CN108533872B - 一种提高液体流量稳定性的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种提高液体流量稳定性的装置，包括外壳、流量稳定组件、流量微调组件和蜂窝状通道，外壳包括相对滑动的外壳前段和外壳后段，蜂窝状通道布置于外壳后段的截面上；流量稳定组件包括主轴、前轴承和后轴承，主轴包括相互插接且相对滑动的主轴前段和主轴后段，主轴前段、主轴后段分别外壳相连；流量微调组件包括微调叶轮和叶轮轴，微调叶轮套接于前轴承的外圈，叶轮轴一侧开设有六个圆柱形开孔，连接环的内侧上设置有六根圆柱，连接环的内圈套接于后轴承上，其外圈上等距的设有六个圆槽。本发明有益效果是，设计精巧，制造成本较低，减少了因湍流影响，有效提高液体流量的稳定性，并具有较高精度的流量微调功能。

Description

一种提高液体流量稳定性的装置

技术领域

本发明涉及流体力学用的实验设备技术领域，尤其涉及一种提高液体流量稳定性的装置。

背景技术

流体力学实验仪器广泛被应用于各大高校及研究机构，现今世界上有几大流体力学实验仪器品牌，如Tecquipment、Elcometer、Armfield、OHAUS等。这些实验仪器主要包括控制台、水泵、流量监测装置、软管、实验区。水泵负责将液体抽入循环；流量监测装置测量记录流量数据，传输给控制台；控制台用于调节流量大小并显示流量等数据；软管，连接循环中各个装置；实验区，用于进行实验，提供给观测者数据。

液体流量的不稳定性是流体力学实验准确性的一大问题，目前，大多数正在使用的流体力学实验仪器，控制台示数一般只显示小数点后的一到两位。有时因为湍流导致的示数最后一位波动比较大，非常影响最终的实验结果，导致实验结果与事实相差较大，不能起到适当的教学作用，也不利于科研工作得到正确的结论。

通常，专业的液体流量稳定装置的成本太高，而对于一些基础的实验来说，配备这个标准的流量稳定装置又有些大材小用，并且，如果想进行微量调节示数，单纯用控制台来操作，实现也是比较困难的。

基于此，迫切需要提出一种能提高增加液体流量稳定性，并同时实现流量微调功能的装置，以解决流体力学实验进程中存在的上述技术问题。

发明内容

为解决因湍流所导致的流量监测器的示数波动问题，同时实现流量微调的功能，提供一种高液体流量稳定性的装置。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种提高液体流量稳定性的装置，包括外壳、流量稳定组件、流量微调组件和蜂窝状通道，所述外壳包括相对滑动的外壳前段和外壳后段，所述蜂窝状通道布置于所述外壳后段的整个截面上；流量稳定组件包括主轴、前轴承和后轴承，所述主轴包括相互插接且相对滑动的主轴前段和主轴后段，所述主轴前段、所述主轴后段分别通过三根支架与所述外壳相连，所述前轴承的内圈、所述后轴承的内圈分别套接在所述主轴前段、所述主轴后段上；流量微调组件包括微调叶轮和叶轮轴，所述微调叶轮套接于所述前轴承的外圈，叶轮轴一侧开设有六个圆柱形开孔，连接环的内侧上设置有六根圆柱，且六根圆柱与六个圆柱形开孔配合连接，所述连接环的内圈套接于所述后轴承上，其外圈上等距的设有六个圆槽；所述外壳前段、所述外壳后段分别与所述主轴前段、所述主轴后段相连。

本发明的技术方案还包括，转换支架连接所述微调叶轮的底部和所述连接环，每个所述微调叶轮的底部均与一个圆台相接，且圆台与所述微调叶轮的叶片相垂直。

本发明的技术方案还包括，所述圆台分别置于所述叶轮轴一侧的圆槽中，且每个所述圆台一侧均连接一个凸扣。

本发明的技术方案还包括，所述凸扣的数量为六个，分别位于六个所述微调叶轮的扇叶底部。

本发明的技术方案还包括，每个所述凸扣通过一个所述转换支架与设置于连接环外圈上的栓相连接。

本发明的技术方案还包括，六个所述栓分别插入连接环的外圈上设置的六个圆槽中。

本发明的技术方案还包括，所述前轴承、所述后轴承和所述连接环均安装有垫圈。

本发明的技术方案还包括，所述主轴前段上开设两个出水孔，所述出水孔连通所述主轴前段轴线处的开孔。

本发明的技术方案还包括，所述外壳前段的后半部分、所述外壳后段的前半部分上均设置有螺纹。

本发明的有益效果是，

1、在流体力学实验进程中，水管的内壁和水泵的扇叶会形成湍流，湍流的脉动会导致实验装置的流量监测器示数产生波动，湍流边界层分为内层和外层，内层又包括粘性底层，而粘性底层主要受粘性力的影响，脉动比较小；该装置中设置的蜂窝状通道，增大了湍流边界层的粘性底层厚度比例增大，减小了湍流脉动，在蜂窝状通道的入口处，管壁和扇叶的湍流作用所形成的大的涡被切割成了直径较小的涡，这就加速了湍流的耗散，降低了涡的影响，提高了液体流量稳定性；

2、微调叶轮的叶片角度可通过旋转外壳来进行调节，且微调叶轮也可拆卸更换新的叶轮，实现了液体流量的微量调整。

综上，本发明设计精巧，制造成本较低，减少了因湍流对流量数据示数的影响，有效提高液体流量的稳定性，并具有较高精度的流量微调功能，保证实验精确性，保障了流体力学实验和相关科研工作的精确度。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的前视图；

图3为本发明中的微调叶轮结构示意图；

图4为本发明中的出水孔结构示意图；

其中，1-外壳；2-主轴前段；3-主轴后段；4-微调叶轮；5-连接环；6-转换支架；7-栓；8-支架；9-前轴承；10-后轴承；11-叶轮轴；12-凸扣；13-出水孔；14-蜂窝状通道。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，一种提高液体流量稳定性的装置，包括外壳1、流量稳定组件、流量微调组件和蜂窝状通道14，外壳1包括相对滑动的外壳前段和外壳后段，蜂窝状通道14布置于外壳后段的整个截面上；

流量稳定组件包括主轴、前轴承9和后轴承10，主轴包括相互插接且相对滑动的主轴前段2和主轴后段3，主轴前段2、主轴后段3分别通过三根支架8与外壳1相连，支架8数量为六根，三根连接主轴前段2与外壳1，另外三根连接主轴后段3与外壳1；前轴承9的内圈、后轴承10的内圈分别套接在主轴前段2、主轴后段3上。

流量微调组件包括微调叶轮4和叶轮轴11，微调叶轮4套接于前轴承9的外圈，叶轮轴11一侧开设有六个圆柱形开孔，连接环5的内侧上设置有六根圆柱，六根圆柱平行于主轴，且六根圆柱与六个圆柱形开孔配合连接，目的是防止连接环5和微调叶轮4之间发生相对转动；连接环5的内圈套接于后轴承10上，其外圈上等距的设有六个圆槽；外壳前段、外壳后段分别与主轴前段2、主轴后段3相连；连接环5与微调叶轮4插入配合连接。

特别的，转换支架6连接微调叶轮4的底部和连接环5，每个微调叶轮4的底部均与一个圆台相接，且圆台与微调叶轮4的叶片相垂直。

特别的，圆台分别置于叶轮轴11一侧的圆槽中，圆槽开口处的半径小于槽底，目的是使微调叶轮4的扇叶可以转动不会脱落，且每个圆台一侧均连接一个凸扣12，凸扣12伸出圆台与转换支架6的一端相扣。

特别的，凸扣12的数量为六个，分别位于六个微调叶轮4的扇叶底部。

特别的，每个凸扣12通过一个转换支架6与设置于连接环5外圈上的栓7相连接。

特别的，六个栓7分别插入连接环5的外圈上设置的六个圆槽中。

特别的，前轴承9、后轴承10和连接环5均安装有垫圈，叶轮轴11的中心开孔处和连接环5的中心开孔处一端的半径略小的，分别只需要一个垫圈分别卡在开孔的另一侧，选较厚垫圈卡住轴承的同时也能把叶轮轴11和连接环5卡住，垫圈的作用是防止前轴承9、后轴承10的轴向滑动。

特别的，主轴前段2上开设两个出水孔13，如图4所示，出水孔13连通主轴前段2轴线处的开孔。

特别的，外壳前段的后半部分、外壳后段的前半部分上均设置有螺纹，通过转动的方式实现滑动调节，滑动可以使外壳前段和外壳后段之间产生轴向的位移，进而带动壳内主轴前段2、主轴后段3的轴向位移。

特别的，主轴后段3的前半部分半径略小，可以插入主轴前段2轴线处设置的开孔中，目的是保证主轴前段2、主轴后段3能够在同一条轴线上相对移动。

前轴承9安装在主轴前段2上，一侧卡在主轴的凹槽处，另一侧用垫圈固定。

使用过程中，当外力使外壳前段、外壳后段之间发生相对移动，引起主轴前段2、主轴后段3的间距发生变化，连接环5和微调叶轮4之间距离轴向变化，使得转换支架6对微调叶轮4根部圆台一侧产生一个新的力矩，进而使微调叶片的角度发生变化。

在实验进程中，先将微调叶轮4的扇叶角度调至45°左右，打开阀门供水，查看控制台示数，缓慢顺时针或逆时针扭动外壳前段，直到示数满足实验需求为止，若将扇叶角度调节范围不能满足要求，可将微调叶轮4拆下，换上另一型号的微调叶轮4，重复上述步骤，直到满足要求为止。

当管壁和扇叶所形成的湍流到达蜂窝状通道14入口处时，一方面，较大的涡被通道边缘强行切割成较小的涡；另一方面，流体进入通道内，其湍流边界层的粘性底层厚度比例增大，湍流脉动减小，这两方面共同作用使得进入流量监测器的流体脉动减小，提高了流体的稳定性。

本装置中的微调叶轮4是可拆卸、可更换的，微调叶轮4也可拆卸更换新的叶轮，实现了液体流量的微量调整适用范围更广。

当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种提高液体流量稳定性的装置，其特征在于，包括外壳、流量稳定组件、流量微调组件和蜂窝状通道，所述外壳包括相对滑动的外壳前段和外壳后段，所述蜂窝状通道布置于所述外壳后段的整个截面上；流量稳定组件包括主轴、前轴承和后轴承，所述主轴包括相互插接且相对滑动的主轴前段和主轴后段，所述主轴前段、所述主轴后段分别通过三根支架与所述外壳相连，所述前轴承的内圈、所述后轴承的内圈分别套接在所述主轴前段、所述主轴后段上；流量微调组件包括微调叶轮和叶轮轴，所述微调叶轮套接于所述前轴承的外圈，叶轮轴一侧开设有六个圆柱形开孔，连接环的内侧上设置有六根圆柱，且六根圆柱与六个圆柱形开孔配合连接，所述连接环的内圈套接于所述后轴承上，其外圈上等距的设有六个圆槽；所述外壳前段、所述外壳后段分别与所述主轴前段、所述主轴后段相连；

转换支架连接所述微调叶轮的底部和所述连接环，每个所述微调叶轮的底部均与一个圆台相接，且圆台与所述微调叶轮的叶片相垂直；

所述前轴承、所述后轴承和所述连接环均安装有垫圈。

2.如权利要求1所述的一种提高液体流量稳定性的装置，其特征在于，所述圆台分别置于所述叶轮轴一侧的圆槽中，且每个所述圆台一侧均连接一个凸扣。

3.如权利要求2所述的一种提高液体流量稳定性的装置，其特征在于，所述凸扣的数量为六个，分别位于六个所述微调叶轮的扇叶底部。

4.如权利要求3所述的一种提高液体流量稳定性的装置，其特征在于，每个所述凸扣通过一个所述转换支架与设置于连接环外圈上的栓相连接。

5.如权利要求4所述的一种提高液体流量稳定性的装置，其特征在于，六个所述栓分别插入连接环的外圈上设置的六个圆槽中。

6.如权利要求1所述的一种提高液体流量稳定性的装置，其特征在于，所述主轴前段上开设两个出水孔，所述出水孔连通所述主轴前段轴线处的开孔。

7.如权利要求1所述的一种提高液体流量稳定性的装置，其特征在于，所述外壳前段的后半部分、所述外壳后段的前半部分上均设置有螺纹。

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