一种旋流喷嘴性能测试系统的制作方法

本发明涉及水射流测试技术领域，尤其涉及一种旋流喷嘴性能测试系统。

背景技术：

目前，旋转水射流广泛应用于采矿工程，石油开采，农业灌溉等领域中，喷嘴性能对于水流清洗效果有着重要影响，尤其是喷嘴的旋转性能是评价旋流喷嘴性能优劣的重要指标。目前的现有技术只能通过高速摄影试验得到喷嘴外流场流动形态，而无法得出每个喷嘴具体的旋转强弱程度。

中国发明专利公开了一种用于测试座圈承受的静压力和冲击压力的装置，但并不能用于测量喷嘴的打击力以及清洗率性能。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种旋流喷嘴性能测试系统，可以测量喷嘴的打击力和测量清洗率。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种旋流喷嘴性能测试系统，包括水流加热系统和水流流态测试系统，所述水流加热系统用于加热清洗水；所述水流流态测试系统包括喷嘴、夹具装置、导轨、挡罩装置、上挡罩仿生人体表面、排水箱、拉应力传感器、高速摄影相机和控制系统；所述喷嘴通过可调节角度装置安装在夹具装置上，所述夹具装置通过导轨可移动安装在测试台上，所述挡罩装置可移动安装在测试台，所述挡罩装置的上平面为仿生人体表面，所述喷嘴对准所述挡罩装置；所述排水箱位于挡罩装置底部，用于排水；所述高速摄影相机用于拍摄喷嘴喷射到仿生人体表面的图片，所述控制系统根据高速摄影相机拍摄的图片分析水流流态；所述挡罩装置上安装拉应力传感器，用于检测喷嘴喷射的打击力，所述控制系统读取拉应力传感器的数据。

进一步，所述水流加热系统包括恒温加热器、水箱、齿轮泵、流量计和压力表；所述水箱内安装恒温加热器，所述水箱通过齿轮泵与喷嘴连通，所述齿轮泵与喷嘴之间安装流量计和压力表。

进一步，所述恒温加热器温度设置在30℃-40℃之间，且所述恒温加热器浸没在水箱内的水下。

进一步，所述夹具装置通过导轨在测试台上纵向移动，所述挡罩装置在测试台上横向移动。

进一步，所述挡罩装置为2面开口的长方体；所述挡罩装置包括左挡罩、右挡罩、后挡罩和仿生人体表面，所述左挡罩、右挡罩和后挡罩组成“匚”型，所述仿生人体表面安装在左挡罩、右挡罩和后挡罩的上表面；所述左挡罩和右挡罩底部安装移动导轨，使挡罩装置沿移动导轨移动；所述仿生人体表面为人体臀部表面。

进一步，所述后挡罩上安装拉应力传感器，所述拉应力传感器前端安装垫片，用于防止水流直接冲击拉应力传感器。

进一步，调节所述喷嘴位置和角度，使喷嘴对准所述后挡罩的拉应力传感器，用于打击力测试。

进一步，所述仿生人体表面涂覆试剂，调节所述喷嘴位置和角度，使喷嘴对准所述仿生人体表面，用于清洁率测试。

进一步，所述控制系统根据高速摄影相机拍摄的一个旋转周期内的高速摄影图片计算水流最大偏离中心距离与水流中心轴线处的距离l，所述控制系统通过确定旋转因子δ定量表示旋转水流的旋转强弱程度，δ＝lt，其中，t为喷嘴的一个旋转周期。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的旋流喷嘴性能测试系统，装置结构简单，安装容易，方便复制与移动。

2.本发明所述的旋流喷嘴性能测试系统，提出旋转因子概念，可将实验过程中的水流旋转程度进行量化，便于后续分析。

3.本发明所述的旋流喷嘴性能测试系统，通过夹具装置、导轨以及挡罩的相互配合，可实现喷嘴性能在不同距离、不同角度下的精确测量。

附图说明

图1为本发明所述的旋流喷嘴性能测试系统图。

图2为本发明所述的旋转因子δ示意图。

图3为本发明所述的旋转因子δ高速摄影示意图。

图4为本发明所述的喷嘴与夹具装置安装示意图。

图5为本发明所述的水流挡罩安装示意图。

图中：

1-恒温加热器；2-水箱；3-齿轮泵；4-流量计；5-压力表；6-喷嘴；7-夹具装置；8-导轨；11-挡罩装置；11a-左挡罩；11b-右挡罩；11c-后挡罩；12-仿生人体表面；13-垫片；14-拉应力传感器；15a-左固定装置；15b-右固定装置；16-排水箱；16a-排水口；16b-排水管；16c-排水管；17-测试台；18-高速摄影相机；19-电脑；20-dsp主机。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

如图1和图3所示，本发明所述的旋流喷嘴性能测试系统，包括水流加热系统和水流流态测试系统，所述水流加热系统用于加热清洗水；所述水流加热系统包括恒温加热器1、水箱2、齿轮泵3、流量计4和压力表5；所述水箱2内安装恒温加热器1，所述水箱2通过齿轮泵3与喷嘴6连通，所述齿轮泵3与喷嘴6之间安装流量计4和压力表5。所述恒温加热器1温度设置在30℃-40℃之间，且所述恒温加热器1浸没在水箱2内的水下。通过恒温加热器1对试验水流进行加热，可模拟人体正常使用水流温度范围。因为水流的温度会对试验试剂产生作用，不同温度的水流清洗作用效果不同，用加热后的水流进行试验更贴近真实使用场景，数据更符合实际情况，且加热棒可调节温度范围，除在正常温度范围内对水流清洗效果研究，亦可研究其他温度区间水流对于污物的冲洗特性。

所述水流流态测试系统包括喷嘴6、夹具装置7、导轨8、挡罩装置11、上挡罩仿生人体表面12、排水箱16、拉应力传感器14、高速摄影相机18和控制系统；所述喷嘴6通过可调节角度装置安装在夹具装置7上，所述夹具装置7通过导轨8可移动安装在测试台17上，所述挡罩装置11可移动安装在测试台17，所述挡罩装置11的上平面为仿生人体表面12，所述喷嘴6对准所述挡罩装置11；所述夹具装置7通过导轨8在测试台17上纵向移动，所述挡罩装置11在测试台17上横向移动；所述高速摄影相机18用于拍摄喷嘴6喷射到仿生人体表面12的图片，所述控制系统根据高速摄影相机18拍摄的图片分析水流流态；所述挡罩装置11上安装拉应力传感器14，用于检测喷嘴6喷射的打击力，所述控制系统读取拉应力传感器14的数据。所述排水箱16位于挡罩装置11底部，用于排水；排水箱16底部设有排水口16a，排水口16a连接排水管16b和排水管16c，当进行清洗率试验时，由于清洗率试验会有清洗试剂落入排水箱16中，因此水流不便循环使用，水流及试剂通过排水管16b传输到污水道中；而进行打击力试验时，击打到后挡罩11c上的水流会落入排水箱16中通过排水管16c传到水箱2里进行循环使用。所述控制系统包括电脑19和dsp主机20。

如图5所示，所述挡罩装置11为2面开口的长方体；所述挡罩装置11包括左挡罩11a、右挡罩11b、后挡罩11c和仿生人体表面12，所述左挡罩11a、右挡罩11b和后挡罩11c组成“匚”型，所述仿生人体表面12安装在左挡罩11a、右挡罩11b和后挡罩11c的上表面；所述左挡罩11a底部通过左固定装置15a安装在移动导轨上，所述右挡罩11b底部通过右固定装置15b安装在移动导轨上，使挡罩装置11沿移动导轨移动；所述仿生人体表面12为人体臀部表面。所述后挡罩11c上安装拉应力传感器14，所述拉应力传感器14前端安装垫片13，用于防止水流直接冲击拉应力传感器14。

调节所述喷嘴6位置和角度，使喷嘴6对准所述后挡罩11c的拉应力传感器14，用于打击力测试。所述仿生人体表面12涂覆试剂，调节所述喷嘴6位置和角度，使喷嘴6对准所述仿生人体表面12，用于清洁率测试。如图2和图3所示，所述控制系统根据高速摄影相机18拍摄的一个旋转周期内的高速摄影图片计算水流最大偏离中心距离与水流中心轴线处的距离l，所述控制系统通过确定旋转因子δ定量表示旋转水流的旋转强弱程度，δ＝lt，其中，t为喷嘴的一个旋转周期。

实验过程：

在进行实验时，首先利用恒温加热器1对水流加热，温度设置在30℃-40℃之间。之后打开高速摄影相机18并启动齿轮泵3，对喷嘴6的初始位置进行调节，在电脑上观察水流运动状态，并记录下一个周期的水流旋转视频。进行打击力实验时，首先安装挡罩装置11，然后固定好拉应力传感器14，调节喷嘴位置和角度，将喷嘴6对准拉应力传感器14中间部位，记录拉应力传感器14的数值；进行清洁率测试时，先将试剂涂覆仿生人体表面12，之后调节喷嘴6位置和角度，使喷嘴6对准所述仿生人体表面12，每隔10s拍照记录试剂冲洗情况，并把照片上传至控制系统利用图像处理技术分析清洗率。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。