CN103611481B - 一种水力空化发生装置 - Google Patents

Abstract

一种水力空化发生装置，包括缓冲体、整流孔板、整流体、整流栅格板和试验体，之间通过法兰顺序连接。所述试验体由壳体和阶梯型底板组成的一个横截面为方形的流体通道，在试验体前、后、上侧分别开有与流道等宽的三个观察窗，底板分体并设有扰流台。来液依次经过缓冲体、整流孔板、整流体和整流栅格板，可以降低湍流强度并有效增强水流的稳定性，使来液平稳地进入试验体。其结构简单，拆装方便，结构强度高，密闭性好，试件和扰流台便于更换，试件和扰流台之间的距离便于调节，湍流强度小、空化强度连续可调，易于直接观测空化特性。

Description

一种水力空化发生装置

技术领域

本发明涉及一种空化发生装置，尤其是一种适用于水工建筑、船舶中使用的水力空化发生装置。

背景技术

空化是指流体（液体）内局部压力下降时，液体内部或液固交界面上发生蒸气或气体的空穴（气穴）的形成、发展和溃灭的过程。从19世纪后半叶在螺旋桨叶片上发现空化现象以来，人们对于空化空蚀的研究不断深入，逐渐认识到其是一种多相、瞬态、微观的复杂台理过程，对水工建筑、船舶、航天、航空等的危害巨大，但是到目前为止对于空化空蚀的机理尚未研究得很清楚，因此各国的科技工作者迫切希望对这一问题进行深入研究并加以解决。

目前实验室研究空化空蚀的方法主要有三种类型：文丘里管型、旋转圆盘型和振动型，由于文丘里管型实验装置设备简单、成本低廉，能大规模的连续产生空化场，所以在实验室的模拟研究中得到了广泛应用。专利CN103193310A公开了一种文丘里管与多孔板组合式水力空化反应室，包括文丘里管和戽斗式多孔板装置，其通过文丘里管的收缩体产生空化，并开有观察窗口进行观察。专利CN102085461A报道了一种组合水力空化器，包括产生尾流空化的潜体、产生射流水力空化的孔板和产生振动空化的簧片，实现尾流空化、射流水力空化和振动空化的结合。专利CN201997321U报道了一种水力空化反应器，其采用文丘里管和多孔孔板的组合结构产生空化。专利CN201643998U公开一种水力空化装置，在所述的圆锥扩散体内设有阻挡装置，实现加速气泡产生和增加气泡产量的作用。专利CN202440301U报道了一种水力空化装置，该专利具备多个空化腔道，并可以引入臭氧。

目前水利空化装置多采用喉部收缩的文丘里管或者多孔板为空化反应器，鲜有报道以不同形状的扰流台产生空化，很难做到空化空蚀区域的实时观测，来液也不能做到缓冲和整流，更难保证空化的强度和稳定性，因此，影响了空化反应装置效能的发挥，并限制了水力空化技术的进一步推广应用。

发明内容

技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种结构简单、密闭性好、方便更换、来液稳定、能有效减小湍流强度的水力空化发生装置。

技术方案：本发明的水力空化发生装置，包括缓冲体、整流体和试验体，所述的缓冲体和整流体之间设有整流孔板，整流体和试验体之间设有整流栅格板；所述的缓冲体包括缓冲体圆管、设在缓冲体圆管两端的圆台壳体，圆台壳体一端经缓冲体方管连接有缓冲体法兰；所述整流孔板 为中间设有多个圆孔的方形薄板，圆孔的进液侧设有倒角；所述整流体由缓冲腔和设在其两端的整流体法兰构成；所述整流栅格板为中间切割有方形栅格的方形薄板构成；所述试验体包括底板、罩扣在底板上构成横截面为方形流体通道的壳体，方形流体通道的两端均设有试验体法兰，壳体和底板通过螺钉或卡扣联接，所述壳体的前、后、顶三个面中部上均设有观测窗，其中壳体顶面的观测窗为四棱台结构的顶窗石英玻璃，顶窗石英玻璃经上压板螺纹固定在壳体上，壳体前后两侧面的观测窗为方形的侧窗石英玻璃，侧窗石英玻璃经侧压板螺纹固定在壳体上，底板包括固定有扰流台的前底板和用于放置试验件的后底板，前底板和后底板的连接处呈阶梯状搭接，搭接处通过底板阶梯密封固定螺钉阶梯密封。

所述的整流孔板中间的多个圆孔共有21个，分为三层，由内到外按1、8、12个孔排列；所述的扰流台的横截面为三角形、梯形、凹圆弧曲面或凸圆弧曲面，扰流台通过扰流台固定螺钉固定在底板的前底板上；所述的石英玻璃和石英玻璃内表面与流体通道内面平齐。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明的试验体前有缓冲体、整流孔板、整流体和整流栅格，能消除水中涡流、旋流等不正常流动，减少湍流强度，有效增强水流的稳定性，来液依次经过缓冲体、整流孔板、整流体和整流栅格板，可以降低湍流强度并有效增强水流的稳定性，使来液平稳地进入试验体，便于空化产生的控制和观测；底板分为前体底板和后体底板，使用扰流台固定螺钉把扰流台固定在前体底板上，后体底板上放置试件，可以快捷地更换不同的扰流台和试件，并调节扰流台和试件之间的距离，显著的提高了实验效率；在试验体空化空蚀发生区域设有石英玻璃作为观察窗，可以很方便地观测试验体中空化现象和空蚀区的泡群特性；玻璃内表面与流道平齐，很好地保证了试验体内流场的平整。其结构简单，零件易于加工和装配，各部件通过法兰连接，便于拆卸和维修，结构强度高，密封性好，具有广泛的实用性。

附图说明

图1 为本发明的整体结构图。 

图2为本发明的试验体主视结构图。

图3为本发明的试验体俯视结构图。

图4 为本发明的试验体沿A-A剖视结构图。 

图5 为本发明的试验体沿B-B线的剖视结构图。

图6 为本发明的试验体沿C-C线的剖视结构图。

图7为本发明的整流孔板结构图。

图8为本发明的整流栅格板结构图。

图9为本发明的整流体结构图。

图10为本发明的缓冲体结构图。

图中：1-缓冲体，11-圆台壳体，12-缓冲体圆管，13-缓冲体方管，14缓冲体法兰，2-整流孔板，3-整流体，31-缓冲腔，32-整流体法兰，4-整流栅格板，5-试验体，51-试验体法兰，52-壳体，53-上压板，54-顶窗石英玻璃，55-侧窗石英玻璃，56-底板，57-底板阶梯密封固定螺钉，58-扰流台固定螺钉，59-扰流台，510-侧压板。 

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的一个实施例作进一步的详细描述：

如图1所示，本发明的水力空化发生装置主要由缓冲体1、整流体3和试验体5构成，所述的缓冲体1和整流体3之间设有整流孔板2，整流体3和试验体5之间设有整流栅格板4；所述的缓冲体包括缓冲体圆管12，缓冲体圆管12两端均焊接有圆台壳体11，一端的圆台壳体11通过缓冲体方管3连接有缓冲体法兰14，如图10所示；所述整流孔板2 为中间设有多个圆孔的方形薄板，整流孔板2的圆孔共有21个，分为三层，由内层到外层按1，8，12个孔规则排列，圆孔的进液侧开有倒角，如图7所示；所述整流体3由缓冲腔31和设在其两端的整流体法兰32构成，如图9所示；所述整流栅格板4为中间切割有方形栅格的方形薄板构成，如图8所示；所述试验体5包括底板56、罩扣在底板56上构成的横截面为方形的流体通道的壳体52，方开流体通道两端均设有拼接用的试验体法兰51，壳体52和底板56通过螺钉或卡扣联接，壳体52的前、后、顶三个面中部均开有与流体通道等宽的观测窗，其中壳体52顶面的观测窗中设有四棱台结构的顶窗石英玻璃54，顶窗石英玻璃54上设有上压板53，上压板53通过螺栓固定，壳体52前后两侧面的观测窗设有方形的侧窗石英玻璃55，侧窗石英玻璃55上设有侧压板510，侧压板510通过螺栓固定，所述的顶窗石英玻璃54和侧窗石英玻璃55内表面与流体通道内面平齐，底板56包括设有扰流台的前体底板和用于放置试验件的后体底板，前体底板和后体底板的接触处通过底板阶梯密封固定螺钉57阶梯密封。所述的扰流台59的横截面为三角形、梯形或凹圆弧曲面凸圆弧曲面的扰流台59，扰流台59通过扰流台固定螺钉58固定。

Claims (3)

1.一种水力空化发生装置，其特征在于：它包括缓冲体(1)、整流体(3)和试验体(5)，所述的缓冲体(1)和整流体(3)之间设有整流孔板(2)，整流体(3)和试验体(5)之间设有整流栅格板(4)；所述的缓冲体(1)包括缓冲体圆管（12）、设在缓冲体圆管（12）两端的圆台壳体（11），圆台壳体（11）一端经缓冲体方管（13）连接有缓冲体法兰（14）；所述整流孔板(2) 为中间设有多个圆孔的方形薄板，圆孔的进液侧设有倒角；所述整流体(3)由缓冲腔（31）和设在其两端的整流体法兰（32）构成；所述整流栅格板(4)为中间切割有方形栅格的方形薄板构成；所述试验体(5)包括底板（56）、罩扣在底板（56）上构成横截面为方形流体通道的壳体（52），方形流体通道的两端均设有试验体法兰（51），壳体（52）和底板（56）通过螺钉或卡扣联接，所述壳体（52）的前、后、顶三个面中部上均设有观测窗，其中壳体（52）顶面的观测窗为四棱台结构的顶窗石英玻璃（54），顶窗石英玻璃（54）经上压板（53）螺纹固定在壳体（52）上，壳体（52）前后两侧面的观测窗为方形的侧窗石英玻璃（55），侧窗石英玻璃（55）经侧压板（510）螺纹固定在壳体（52）上，底板（56）包括固定有扰流台（59）的前底板和用于放置试验件的后底板，前底板和后底板的连接处呈阶梯状搭接，搭接处通过底板阶梯密封固定螺钉（57）阶梯密封,所述的扰流台（59）的横截面为三角形、梯形、凹圆弧曲面或凸圆弧曲面，扰流台（59）通过扰流台固定螺钉（58）固定在底板（56）的前底板上。

2.根据权利要求1所述的水力空化发生装置，其特征在于：所述的整流孔板(2)中间的多个圆孔共有21个，分为三层，由内到外按1、8、12个孔排列。

3.根据权利要求1所述的水力空化发生装置，其特征在于：所述的顶窗石英玻璃（54）和侧窗石英玻璃（55）内表面与流体通道内面平齐。