CN111054251B - 一种piv固态粒子发生器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种PIV固态粒子发生器，包括罐状上盖、中间模块和罐状底座，罐状上盖的下端开口，内部设有第一腔体，罐状底座的上端开口，内部设有第三腔体，中间模块包括电机、电机支架、传动盖、传动轴、搅拌器和加料管，传动盖包括凸型圆盘和环形侧板，环形侧板连接凸型圆盘的边缘，环形侧板和凸型圆盘的顶面共同形成第二腔体，环形侧板和罐状上盖活动密封连接，使得第一腔体和第二腔体连通，罐状底座活动密封连接凸型圆盘，使得搅拌器位于第三腔体的底部。与现有技术相比，本发明通过对粒子发生器结构的重新设计提高了整体的密封性、适用于小流量的粒子搅拌应用情况；降低了实验的要求；提高了使用的安全性。

Description

一种PIV固态粒子发生器
技术领域
本发明涉及粒子示踪激光测量技术领域，尤其是涉及一种PIV固态粒子发生器。
背景技术
粒子图像测速仪(Particle Image Velocimetry，PIV)是一种非接触的速度场测量技术，相对于热线风速仪等侵入性测量手段，PIV既具备单点测量技术高精度和高分辨率的优点，又能够获得平面流场显示的瞬态图像和整体结构。在二维全场测速领域中，PIV是一种成熟的技术，并迅速发展成为流场测量的标准方法。
如公开号为CN208984664U的中国实用新型公开了一种PIV固态示踪粒子发生器，用于搅拌粒子产生均匀稳定的粒子流；装置采用低转速的电机配合高压气流实现均匀的粒子搅拌，但是该装置存在以下问题：1、电机转轴和粒子搅拌室的连接处必然会存在密封问题，其原因为PIV使用的粒子直径为1微米左右，即使存在密封，在粒子发生器的运转过程中粒子容易随着电机转轴的空隙处泄露，被人体吸入肺部造成身体损伤。2、需要采用高压气源并且配合多个组成环形的进气喷口，对气源的要求高，提高了实验难度和成本，而且高压气源形成的装置内外压差更容易造成粒子在转轴空隙处的泄露。3、电机转轴设置在搅拌器的下端，容易造成粒子在重力作用下在转轴空隙形成堆积、板结，加剧对转轴的磨损，影响使用寿命。4、对进气来流的压力要求较高，混合的动力主要来自于气流，仅适用于流量较大的实验工况，不适用于小流量的实验工况。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种PIV固态粒子发生器。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种PIV固态粒子发生器，包括罐状上盖、中间模块和罐状底座，所述罐状上盖的下端开口，内部设有第一腔体，所述罐状底座的上端开口，内部设有第三腔体，在罐状底座的侧壁上设有进气孔和出气孔，所述的中间模块包括电机、电机支架、传动盖、传动轴、搅拌器和加料管，所述的传动盖包括凸型圆盘和环形侧板，所述凸型圆盘的凸起部向下设置，所述环形侧板连接凸型圆盘的边缘，环形侧板和凸型圆盘的顶面共同形成第二腔体，所述的环形侧板和罐状上盖活动密封连接，使得第一腔体和第二腔体连通，所述的凸型圆盘上设有轴通孔和加料通孔，轴通孔位于凸型圆盘的中央，所述的电机通过电机支架安装在凸型圆盘的上方，所述的传动轴穿过轴通孔，并且上端连接电机，下端连接搅拌器，所述的加料管从凸型圆盘上方连接加料通孔，所述的罐状底座活动密封连接凸型圆盘，使得搅拌器位于第三腔体的底部。
进一步地，所述的凸型圆盘上设有两个轴承，分别设置于轴通孔的上端和下端，所述传动轴通过轴承连接凸型圆盘。
进一步地，所述的凸型圆盘的凸起部端部设有轴承盖，轴承盖通过螺栓连接凸型圆盘。
进一步地，所述的搅拌器包括多个叶片，每个叶片的底部为矩形齿，相邻两个叶片之间的矩形齿互相交错。
进一步地，所述罐状上盖的下端开口设有第一法兰盘，所述的环形侧板上设有第二法兰盘，第一法兰盘和第二法兰盘通过卡箍连接。
进一步地，所述凸型圆盘的下端设有第三法兰盘，所述罐状底座的上端开口设有第四法兰盘，第三法兰盘和第四法兰盘通过卡箍连接。
进一步地，所述的电机支架包括L型板和竖直板，所述的电机安装在L型板上，所述的竖直板一端连接凸型圆盘的顶端，另一端连接L型板。
进一步地，所述的加料管顶端设有加料管堵头，该加料管堵头通过螺纹连接加料管。
进一步地，所述的环形侧板上设有航空接头，用于穿过电机的线缆。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明通过对粒子发生器结构的重新设计提高了整体的密封性、适用于小流量的粒子搅拌应用情况；本发明将电机和搅拌器均通过传动盖集成在了中间模块上，罐状底座位于中间模块的下方形成粒子搅拌室，在使用时通过高速旋转的电机带动搅拌器对粒子进行搅拌，在进气孔只需要增加常压气流，降低了实验的要求；罐状上盖位于中间模块的上方，传动盖自身起到了第一次防护的作用，即作为盖体又作为电机的支撑座，罐状上盖对从第三腔体通过轴通孔泄露到第一、二腔体内的粒子起到了第二次泄露防护的作用，提高使用的安全性。
2、本发明通过在凸型圆盘上设置上下两个具有一定间隔的两个轴承起到了传动轴稳定的作用，能够更好地适用于高速旋转的电机和传动轴。
3、在凸型圆盘的凸起部端部设置轴承盖起到初步密封的作用。
4、搅拌器采用矩形齿交错的叶片，能够有效搅拌粒子，避免粒子在第三腔体底部的沉积。
5、罐状上盖、中间模块和罐状底座的三段式结构互相之间采用法兰盘和卡箍连接，密封结构简单可靠，便于安装和拆卸，对装置进行清洗和维修。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的内部结构示意图。
图3为中间模块的结构示意图。
图4为搅拌器的结构示意图。
图5为进气孔和出气孔的位置示意图。
附图标记：1、罐状上盖，11、第一腔体，12、第一法兰盘，2、中间模块，21、第二腔体，22、电机，23、电机支架，231、L型板，232、竖直板，24、传动盖，241、凸型圆盘，241a、轴通孔，241b、加料通孔，241c、轴承，241d、轴承盖，242、环形侧板，242a、航空接头，25、传动轴，26、搅拌器，261、叶片，261a、矩形齿，27、加料管，271、加料管堵头，28、第二法兰盘，29、第三法兰盘，3、罐状底座，31、第三腔体，32、进气孔，33、出气孔，34、第四法兰盘。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
如图1～3所示，本实施例提供了一种固态粒子发生器。该固态粒子发生器包括罐状上盖1、中间模块2和罐状底座3。
罐状上盖1的下端开口，在下端开口处焊接第一法兰盘12，内部设有第一腔体11。
罐状底座3的上端开口，在上端开口处焊接第四法兰盘34，内部设有第三腔体31，并且在罐状底座3的侧壁上设有进气孔32和出气孔33。进气孔32用于普通压强的气体进入发生器；如图5所示，进气孔32为斜向孔，和侧壁的形成偏置，有利于气体进入发生器后形成旋流带动粒子搅拌，使得气体与粒子充分混合，减少电机22功率的损耗。出气孔33用于连接各类实验和检测设备。
中间模块2包括电机22、电机支架23、传动盖24、传动轴25、搅拌器26和加料管27。其中，传动盖24包括一个凸型圆盘241和环形侧板242。凸型圆盘241的凸起部向下设置，环形侧板242连接在凸型圆盘241的边缘，环形侧板242和凸型圆盘241的顶面共同形成第二腔体21。在环形侧板242上焊接有第二法兰盘28，第二法兰盘28和第一法兰盘12通过卡箍形成活动密封连接，使得第一腔体11和第二腔体21连通。
凸型圆盘241上设有轴通孔241a和加料通孔241b。轴通孔241a位于凸型圆盘241的中央，电机22通过电机支架23安装在凸型圆盘241的上方，传动轴25穿过轴通孔241a，并且上端通过联轴器连接电机22，下端通过螺栓连接搅拌器26。凸型圆盘241上设有两个嵌入槽，两个嵌入槽分别位于轴通孔241a的上端和下端，将两个轴承241c分别嵌入到嵌入槽中，使得传动轴25通过轴承241c连接凸型圆盘241，本实施例中采用的是高速电机22，该轴承结构能够在电机22高速运转时保持传动轴25的旋转稳定性；同时使得轴承241c易于安装和拆卸。在凸型圆盘241的凸起部端部设有轴承盖241d，轴承盖241d通过螺栓连接凸型圆盘241盖住下端嵌入槽中的轴承241c，起到了对传动轴25处缝隙的初步密封作用。
电机支架23包括L型板231和竖直板232。电机22安装在L型板231上，竖直板232一端连接凸型圆盘241的顶端，另一端连接L型板231。L型板231和竖直板232上均设有长条孔，螺栓穿过长条孔使得L型板231和竖直板232互相固定并能够调整相对位置，确保电机22的安装高度适宜。
环形侧板242上设有航空接头242a，用于穿过电机22的线缆，连接外部的电源和控制器。
加料管27从凸型圆盘241上方焊接连接加料通孔241b；加料管27顶端设有加料管堵头271，该加料管堵头271通过螺纹连接加料管27，用于密封加料管27，防止粒子通过加料管27进入第一腔体11。加料管堵头271可以为橡胶堵头或者设有密封圈。
在凸型圆盘241的下端焊接有第三法兰盘29，第三法兰盘29和第四法兰盘34通过卡箍形成活动密封连接，使得第三腔体31成为粒子的搅拌室，搅拌器26位于第三腔体31的底部。
如图4所示，搅拌器26由多个叶片261组成，本实施例中采用12个叶片261。每个叶片261的底部为矩形齿261a，并且相邻两个叶片261之间的矩形齿261a互相交错。当搅拌器26在第三腔体31的底部转动时，该形状的叶片261能够有效搅拌粒子，避免粒子在腔体底部发生沉积。
本实施例的使用过程为：打开罐状上盖1，通过加料管27将所需粒子加入；盖上罐状上盖1并且紧固卡箍；将进气孔32连接空气压缩机，将出去孔连接测量设备的管道；打开电机22，既有粒子从出气管均匀输出，可以通过调节电机22转速改变粒子密度，适用于小流量的工作情况(电机转速可根据实验工况要求调节，流量小时提高转速，大时降低转速)。若出现其他情况，或者需要了解搅拌器26的情况，可以打开罐状底座3，进行维修或观察。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种PIV固态粒子发生器，其特征在于，包括罐状上盖(1)、中间模块(2)和罐状底座(3)，所述罐状上盖(1)的下端开口，内部设有第一腔体(11)，所述罐状底座(3)的上端开口，内部设有第三腔体(31)，在罐状底座(3)的侧壁上设有进气孔(32)和出气孔(33)，所述的中间模块(2)包括电机(22)、电机支架(23)、传动盖(24)、传动轴(25)、搅拌器(26)和加料管(27)，所述的传动盖(24)包括凸型圆盘(241)和环形侧板(242)，所述凸型圆盘(241)的凸起部向下设置，所述环形侧板(242)连接凸型圆盘(241)的边缘，环形侧板(242)和凸型圆盘(241)的顶面共同形成第二腔体(21)，所述的环形侧板(242)和罐状上盖(1)活动密封连接，使得第一腔体(11)和第二腔体(21)连通，所述的凸型圆盘(241)上设有轴通孔(241a)和加料通孔(241b)，轴通孔(241a)位于凸型圆盘(241)的中央，所述的电机(22)通过电机支架(23)安装在凸型圆盘(241)的上方，所述的传动轴(25)穿过轴通孔(241a)，并且上端连接电机(22)，下端连接搅拌器(26)，所述的加料管(27)从凸型圆盘(241)上方连接加料通孔(241b)，所述的罐状底座(3)活动密封连接凸型圆盘(241)，使得搅拌器(26)位于第三腔体(31)的底部。
2.根据权利要求1所述的一种PIV固态粒子发生器，其特征在于，所述的凸型圆盘(241)上设有两个轴承(241c)，分别设置于轴通孔(241a)的上端和下端，所述传动轴(25)通过轴承(241c)连接凸型圆盘(241)。
3.根据权利要求2所述的一种PIV固态粒子发生器，其特征在于，所述的凸型圆盘(241)的凸起部端部设有轴承盖(241d)，轴承盖(241d)通过螺栓连接凸型圆盘(241)。
4.根据权利要求1所述的一种PIV固态粒子发生器，其特征在于，所述的搅拌器(26)包括多个叶片(261)，每个叶片(261)的底部为矩形齿(261a)，相邻两个叶片(261)之间的矩形齿(261a)互相交错。
5.根据权利要求1所述的一种PIV固态粒子发生器，其特征在于，所述罐状上盖(1)的下端开口设有第一法兰盘(12)，所述的环形侧板(242)上设有第二法兰盘(28)，第一法兰盘(12)和第二法兰盘(28)通过卡箍连接。
6.根据权利要求1所述的一种PIV固态粒子发生器，其特征在于，所述凸型圆盘(241)的下端设有第三法兰盘(29)，所述罐状底座(3)的上端开口设有第四法兰盘(34)，第三法兰盘(29)和第四法兰盘(34)通过卡箍连接。
7.根据权利要求1所述的一种PIV固态粒子发生器，其特征在于，所述的电机支架(23)包括L型板(231)和竖直板(232)，所述的电机(22)安装在L型板(231)上，所述的竖直板(232)一端连接凸型圆盘(241)的顶端，另一端连接L型板(231)。
8.根据权利要求1所述的一种PIV固态粒子发生器，其特征在于，所述的加料管(27)顶端设有加料管堵头(271)，该加料管堵头(271)通过螺纹连接加料管(27)。
9.根据权利要求1所述的一种PIV固态粒子发生器，其特征在于，所述的环形侧板(242)上设有航空接头(242a)，用于穿过电机(22)的线缆。
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