一种水洞实验用水翼叶顶间隙和攻角调节系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种水洞实验用叶顶间隙和攻角调节系统，属于水利水电工程【技术领域】。系统由水洞观察段(1)、固定板(3)、定位螺母(4)、支撑杆(5)、定位块(6)、水翼连接杆(7)、攻角调节螺母(8)以及弹性密封结构组成；2个固定板(3)间隔一定距离固定于水洞观察段(1)固定面上；2个支撑杆(5)分别垂直固定于2个固定板(3)上；2个支撑杆(5)穿过定位块(6)两端部通孔通过定位螺母(4)定位；水翼连接杆(7)光滑端穿过水洞观察段(1)固定面通过弹性密封结构密封，螺纹端穿过定位块(6)通过攻角调节螺母(8)固定。对比现有系统，本发明结构简单、紧凑，节省空间，易于移动和拆卸，造价低，密封性好。
【专利说明】一种水洞实验用水翼叶顶间隙和攻角调节系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水洞实验用水翼叶顶间隙和攻角调节系统，属于水利水电工程、海洋船舶工程【技术领域】。
【背景技术】
[0002]翼型是水力机械结构的基本单元，绕水翼流动的研究工作对于水力机械内部流动机理研究，优化设计具有重要意义。
[0003]在螺旋桨、涡轮泵、水轮机启停机、飞逸、增减负荷等瞬态过程中，暂态过程瞬变流动会使升力面的有效攻角发生改变，其内部流动和设计工况下具有显著不同。因此，了解物体在不同攻角下的非设计工况下水动力载荷和振动的变化，对了解水力机械瞬态过程流动机理及动力特性，提高水力性能有着重要的意义。同时，水翼叶顶间隙在水力机械研究中具有重要意义。在导管螺旋桨、涡轮机、轴流泵内部流动中，叶顶间隙附近的压力降低会引起空化现象的发生，从而导致噪音、空蚀、振动以及性能下降等危害。在轴流泵中，轮缘与转轮室之间不可避免地存在叶顶(轮缘)间隙，叶顶泄漏流动诱导的空化结构会对主流场结构产生巨大影响，从而会显著降低水力性能，情况严重时，间隙空化带将诱导机组产生异常振动和噪声，严重威胁轴流泵机组长期安全稳定运行。
[0004]现阶段，国内外已初步形成的相关实验研究大多是在水力机械实验系统中进行，水翼叶顶间隙和攻角调节装置相互独立，结构复杂，操作不便，实验成本较高。
【发明内容】
[0005]本发明目的是为解决现有水翼叶顶间隙和攻角调节装置相互独立、结构复杂、实验成本高的问题，提供一种水洞实验用水翼叶顶间隙和攻角调节系统，可实现水翼攻角和叶顶间隙的定量调节。
[0006]本发明目的通过下述技术方案实现:
[0007]—种水洞实验用水翼叶顶间隙和攻角调节系统，由水洞观察段、固定板、定位螺母、支撑杆、定位块、水翼连接杆、攻角调节螺母以及弹性密封结构组成。
[0008]所述水洞观察段包含透明观察面和固定面，固定面中心位置有凸台，凸台上开有通孔，用于水翼连接杆穿过；
[0009]所述固定板中心部开有通孔，用于支撑杆穿过；
[0010]所述支撑杆表面有螺纹，与定位螺母配合；
[0011]所述定位块两端部各开有一个通孔，用于支撑杆穿过；
[0012]所述定位块中心部开有一个通孔，用于水翼连接杆穿过；
[0013]所述水翼连接杆一端表面有螺纹，用于与攻角调节螺母配合；
[0014]所述水翼连接杆一端表面光滑，用于穿过水洞观察段固定面中心位置凸台通孔；
[0015]优选的，系统还包括垫片，用于与螺母配合使用，以增加紧固性。
[0016]优选的，弹性密封结构为橡胶密封套。
[0017]连接关系'2块固定板间隔一定距离固定于水洞观察段上；2根支撑杆分别垂直固定于2块固定板上；2根支撑杆穿过定位块两端部通孔通过定位螺母进行定位；水翼连接杆光滑端穿过水洞观察段固定面中心位置凸台通孔与水翼连接，通过弹性密封结构与水洞观察段固定面中心位置凸台密封；螺纹端穿过定位块中心部通孔通过2个攻角调节螺母固定在定位块上。
[0018]优选的，固定板两端部采用铆接或焊接方式固定在水洞观测段固定面上。
[0019]优选的，支撑杆通过2个定位螺母紧压固定于固定板上。
[0020]工作过程:通过转动水翼连接杆调节水翼攻角；通过控制攻角调节螺母的转动角度实现水翼攻角的定量调节。通过同步转动两个支撑杆上的定位螺母实现定位块沿水翼连接杆轴向的线性运动，带动水翼连接杆沿轴向线性运动，从而调节叶顶间隙；通过控制定位螺母的旋转角度实现叶顶间隙的定量调节。
[0021]有益效果
[0022]1.本发明的一种水洞实验用水翼叶顶间隙和攻角调节系统，实验装置结构简单、紧凑，易于拆卸和移动，保证高效、快捷地完成实验并获取实验数据；同时密封装置简便可靠，有效避免因为水洞实验段渗水而导致水洞实验性能降低，满足水洞实验要求；
[0023]2.本发明的一种水洞实验用水翼叶顶间隙和攻角调节系统无机械活动件，造价低廉，适于水洞实验等小型实验研究；
[0024]3.本发明的一种水洞实验用水翼叶顶间隙和攻角调节系统可以通过加装附属设备，如应变片等，拓展实验应用领域，为进一步研究水翼的动力特性提供可靠的分析实验数据。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明水翼叶顶间隙和攻角调节系统三维结构示意图；
[0026]图2是本发明固定板主视图；
[0027]图3是本发明支撑杆主视图；
[0028]图4是本发明水翼连接杆主视图；
[0029]图5是本发明定位块主视图；
[0030]图6是本发明水翼叶顶间隙和攻角调节系统装配示意图。
[0031]附图标记:1一水洞观察段，2—铆钉,3—固定板，4一定位螺母，5—支撑杆，6—定位块，7—水翼连接杆，8—攻角调节螺母。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图与实例具体介绍本发明技术方案。
[0033]实施例:
[0034]如图1所示，本发明水翼叶顶间隙和攻角调节系统由水洞观察段1、固定板3、定位螺母4、支撑杆5、定位块6、水翼连接杆7、攻角调节螺母8以及弹性密封结构组成。如图2所示，固定板3中心部开有通孔。如图3所示，支撑杆5表面有螺纹。如图4所示，水翼连接杆7表面一端无螺纹，一端有螺纹。如图5所示，定位块6两端部和中心部均开有通孔。连接关系:2个固定板3间隔一定距离采用铆接或焊接方式固定于水洞观察段I上；2个支撑杆5分别穿过并垂直固定于2个固定板3上；2个支撑杆5穿过定位块6两端部通孔通过定位螺母4进行定位；水翼连接杆7光滑端穿过水洞观察段I固定面中心位置凸台通孔与水翼连接，通过弹性密封结构与水洞观察段I固定面中心位置凸台密封；螺纹端穿过定位块6中心部通孔通过2个攻角调节螺母8固定在定位块6上。
[0035]安装固定和密封:如图6所示，2个固定板3间隔一定距离通过铆钉2固定在水洞观测段I固定面周边位置凸台上；2个支撑杆5分别穿过2个固定板3中心部的通孔，通过2个定位螺母4紧压固定在固定板3上，可选的，可以通过使用垫片增强紧固性；2个支撑杆5分别穿过定位块6两端的通孔，通过定位螺母4固定在定位块6上，固定过程中，应保持定位块6与水洞观测段I固定面保持平行；水翼连接杆7光滑端与水翼固定连接，另一端从水洞观察段I内部通过其固定面中心位置凸台通孔穿出；水翼连接杆7光滑端穿过水洞观察段I的部分通过弹性密封结构(如橡胶密封套)与水洞观察段I固定面中心位置凸台密封，确保水洞内的水不会从此处漏出；水翼连接杆7穿过定位块6中心部的通孔，通过2个攻角调节螺母8固定在定位块6上。
[0036]攻角调节:转动水翼连接杆7，调节水翼攻角；攻角调节螺母8的转动角度即为水翼攻角的变化量，调节过程中注意攻角调节螺母8不同的旋转方向和水翼攻角的增加减小相对应；调节过程中可使用水平仪和量角器的组合确定水翼攻角；调节完毕后注意定位块6两侧都用攻角调节螺母8紧压固定，确保水翼在实验中的水动力作用下不会发生攻角变化。
[0037]间隙调节:同步转动两个支撑杆5上的定位螺母4，使得水翼顶部和水洞观察段I透明观察面无间隙，转动过程中注意先转动靠近水洞观察段I的定位螺母4 ;然后定位块6随内侧定位螺母4沿支撑杆5线性运动，当水翼顶住透明板时保持内侧定位螺母4不动，夕卜侧定位螺母4压紧定位块6，此时水翼叶顶间隙为O ;如果目标间隙不为0，可以通过首先同步反向转动外侧定位螺母4固定角度，然后同步反向转动内侧定位螺母4至压紧定位块6，至此，水翼叶顶间隙调整完毕。
[0038]其中外侧定位螺母4旋转角度α通过以下公式计算:
[0039]α = ( δ /Ρ) *360
[0040]式中:α单位为角度；δ表示叶顶间隙，单位为毫米；P表示支撑杆5的螺距，单位为毫米。
[0041]最后需要说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换。凡在本发明的精神和原则之内所作修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种水洞实验用水翼叶顶间隙和攻角调节系统，其特征在于:包括水洞观察段(I)、固定板(3)、定位螺母(4)、支撑杆(5)、定位块(6)、水翼连接杆(7)、攻角调节螺母(8)以及弹性密封结构； 所述水洞观察段(I)包含透明观察面和固定面，固定面中心位置有凸台，凸台上开有通孔，用于水翼连接杆(7)穿过； 所述固定板(3)中心部开有通孔，用于支撑杆(5)穿过； 所述支撑杆(5)表面有螺纹，与定位螺母(4)配合； 所述定位块(6)两端部各开有一个通孔，用于支撑杆(5)穿过；中心部开有一个通孔，用于水翼连接杆(7)穿过； 所述水翼连接杆(7) —端表面有螺纹，用于与攻角调节螺母(8)配合；一端表面光滑，用于穿过水洞观察段(I)固定面中心位置凸台通孔； 连接关系:2个固定板(3)间隔一定距离固定于水洞观察段(I)上；2个支撑杆(5)分别穿过2个固定板(3)中心部通孔使用定位螺母(4)固定；2个支撑杆(5)分别垂直固定在2个定位块(6)上；水翼连接杆(7)光滑端穿过水洞观察段⑴固定面中心位置凸台通孔与水翼连接，通过弹性密封结构与水洞观察段(I)固定面中心位置凸台密封；螺纹端穿过定位块￠)中心部通孔通过2个攻角调节螺母(8)固定在定位块(6)上。
2.如权利要求1所述的一种水洞实验用水翼叶顶间隙和攻角调节系统，其特征在于:系统还包括垫片，用于与螺母配合使用，以增加紧固性。
3.如权利要求1所述的一种水洞实验用水翼叶顶间隙和攻角调节系统，其特征在于:弹性密封结构为橡胶密封套。
4.如权利要求1所述的一种水洞实验用水翼叶顶间隙和攻角调节系统，其特征在于:固定板(3)两端部通过铆接或焊接方式固定在水洞观测段(I)固定面上。
5.如权利要求1-4任一所述的一种水洞实验用水翼叶顶间隙和攻角调节系统，其特征在于:支撑杆(5)通过2个定位螺母(4)紧压固定于固定板(3)上。
【文档编号】G01M10/00GK104280208SQ201410589882
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月28日 优先权日:2014年10月28日
【发明者】王国玉, 赵宇, 黄彪, 刘雷鸣 申请人:北京理工大学