一種試驗(yàn)用單顆粒釋放裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于固液兩相流體測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，涉及不同直徑和密度的顆粒運(yùn)動(dòng)的高速攝影試驗(yàn)中顆粒的釋放裝置和釋放方法，特別涉及一種高速攝像試驗(yàn)用單顆粒釋放裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了探求流道內(nèi)顆粒在水中的運(yùn)動(dòng)行為，高速攝影技術(shù)以其能夠獲得顆粒在流道內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡和速度等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于固液兩相流體中固體顆粒的測(cè)試。一般顆粒的測(cè)試分為密相顆粒和稀相顆粒，而稀相顆粒的測(cè)試又包括單顆粒的測(cè)試，單顆粒的測(cè)試主要是用于顆粒在流體中的受力分析，測(cè)試其受到曳力、壓力梯度力、虛擬質(zhì)量力、Basset力等各個(gè)力對(duì)顆粒運(yùn)動(dòng)的影響，為數(shù)值模擬提供試驗(yàn)驗(yàn)證依據(jù)。而在固液兩相流測(cè)試中，顆粒的釋放位置對(duì)試驗(yàn)結(jié)果起著至關(guān)重要的作用，而且測(cè)試單顆粒的試驗(yàn)不能受到其它顆粒的影響。
[0003]目前流道內(nèi)顆粒運(yùn)動(dòng)軌跡的高速攝像研究釋放的顆粒都是在管道入口的水箱或水桶中，這種顆粒混合在水中一起被栗抽送到相應(yīng)的流道，但是由于顆粒的隨機(jī)性，其入口的釋放位置難以確定，而且由于大部分顆粒的密度大于水，具有沉降作用，顆粒的抽送也很困難，另外抽送水體中含有顆粒數(shù)也很多，不能忽略顆粒之間的作用力，對(duì)分析流體對(duì)顆粒的作用力有影響。而已有的單顆粒釋放大部分是基于開式的水槽中，這種流道與大氣壓接觸，可以自由釋放顆粒，而閉式管道等流道輸送都是閉式的，流道內(nèi)壓力高于大氣壓，不能采用自由釋放方式。而專業(yè)的力學(xué)測(cè)試引進(jìn)先進(jìn)的粒子發(fā)生器，這些發(fā)生器是由專業(yè)測(cè)試公司生產(chǎn)，造價(jià)高，應(yīng)用不普遍，而且還需要要訂做。另外即使采用這種先進(jìn)的粒子發(fā)生器，也需要在管道上根據(jù)顆粒的直徑大小進(jìn)行打孔，但采用不一樣直徑顆粒試驗(yàn)時(shí)，則需要更換管道另行打孔，非常不便。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型提供一種試驗(yàn)用單顆粒釋放裝置，能夠向閉式管道釋放單顆粒，可以根據(jù)顆粒的粒徑進(jìn)行簡(jiǎn)單更換而無需對(duì)管道另行開孔，裝置簡(jiǎn)單，易于制作，同時(shí)可以精確獲得顆粒初始釋放位置。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是:一種試驗(yàn)用單顆粒釋放裝置，該裝置包括長螺栓、儲(chǔ)存桶、底座、密封圈和方管，所述方管頂面開有階梯式圓孔，所述階梯式圓孔上部為大孔徑，下部為小孔徑，圓孔上設(shè)置有儲(chǔ)存桶，所述儲(chǔ)存桶通過桶外圓螺紋與底座連接，底座裝有密封圈，用C型鉗固定在方管上，儲(chǔ)存桶通過桶內(nèi)圓螺紋與長螺栓連接。
[0006]所述裝置還包括彈性墊片，所述彈性墊片置于階梯式圓孔和儲(chǔ)存桶之間，并固定在階梯式圓孔上部的大孔徑上，以定位儲(chǔ)存桶。
[0007]所述彈性墊片的材料為有彈性的橡膠材料，所述彈性墊片的內(nèi)徑采用大孔徑和小孔徑倒角過渡設(shè)計(jì)，所述彈性墊片的小孔徑比顆粒的粒徑大0.1?0.3mm，所述彈性墊片的大孔徑與儲(chǔ)存桶內(nèi)圓孔徑相等。
[0008]所述儲(chǔ)存桶中下半部置入顆粒，用長螺栓的螺紋連接并密封儲(chǔ)存桶上半部，且驅(qū)動(dòng)顆粒；所述儲(chǔ)存桶內(nèi)圓孔徑比顆粒的粒徑大0.5?1mm。
[0009]所述儲(chǔ)存桶的材料為有機(jī)玻璃。
[0010]利用長螺栓螺紋連接來封閉流體的同時(shí)驅(qū)動(dòng)顆粒，靠彈性墊片的微小形變實(shí)現(xiàn)單顆粒釋放。儲(chǔ)存罐要預(yù)留一半位置給長螺栓以便達(dá)到密封水的作用。
[0011]方管開孔根據(jù)試驗(yàn)需要開其最大顆?？讖剑缓蟾鶕?jù)不同顆粒直徑制作彈性墊片、儲(chǔ)存桶和長螺栓。在顆粒粒徑改變時(shí)，可以方便更換相應(yīng)的彈性墊片、儲(chǔ)存桶和長螺栓。這樣對(duì)應(yīng)一個(gè)方管孔徑可以進(jìn)行不同粒徑試驗(yàn)。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果為:
[0013]儲(chǔ)存罐可以用圓柱形有機(jī)玻璃幫制作，便于進(jìn)行內(nèi)外圓的攻螺紋，而彈性墊片可以用橡膠墊自行制作，長螺栓可根據(jù)顆粒的粒徑選取標(biāo)準(zhǔn)系列螺栓，允許兩者直徑差異在
0.5~1_范圍內(nèi)，只需要對(duì)一個(gè)底座進(jìn)行特殊加工。所以裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，可在閉式流道內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同粒徑的單顆粒釋放。
【附圖說明】
[0014]圖1為單顆粒釋放裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2底座的三維局部剖視圖；
[0016]圖3彈性墊片的三維圖；
[0017]圖4儲(chǔ)存桶的三維局部剖視圖；
[0018]附圖標(biāo)記說明:1、長螺栓，2、儲(chǔ)存桶，3、顆粒，4、底座，5、彈性墊片，6、密封圈，7、方管。
【具體實(shí)施方式】
[0019]圖1為單顆粒釋放裝置的工作原理圖。圖中試驗(yàn)用單顆粒釋放裝置包括長螺栓1、儲(chǔ)存桶2、顆粒3、底座4、彈性墊片5、密封圈6和方管7。方管7上開有階梯式圓孔，小圓孔的孔徑比最大顆粒的直徑大1_，大圓孔用于定位彈性墊片，彈性墊片的小圓孔比顆粒直徑小0.1-0.3mm，大圓孔比顆粒粒徑大0.5~lmm,與儲(chǔ)存桶的內(nèi)徑和長螺栓的外徑一樣，彈性墊片定位儲(chǔ)存桶位置，儲(chǔ)存桶通過外螺紋與底座相連，底座內(nèi)裝有密封圈防止水泄露，并采用C型鉗固定，儲(chǔ)存桶下半部分放置顆粒，上半部分則用長螺栓封閉。
[0020]工作過程為:試驗(yàn)時(shí)關(guān)閉管道上游閥門，往儲(chǔ)存桶內(nèi)加入相同直徑的顆粒，由于彈性墊片作用，顆粒停留在儲(chǔ)存桶內(nèi)，顆粒的高度為儲(chǔ)存桶一半高度為宜，然后把長螺栓旋入儲(chǔ)存桶內(nèi)，當(dāng)長螺栓碰到顆粒并對(duì)顆粒產(chǎn)生預(yù)緊力的時(shí)候停止旋轉(zhuǎn)，打開上游閥門，帶管道內(nèi)流動(dòng)穩(wěn)定時(shí)，可以慢慢旋轉(zhuǎn)長螺栓進(jìn)行單顆粒的釋放，當(dāng)長螺栓旋到儲(chǔ)存體底部，整個(gè)顆粒釋放完畢。
[0021]如果顆粒直徑改變，則對(duì)圖1進(jìn)行拆換，用對(duì)應(yīng)的彈性墊片、儲(chǔ)存桶和長螺栓替換，安裝步驟和試驗(yàn)步驟如上所述。
[0022]圖2為底座的結(jié)構(gòu)圖，其內(nèi)螺紋孔徑與儲(chǔ)存桶外徑相同，用于固定儲(chǔ)存桶，其底面平行并裝有密封圈在C型鉗的作用下可以與方管緊密相連，防止泄露同時(shí)也便于拆換。
[0023]圖3為彈性墊片的結(jié)構(gòu)圖，墊片內(nèi)孔徑由大小孔組成，大孔與儲(chǔ)存桶內(nèi)孔相等，便于顆粒由儲(chǔ)存桶移動(dòng)到彈性墊片內(nèi)，小孔比顆粒直徑小0.1-0.3mm，控制顆粒釋放，大孔和小孔采用倒角過渡。
[0024]圖4為儲(chǔ)存桶的結(jié)構(gòu)圖，儲(chǔ)存桶的外圓有一部分螺紋，用于連接底座，便于固定，內(nèi)部圓孔則是全螺紋，用于長螺栓旋動(dòng)，同時(shí)在底部開有圓槽卡主彈性墊片便于定位。其內(nèi)孔孔徑比顆粒粒徑大0.5~lmm為宜，防止顆?？ㄗ　?chǔ)存桶長度可依據(jù)顆粒粒徑和數(shù)目選取。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種試驗(yàn)用單顆粒釋放裝置，其特征在于，包括長螺栓(1)、儲(chǔ)存桶(2)、底座(4)、密封圈(6)和方管(7)，所述方管(7)頂面開有階梯式圓孔，所述階梯式圓孔上部為大孔徑，下部為小孔徑，圓孔上設(shè)置有儲(chǔ)存桶(2)，所述儲(chǔ)存桶(2)通過桶外圓螺紋與底座(4)連接，底座(4)裝有密封圈(6)，用C型鉗固定在方管(7)上，儲(chǔ)存桶(2)通過桶內(nèi)圓螺紋與長螺栓(1)連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種試驗(yàn)用單顆粒釋放裝置，其特征在于，還包括彈性墊片(5)，所述彈性墊片(5)置于階梯式圓孔和儲(chǔ)存桶(2)之間，并固定在階梯式圓孔上部的大孔徑上，以定位儲(chǔ)存桶(2)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種試驗(yàn)用單顆粒釋放裝置，其特征在于，所述彈性墊片(5)的材料為有彈性的橡膠材料，所述彈性墊片(5)的內(nèi)徑采用大孔徑和小孔徑倒角過渡設(shè)計(jì)，所述彈性墊片(5)的小孔徑比顆粒(3)的粒徑大0.1?0.3mm，所述彈性墊片(5)的大孔徑與儲(chǔ)存桶(2)內(nèi)圓孔徑相等。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種試驗(yàn)用單顆粒釋放裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)存桶(2)中下半部置入顆粒(3)，用長螺栓(1)的螺紋連接并密封儲(chǔ)存桶(2)上半部，且驅(qū)動(dòng)顆粒(3);所述儲(chǔ)存桶(2)內(nèi)圓孔徑比顆粒(3)的粒徑大0.5?1mm。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種試驗(yàn)用單顆粒釋放裝置，其特征在于，所述儲(chǔ)存桶(2)的材料為有機(jī)玻璃。
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于固液兩相流動(dòng)測(cè)試領(lǐng)域，具體公開了一種單顆粒釋放裝置，用于閉式管道循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行顆粒運(yùn)動(dòng)的高速攝影試驗(yàn)。所述裝置主要包括長螺栓、儲(chǔ)存桶、顆粒、底座、彈性墊片、密封圈和方管，方管開有階梯式圓孔固定彈性墊片，彈性墊片的小孔徑比顆粒粒徑大0.1~0.3mm控制顆粒釋放，底座裝有密封圈，用C型鉗等夾具固定在方管上，儲(chǔ)存桶通過外螺紋與底座相連，靠彈性墊片定位，儲(chǔ)存桶下半部存入顆粒，上半部用長螺栓密封驅(qū)動(dòng)顆粒。該裝置能夠持續(xù)穩(wěn)定地向流場(chǎng)內(nèi)釋放單顆粒，顆粒粒徑可調(diào)，顆粒數(shù)量可控，利于高速攝影試驗(yàn)研究；裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于操作，加工容易，易于推廣。
【IPC分類】G01N15/00
【公開號(hào)】CN205138958
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520869190
【發(fā)明人】李亞林, 王希坤, 袁壽其, 魏洋洋
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月3日