一种外环传动式循环水洞

1.本发明属于水洞实验设备技术领域，特别涉及一种外环传动式循环水洞。


背景技术：

2.水洞是一种重要的实验设备，被广泛应用于各项研究中。水洞分为重力式水洞和循环水洞，其中循环水洞可以提供流速更大的水流。然而该水洞的动力装置水泵需要用一根深入管道的轴传动，不但增加了动密封部件，增加泄露风险，也增加了整体制造成本。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种外环传动式循环水洞，以解决现有水洞的动力装置水泵需要用一根深入管道的轴传动，不但增加了动密封部件，增加泄露风险，也增加了整体制造成本的问题。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种外环传动式循环水洞，包括出口段、实验段、回流段和传动段；出口段，实验段，回流段和传动段依次首尾相连接组成循环水洞的管路主体；
6.传动段包括传动外壁、分离式外环电机和叶片；分离式外环电机环形设置在传动外壁上，叶片设置在分离式外环电机内侧；传动外壁的一端连接出口段，另一端连接回流段。
7.进一步的，分离式外环电机包括分离式外环电机外部外壳、分离式外环电机控制装置、线圈，永磁铁和外环轴承；分离式外环电机外部外壳设置在传动外壁上，分离式外环电机控制装置和线圈安装于分离式外环电机外部外壳内，线圈连接分离式外环电机控制装置；外环轴承的外圈安装于传动外壁，永磁铁安装于外环轴承的内圈，叶片安装于外环轴承的内圈。
8.进一步的，永磁铁为径向充磁永磁铁，相邻永磁铁的磁极相反。
9.进一步的，外环轴承的内圈圆柱的高度大于外环轴承的外圈圆柱，外环轴承的外圈安装于传动外壁的内侧，永磁铁安装于外环轴承的内圈上。
10.进一步的，传动外壁的两端均通过法兰盘和出口段及回流段连接。
11.进一步的，循环水洞的管路主体成矩形，矩形的拐角处均设置有导流装置。
12.进一步的，导流装置为若干并排设置的弧形导流板。
13.进一步的，循环水洞的管路主体架设在支撑装置上。
14.与现有技术相比，本发明有以下技术效果：
15.本发明采用独创的分离式外环电机。分离式外环电机安装在循环水流的传动外壁处。分离式外环电机的外部结构由分离式外环电机控制装置，线圈和分离式外环电机外部外壳组成。其中线圈和分离式外环电机控制装置安装在分离式外环电机外部外壳内部。其中线圈的安装方式为中心对称。分离式外环电机的内部结构由永磁铁和外环轴承组成。分离式外环电机的内部结构安装在传动外壁的管道内部。永磁铁安装在外环轴承内圈。永磁
铁的安装方式为中心对称。通过分离式外环电机控制装置改变线圈产生的磁极，从而驱动永磁铁和外环轴承内圈旋转。同时若干叶片与外环电机内圈连接，叶片的转动使得循环水洞内部产生循环的水流。
16.传动外壁采用不隔磁的非金属材料保证磁力耦合的强度。
17.本发明设计的一种外环传动式循环水洞利用分离式外环电机传动，不但裁剪了动密封部件，杜绝了动密封部件的泄露风险，而且减少高载传动轴的使用，减少了制造成本，增加设备的可靠性。
附图说明
18.图1一种外环传动式循环水洞轴测图
19.图2一种外环传动式循环水洞主视图
20.图3一种外环传动式循环水洞俯视图
21.图4一种外环传动式循环水洞透视轴测图
22.图5一种外环传动式循环水洞透视主视图
23.图6一种外环传动式循环水洞透视俯视图
24.图7一种外环传动式循环水洞动力装置的轴测图
25.图8一种外环传动式循环水洞动力装置的透视轴测图
26.图9一种外环传动式循环水洞动力装置的主视图
27.图10一种外环传动式循环水洞动力装置的透视主视图
28.图11一种外环传动式循环水洞动力装置的侧视图
29.图12一种外环传动式循环水洞动力装置的透视侧视图
30.图13分离式外环电机6的透视主视图
31.图14分离式外环电机6内部结构的俯视图
32.图15分离式外环电机6运行原理示意图
33.其中：
34.出口段1，实验段2，回流段3，传动外壁4，法兰盘5，分离式外环电机6，导流装置7，叶片8，支撑装置9，分离式外环电机外部外壳61，分离式外环电机控制装置62，线圈63，永磁铁64和外环轴承65。
具体实施方式
35.以下结合附图对本发明进一步说明：
36.请参阅图1至图15，一种外环传动式循环水洞，包括出口段1、实验段2、回流段3和传动段；出口段1，实验段2，回流段3和传动段依次首尾相连接组成循环水洞的管路主体；
37.传动段包括传动外壁4、分离式外环电机6和叶片8；分离式外环电机6环形设置在传动外壁4上，叶片8设置在分离式外环电机6内侧；传动外壁4的一端连接出口段1，另一端连接回流段3。
38.本发明采用独创的分离式外环电机。分离式外环电机安装在循环水流的传动外壁处。分离式外环电机的外部结构由分离式外环电机控制装置，线圈和分离式外环电机外部外壳组成。其中线圈和分离式外环电机控制装置安装在分离式外环电机外部外壳内部。其
中线圈的安装方式为中心对称。分离式外环电机的内部结构由永磁铁和外环轴承组成。分离式外环电机的内部结构安装在传动外壁的管道内部。永磁铁安装在外环轴承内圈。永磁铁的安装方式为中心对称。通过分离式外环电机控制装置改变线圈产生磁极，从而驱动永磁铁和外环轴承内圈旋转。同时若干叶片与外环电机内圈连接，叶片的转动使得循环水洞内部产生循环的水流。
39.本发明由出口段1，实验段2，回流段3，传动外壁4，法兰盘5，分离式外环电机6，导流装置7，叶片8，支撑装置9组成。
40.图1，图2和图3分别为一种外环传动式循环水洞的轴测图，主视图和俯视图。出口段1，实验段2，回流段3和传动外壁4依次相连接组成循环水洞的管路主体。其中传动外壁4由非磁性材料构成以避免降低磁传动效率。传动外壁4通过法兰盘5分别与出口段1和回流段3相连。由出口段1，实验段2，回流段3和传动外壁4构成的循环水洞管路主体安装在支撑装置9上。分离式外环电机6的内部结构和外部结构分别安装在传动外壁4的内部和外部。
41.图4，图5和图6分别为一种外环传动式循环水洞的透视轴测图，透视主视图和透视俯视图。导流装置7由不同半径的圆弧板组成，不同半径的圆弧板同心安装。外环传动式循环水洞的管路主体内共安装有四处导流装置7。导流装置7安装在循环水洞的管路主体的拐角处，起到提升流体质量的作用。
42.图7和图8是一种外环传动式循环水洞动力装置的轴测图和透视轴测图。图9和图10是一种外环传动式循环水洞动力装置的轴测图动力装置的主视图和透视主视图。图11和图12是一种外环传动式循环水洞的轴测图动力装置的侧视图和透视侧视图。法兰盘5安装于传动外壁4的前端和后端。分离式外环电机6分为内部结构和外部结构，分别安装在传动外壁4的内部和外部，分离式外环电机6的内部结构和外部结构都安装在同一水平面上。分离式外环电机6的内部结构连接叶片8。
43.图13是分离式外环电机6的透视主视图。分离式外环电机6由分离式外环电机外部外壳61，分离式外环电机控制装置62，线圈63，永磁铁64和外环轴承65组成。分离式外环电机外部外壳61，分离式外环电机控制装置62和线圈63组成分离式外环电机6的外部结构。分离式外环电机控制装置62和线圈63安装于分离式外环电机外部外壳61内。分离式外环电机控制装置62控制线圈63，使其产生变化的磁场。线圈63，永磁铁64和外环轴承65组成分离式外环电机6的内部结构。外环轴承65的外圈安装于传动外壁4。永磁铁64安装于外环轴承65的内圈。叶片8安装于外环轴承65的内圈。在线圈63产生的变化磁场下，永磁铁64产生转动从而带动外环轴承65的内圈和叶片8转动，从而产生循环水流。
44.图14是分离式外环电机6内部结构的俯视图。外环轴承65的内圈圆柱的高度略大于外环轴承65的外圈圆柱。外环轴承65的外圈安装于传动外壁4的内侧。永磁铁64安装于外环轴承65的内部。
45.图15是分离式外环电机6的运行原理示意图。永磁铁64是径向充磁永磁铁，相邻永磁铁64的磁极相反，在线圈63产生的变化磁场下顺时针转动，从而带动叶片8顺时针旋转，从而产生循环水流。