポンプ６の回転数を記録し、各値が実験過程で変化しないように保証する。
【0044】
Ｓ９において、実験装置をオフにし、実験時間が要件を満たすと、循環水ポンプ６、ミキサー４、第１ゲートバルブ４０及び第２ゲートバルブ４１、第３ゲートバルブ４５及び第４ゲートバルブ４６を順にオフにする。
【0045】
Ｓ１０において、実験パッチ２６を処理し、パッチ２６を取り外し、超音波洗浄器に入れて洗浄し、温度を６０℃、洗浄時間を１０分間に設定し、その後、オーブンに入れて乾燥し、温度を６５℃、乾燥時間を２時間に設定し、乾燥が完了した後、冷却するまでパッチ２６を放置し、パッチ２６を称量して形態測定を行う。
【0046】
Ｓ１１において、パッチ２６を再度取り付けて実験を行い、称量及び観察が終了した後のパッチ２６を再度押さえ板２４及び固定ボルト２５によって同一位置に固定し、引き続き２番目の同じ時間の実験を行い、累計時間の摩耗実験を完了するまで続く。
【0047】
Ｓ１２において、一連の実験が全て完了した後、Ｓ９を押して実験装置をオフにし、放水バルブ２３をオンにして循環水タンク１内の砂含有水を排出し、第５ゲートバルブ４７をオンにして冷却溝内の水を排出し、第３ゲートバルブ４５及び第４ゲートバルブ４６をオンにしてオーバーフロー溝内の水を排出する。
【0048】
以上は本発明の好ましい具体的な実施形態に過ぎず、本発明の保護範囲はそれらに限定されない。当業者が本発明に開示されている技術範囲内に行った修正、同等な置換、及び改良等は、全て発明の保護範囲に含まれるものとする。
【0049】
（符号の説明）
循環水タンク１、遠心ポンプインペラー２、パッチ装置３、ミキサー４、ジェットパイプ５、循環水ポンプ６、主装置７、水出口ゲートバルブ８、電磁流量計９、圧力計１０、周波数変換器１１、衝撃速度調整装置１２、固定軸１３、調整固定装置１４、衝撃角度調整装置１５、冷却水タンク１６、平板溢流堰１７、給水管路１８、排水管路１９、温度制御装置２０、水供給管路２１、給水管路２２、放水バルブ２３、押さえ板２４、固定ボルト２５、パッチ２６、出水管路２７、モータ２８、固定支持台２９、固定支持板３０、固定指針３１、左右調整ロッド３２、上下調整ロッド３３、固定軸回転ロッド３４、目盛板３５、固定軸固定ロッド３６、可動ボックス３７、冷却溝３８、オーバーフロー溝３９、第１ゲートバルブ４０、第２ゲートバルブ４１、第１オーバーフロー溝排水管路４２、第２オーバーフロー溝排水管路４３、冷却溝排水管路４４、第３ゲートバルブ４５、第４ゲートバルブ４６、第５ゲートバルブ４７。
循環水タンク１、遠心ポンプインペラー２、パッチ装置３、ミキサー４、ジェットパイプ５、循環水ポンプ６、主装置７、水出口ゲートバルブ８、電磁流量計９、圧力計１０、周波数変換器１１、衝撃速度調整装置１２、固定軸１３、調整固定装置１４、衝撃角度調整装置１５、冷却水タンク１６、平板溢流堰１７、給水管路１８、排水管路１９、温度制御装置２０、水供給管路２１、給水管路２２、放水バルブ２３、押さえ板２４、固定ボルト２５、パッチ２６、出水管路２７、モータ２８、固定支持台２９、固定支持板３０、固定指針３１、左右調整ロッド３２、上下調整ロッド３３、固定軸回転ロッド３４、目盛板３５、固定軸固定ロッド３６、可動ボックス３７、冷却溝３８、オーバーフロー溝３９、第１ゲートバルブ４０、第２ゲートバルブ４１、第１オーバーフロー溝排水管路４２、第２オーバーフロー溝排水管路４３、冷却溝排水管路４４、第３ゲートバルブ４５、第４ゲートバルブ４６、第５ゲートバルブ４７。
【手続補正2】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
主装置（７）、衝撃速度調整装置（１２）、衝撃角度調整装置（１５）及び温度制御装置（２０）を含み、
前記主装置は、循環水タンク（１）、遠心ポンプインペラー（２）、パッチ装置（３）、ミキサー（４）、ジェットパイプ（５）及び循環水ポンプ（６）を含み、前記循環水タンク（１）の管路は、循環水ポンプ（６）に接続されてからジェットパイプ（５）に接続され、前記遠心ポンプインペラー（２）は、衝撃角度調整装置（１５）によって循環水タンク（１）の内壁に接続されるとともに、ジェットパイプ（５）の出口に対向し、前記衝撃角度調整装置（１５）は、軸方向の回転及び上下左右の移動によって遠心ポンプインペラー（２）とジェットパイプ（５）との角度及び距離を調整し、前記パッチ装置（３）は、摩耗状況をテストするために、遠心ポンプインペラー（２）の摩耗しやすい位置に貼り合わせて固定され、
前記衝撃速度調整装置（１２）は、電磁流量計（９）、圧力計（１０）、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を含み、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）によって循環水ポンプ（６）の流量及び揚程を調整して衝撃速度を制御し、前記電磁流量計（９）は、循環水ポンプ（６）とジェットパイプ（５）との間に設けられ、前記圧力計（１０）は、循環水ポンプ（６）の給水管及び出水管に設けられ、
前記温度制御装置（２０）は、冷却水タンク（１６）、平板溢流堰（１７）、給水管路（１８）及び排水管路（１９）を含み、冷却水タンク（１６）には、平板溢流堰（１７）及び循環水タンク（１）が設けられることを特徴とする、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置。
前記主装置は、循環水タンク（１）、遠心ポンプインペラー（２）、パッチ装置（３）、ミキサー（４）、ジェットパイプ（５）及び循環水ポンプ（６）を含み、前記循環水タンク（１）の管路は、循環水ポンプ（６）に接続されてからジェットパイプ（５）に接続され、前記遠心ポンプインペラー（２）は、衝撃角度調整装置（１５）によって循環水タンク（１）の内壁に接続されるとともに、ジェットパイプ（５）の出口に対向し、前記衝撃角度調整装置（１５）は、軸方向の回転及び上下左右の移動によって遠心ポンプインペラー（２）とジェットパイプ（５）との角度及び距離を調整し、前記パッチ装置（３）は、摩耗状況をテストするために、遠心ポンプインペラー（２）の摩耗しやすい位置に貼り合わせて固定され、
前記衝撃速度調整装置（１２）は、電磁流量計（９）、圧力計（１０）、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を含み、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）によって循環水ポンプ（６）の流量及び揚程を調整して衝撃速度を制御し、前記電磁流量計（９）は、循環水ポンプ（６）とジェットパイプ（５）との間に設けられ、前記圧力計（１０）は、循環水ポンプ（６）の給水管及び出水管に設けられ、
前記温度制御装置（２０）は、冷却水タンク（１６）、平板溢流堰（１７）、給水管路（１８）及び排水管路（１９）を含み、冷却水タンク（１６）には、平板溢流堰（１７）及び循環水タンク（１）が設けられることを特徴とする、遠心ポンプインペラーの土砂摩耗実験装置。
【請求項2】
前記循環水タンク（１）の底部は逆円錐構造であり、循環水ポンプ（６）の給水端に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記パッチ装置（３）は、押さえ板（２４）、固定ボルト（２５）及びパッチ（２６）を含み、パッチ（２６）は、押さえ板（２４）及び固定ボルト（２５）によって摩耗しやすい位置に固定されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記ジェットパイプ（５）の出口端は矩形開口であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項5】
前記衝撃角度調整装置（１５）は、固定軸（１３）及び調整固定装置（１４）を含み、前記遠心ポンプインペラー（２）は、固定軸（１３）に取り付けられ、さらに調整固定装置（１４）によって循環水タンク（１）の内壁に接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項6】
前記調整固定装置（１４）は、固定支持台（２９）、固定支持板（３０）、固定指針（３１）、左右調整ロッド（３２）、上下調整ロッド（３３）、固定軸回転ロッド（３４）、目盛板（３５）、固定軸固定ロッド（３６）及び可動ボックス（３７）を含み、
前記固定支持台（２９）は、循環水タンク（１）の内壁に固定され、固定支持板（３０）は、固定支持台（２９）の左右両端に固定され、左右調整ロッド（３２）は、固定支持板（３０）を挿通するようにそれに螺接され且つ可動ボックス（３７）の両端を挟持して固定し、固定指針（３１）は、７字状の構造であり、固定支持台（２９）に設けられ、固定指針（３１）の横方向針棒がジェットパイプ（５）の中心と同一高さであり、上下調整ロッド（３３）は、可動ボックス（３７）の上下層を貫通するようにそれに螺接され、固定支持台（２９）に接続されずに接触し、
前記可動ボックス（３７）内に固定軸（１３）及び固定軸回転ロッド（３４）が横方向に設けられ、前記固定軸（１３）は、可動ボックス（３７）及び目盛板（３５）を貫通するとともに、目盛板（３５）に固定して接続され、固定軸（１３）と固定軸回転ロッド（３４）は歯車により噛み合い伝動され、固定軸（１３）に固定軸固定ロッド（３６）が設けられ、
前記目盛板（３５）は、円板であり、衝撃角度目盛が設けられ、前記目盛板（３５）は固定軸（１３）と同期して回転することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
前記固定支持台（２９）は、循環水タンク（１）の内壁に固定され、固定支持板（３０）は、固定支持台（２９）の左右両端に固定され、左右調整ロッド（３２）は、固定支持板（３０）を挿通するようにそれに螺接され且つ可動ボックス（３７）の両端を挟持して固定し、固定指針（３１）は、７字状の構造であり、固定支持台（２９）に設けられ、固定指針（３１）の横方向針棒がジェットパイプ（５）の中心と同一高さであり、上下調整ロッド（３３）は、可動ボックス（３７）の上下層を貫通するようにそれに螺接され、固定支持台（２９）に接続されずに接触し、
前記可動ボックス（３７）内に固定軸（１３）及び固定軸回転ロッド（３４）が横方向に設けられ、前記固定軸（１３）は、可動ボックス（３７）及び目盛板（３５）を貫通するとともに、目盛板（３５）に固定して接続され、固定軸（１３）と固定軸回転ロッド（３４）は歯車により噛み合い伝動され、固定軸（１３）に固定軸固定ロッド（３６）が設けられ、
前記目盛板（３５）は、円板であり、衝撃角度目盛が設けられ、前記目盛板（３５）は固定軸（１３）と同期して回転することを特徴とする、請求項５に記載の装置。
【請求項7】
前記平板溢流堰（１７）は、冷却水タンク（１６）を冷却溝（３８）とオーバーフロー溝（３９）に分け隔て、平板溢流堰（１７）の頂部は、冷却水タンク（１６）の頂部よりも低く、循環水タンクは、冷却溝（３８）内に設けられ、冷却水タンク（１６）には、２つの給水口付きの給水管路（１８）及び３つの出水口付きの排水管路（１９）が設けられ、給水口は、冷却水タンク（１６）の冷却溝（３８）の下部に設けられ、前記排水管路（１９）は、第１オーバーフロー溝排水管路（４２）、第２オーバーフロー溝排水管路（４３）及び冷却溝排水管路（４４）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項8】
（１）実験装置を洗浄するステップと、
（２）衝撃角度及び距離を調整し、衝撃角度調整装置（１５）によってパッチ装置（３）を被検角度及び距離に位置させるステップと、
（３）衝撃速度を調整し、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を調整することにより、電磁流量計（９）及び圧力計（１０）を、実験の目標衝撃値にするステップと、
（４）温度制御装置（２０）をオンにし、循環水タンクの温度を制御するステップと、
（５）ミキサー（４）をオンにし、土砂の濃度が目標濃度になるように実験用土砂を添加するステップと、
（６）実験プロセスを記録し、電磁流量計（９）、圧力計（１０）の示度及び循環水ポンプ（６）の回転数を間欠的に記録し、各値が実験中に変化しないように保証するステップと、
（７）実験終了後、実験装置をオフにするステップと、
（８）パッチ（２６）を取り外し、パッチ（２６）を洗浄、乾燥及び冷却した後、パッチ（２６）を称量してそのマイクロ形態を観察するステップと、
（９）パッチ（２６）を再度取り付けて実験を行い、パッチ（２６）を同一位置に再度固定し、累計時間の摩耗実験を完了するまで、引き続き次の同じ時間の実験を行うステップと、を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置を使用して土砂摩耗実験を行う方法。
（２）衝撃角度及び距離を調整し、衝撃角度調整装置（１５）によってパッチ装置（３）を被検角度及び距離に位置させるステップと、
（３）衝撃速度を調整し、周波数変換器（１１）及び水出口ゲートバルブ（８）を調整することにより、電磁流量計（９）及び圧力計（１０）を、実験の目標衝撃値にするステップと、
（４）温度制御装置（２０）をオンにし、循環水タンクの温度を制御するステップと、
（５）ミキサー（４）をオンにし、土砂の濃度が目標濃度になるように実験用土砂を添加するステップと、
（６）実験プロセスを記録し、電磁流量計（９）、圧力計（１０）の示度及び循環水ポンプ（６）の回転数を間欠的に記録し、各値が実験中に変化しないように保証するステップと、
（７）実験終了後、実験装置をオフにするステップと、
（８）パッチ（２６）を取り外し、パッチ（２６）を洗浄、乾燥及び冷却した後、パッチ（２６）を称量してそのマイクロ形態を観察するステップと、
（９）パッチ（２６）を再度取り付けて実験を行い、パッチ（２６）を同一位置に再度固定し、累計時間の摩耗実験を完了するまで、引き続き次の同じ時間の実験を行うステップと、を含む、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置を使用して土砂摩耗実験を行う方法。
【請求項9】
前記ステップ（８）において、洗浄は超音波洗浄であり、温度は６０～６５℃であり、洗浄時間は１０～１５分間であり、その後、オーブンに入れて乾燥し、温度を６５～７０℃、乾燥時間を２～２．５時間に設定することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項10】
前記ステップ（８）において、前記マイクロ形態は、電界放出走査電子顕微鏡によって観察されることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【外国語明細書】