一种试验用单颗粒释放装置的制造方法

文档序号:10227966阅读:634来源:国知局
一种试验用单颗粒释放装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于固液两相流体测试技术领域,涉及不同直径和密度的颗粒运动的高速摄影试验中颗粒的释放装置和释放方法,特别涉及一种高速摄像试验用单颗粒释放装置。
【背景技术】
[0002]为了探求流道内颗粒在水中的运动行为,高速摄影技术以其能够获得颗粒在流道内运动轨迹和速度等优点而被广泛应用于固液两相流体中固体颗粒的测试。一般颗粒的测试分为密相颗粒和稀相颗粒,而稀相颗粒的测试又包括单颗粒的测试,单颗粒的测试主要是用于颗粒在流体中的受力分析,测试其受到曳力、压力梯度力、虚拟质量力、Basset力等各个力对颗粒运动的影响,为数值模拟提供试验验证依据。而在固液两相流测试中,颗粒的释放位置对试验结果起着至关重要的作用,而且测试单颗粒的试验不能受到其它颗粒的影响。
[0003]目前流道内颗粒运动轨迹的高速摄像研究释放的颗粒都是在管道入口的水箱或水桶中,这种颗粒混合在水中一起被栗抽送到相应的流道,但是由于颗粒的随机性,其入口的释放位置难以确定,而且由于大部分颗粒的密度大于水,具有沉降作用,颗粒的抽送也很困难,另外抽送水体中含有颗粒数也很多,不能忽略颗粒之间的作用力,对分析流体对颗粒的作用力有影响。而已有的单颗粒释放大部分是基于开式的水槽中,这种流道与大气压接触,可以自由释放颗粒,而闭式管道等流道输送都是闭式的,流道内压力高于大气压,不能采用自由释放方式。而专业的力学测试引进先进的粒子发生器,这些发生器是由专业测试公司生产,造价高,应用不普遍,而且还需要要订做。另外即使采用这种先进的粒子发生器,也需要在管道上根据颗粒的直径大小进行打孔,但采用不一样直径颗粒试验时,则需要更换管道另行打孔,非常不便。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术存在的上述不足,本实用新型提供一种试验用单颗粒释放装置,能够向闭式管道释放单颗粒,可以根据颗粒的粒径进行简单更换而无需对管道另行开孔,装置简单,易于制作,同时可以精确获得颗粒初始释放位置。
[0005]本实用新型采用的技术方案是:一种试验用单颗粒释放装置,该装置包括长螺栓、储存桶、底座、密封圈和方管,所述方管顶面开有阶梯式圆孔,所述阶梯式圆孔上部为大孔径,下部为小孔径,圆孔上设置有储存桶,所述储存桶通过桶外圆螺纹与底座连接,底座装有密封圈,用C型钳固定在方管上,储存桶通过桶内圆螺纹与长螺栓连接。
[0006]所述装置还包括弹性垫片,所述弹性垫片置于阶梯式圆孔和储存桶之间,并固定在阶梯式圆孔上部的大孔径上,以定位储存桶。
[0007]所述弹性垫片的材料为有弹性的橡胶材料,所述弹性垫片的内径采用大孔径和小孔径倒角过渡设计,所述弹性垫片的小孔径比颗粒的粒径大0.1?0.3mm,所述弹性垫片的大孔径与储存桶内圆孔径相等。
[0008]所述储存桶中下半部置入颗粒,用长螺栓的螺纹连接并密封储存桶上半部,且驱动颗粒;所述储存桶内圆孔径比颗粒的粒径大0.5?1mm。
[0009]所述储存桶的材料为有机玻璃。
[0010]利用长螺栓螺纹连接来封闭流体的同时驱动颗粒,靠弹性垫片的微小形变实现单颗粒释放。储存罐要预留一半位置给长螺栓以便达到密封水的作用。
[0011]方管开孔根据试验需要开其最大颗粒孔径,然后根据不同颗粒直径制作弹性垫片、储存桶和长螺栓。在颗粒粒径改变时,可以方便更换相应的弹性垫片、储存桶和长螺栓。这样对应一个方管孔径可以进行不同粒径试验。
[0012]本实用新型的有益效果为:
[0013]储存罐可以用圆柱形有机玻璃帮制作,便于进行内外圆的攻螺纹,而弹性垫片可以用橡胶垫自行制作,长螺栓可根据颗粒的粒径选取标准系列螺栓,允许两者直径差异在
0.5~1_范围内,只需要对一个底座进行特殊加工。所以装置结构简单,运行可靠,可在闭式流道内实现不同粒径的单颗粒释放。
【附图说明】
[0014]图1为单颗粒释放装置的结构示意图;
[0015]图2底座的三维局部剖视图;
[0016]图3弹性垫片的三维图;
[0017]图4储存桶的三维局部剖视图;
[0018]附图标记说明:1、长螺栓,2、储存桶,3、颗粒,4、底座,5、弹性垫片,6、密封圈,7、方管。
【具体实施方式】
[0019]图1为单颗粒释放装置的工作原理图。图中试验用单颗粒释放装置包括长螺栓1、储存桶2、颗粒3、底座4、弹性垫片5、密封圈6和方管7。方管7上开有阶梯式圆孔,小圆孔的孔径比最大颗粒的直径大1_,大圆孔用于定位弹性垫片,弹性垫片的小圆孔比颗粒直径小0.1-0.3mm,大圆孔比颗粒粒径大0.5~lmm,与储存桶的内径和长螺栓的外径一样,弹性垫片定位储存桶位置,储存桶通过外螺纹与底座相连,底座内装有密封圈防止水泄露,并采用C型钳固定,储存桶下半部分放置颗粒,上半部分则用长螺栓封闭。
[0020]工作过程为:试验时关闭管道上游阀门,往储存桶内加入相同直径的颗粒,由于弹性垫片作用,颗粒停留在储存桶内,颗粒的高度为储存桶一半高度为宜,然后把长螺栓旋入储存桶内,当长螺栓碰到颗粒并对颗粒产生预紧力的时候停止旋转,打开上游阀门,带管道内流动稳定时,可以慢慢旋转长螺栓进行单颗粒的释放,当长螺栓旋到储存体底部,整个颗粒释放完毕。
[0021]如果颗粒直径改变,则对图1进行拆换,用对应的弹性垫片、储存桶和长螺栓替换,安装步骤和试验步骤如上所述。
[0022]图2为底座的结构图,其内螺纹孔径与储存桶外径相同,用于固定储存桶,其底面平行并装有密封圈在C型钳的作用下可以与方管紧密相连,防止泄露同时也便于拆换。
[0023]图3为弹性垫片的结构图,垫片内孔径由大小孔组成,大孔与储存桶内孔相等,便于颗粒由储存桶移动到弹性垫片内,小孔比颗粒直径小0.1-0.3mm,控制颗粒释放,大孔和小孔采用倒角过渡。
[0024]图4为储存桶的结构图,储存桶的外圆有一部分螺纹,用于连接底座,便于固定,内部圆孔则是全螺纹,用于长螺栓旋动,同时在底部开有圆槽卡主弹性垫片便于定位。其内孔孔径比颗粒粒径大0.5~lmm为宜,防止颗粒卡住。储存桶长度可依据颗粒粒径和数目选取。
【主权项】
1.一种试验用单颗粒释放装置,其特征在于,包括长螺栓(1)、储存桶(2)、底座(4)、密封圈(6)和方管(7),所述方管(7)顶面开有阶梯式圆孔,所述阶梯式圆孔上部为大孔径,下部为小孔径,圆孔上设置有储存桶(2),所述储存桶(2)通过桶外圆螺纹与底座(4)连接,底座(4)装有密封圈(6),用C型钳固定在方管(7)上,储存桶(2)通过桶内圆螺纹与长螺栓(1)连接。2.根据权利要求1所述的一种试验用单颗粒释放装置,其特征在于,还包括弹性垫片(5),所述弹性垫片(5)置于阶梯式圆孔和储存桶(2)之间,并固定在阶梯式圆孔上部的大孔径上,以定位储存桶(2)。3.根据权利要求2所述的一种试验用单颗粒释放装置,其特征在于,所述弹性垫片(5)的材料为有弹性的橡胶材料,所述弹性垫片(5)的内径采用大孔径和小孔径倒角过渡设计,所述弹性垫片(5)的小孔径比颗粒(3)的粒径大0.1?0.3mm,所述弹性垫片(5)的大孔径与储存桶(2)内圆孔径相等。4.根据权利要求1所述的一种试验用单颗粒释放装置,其特征在于,所述储存桶(2)中下半部置入颗粒(3),用长螺栓(1)的螺纹连接并密封储存桶(2)上半部,且驱动颗粒(3);所述储存桶(2)内圆孔径比颗粒(3)的粒径大0.5?1mm。5.根据权利要求1所述的一种试验用单颗粒释放装置,其特征在于,所述储存桶(2)的材料为有机玻璃。
【专利摘要】本实用新型属于固液两相流动测试领域,具体公开了一种单颗粒释放装置,用于闭式管道循环系统内进行颗粒运动的高速摄影试验。所述装置主要包括长螺栓、储存桶、颗粒、底座、弹性垫片、密封圈和方管,方管开有阶梯式圆孔固定弹性垫片,弹性垫片的小孔径比颗粒粒径大0.1~0.3mm控制颗粒释放,底座装有密封圈,用C型钳等夹具固定在方管上,储存桶通过外螺纹与底座相连,靠弹性垫片定位,储存桶下半部存入颗粒,上半部用长螺栓密封驱动颗粒。该装置能够持续稳定地向流场内释放单颗粒,颗粒粒径可调,颗粒数量可控,利于高速摄影试验研究;装置结构简单,便于操作,加工容易,易于推广。
【IPC分类】G01N15/00
【公开号】CN205138958
【申请号】CN201520869190
【发明人】李亚林, 王希坤, 袁寿其, 魏洋洋
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年11月3日
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