CN112461500A - 一种水槽式清洗机的可视化综合试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水槽式清洗机可视化综合试验装置，包括储水装置、电机、主轴、叶轮、导流装置、蜗壳、连接螺栓、弯管、挡板、PIV测量系统。叶轮位于蜗壳和导流环的内部，叶轮通过螺栓固定在主轴上并随主轴旋转，电机与储水装置的试验段连接，储水池顶部开放，蜗壳的出口段通过连接螺栓与储水装置的出水管连接，叶轮、蜗壳、导流装置、储水装置、挡板采用透明材质制成，实现水槽式清洗机各过流部件内部流动的可视化。试验过程中，可更换不同的叶轮、导流环和蜗壳模型，满足完全浸没的测量需求，利用挡板防止液面的波动，实现了清洗机内部流场的PIV测量，同时可以实现不同角度的拍摄，更加准确、更加灵活、更加全面的掌握清洗机内流场的流动规律。
Description
技术领域
本发明属于流体机械内部流动技术领域，尤其涉及一种水槽式清洗机可视化综合试验装置。
背景技术
随着人们生活水平的日益提高，清洗机作为一种厨房用家电产品，越来越多的进入家庭。目前市场上的清洗机一般分为台式、柜式、槽式三种，其中，台式清洗机即为整体式独立结构，一般放置在台面上使用，但是容积较小，可以清洗的碗碟较少；柜式清洗机也是一种独立结构，容积大，但需要嵌入到橱柜中使用，且使用者需要弯腰开合，造成用户体验不好；水槽式清洗机则是与水槽结合在一起，一般安装在厨房水槽中使用，综合了台式清洗机和柜式清洗机的优点，其顶开式的开合方式，迎合了用户体验，较大的清洗容积，也解决了台式清洗机容积小的缺点。
上述各种形式的清洗机，一般均是通过水泵将水提起来，并通过喷淋臂喷向清洗空间中的碗碟从而达到清洗作用。目前对于水泵内部流场的试验研究主要采用粒子图像测速技术(PIV)和激光多普勒测速技术(LDV)等方法。由于PIV测量属于非接触式多点测量技术，不仅具有不干扰流场的特点，而且测量精度随着仪器以及数据处理算法的进步不断提升。
PIV技术目前已经广泛应用于泵内流场的测量，对离心泵、混流泵以及轴流泵轴面以及进出口断面流场的测量方法，然而上述测试方法均无法适用于对水槽式清洗机泵内部流场的测量。水槽式清洗机由于其结构的独特性，泵腔的双隔舌结构给泵内部流场的PIV测量带来极大难度。
发明内容
本发明提出了一种水槽式清洗机的可视化综合试验平台，目的在于填补水槽式清洗机可视化试验测量方法的空白。
本发明所采用的技术方案如下：
一种水槽式清洗机可视化综合试验装置结构，包括储水装置、电机、主轴、叶轮、导流装置、蜗壳、连接螺栓、弯管、挡板、PIV测量系统。
所述储水装置包括上下游两部分，上游段为储水池，下游段为试验段，底部连通；还包括量筒、两个出水管、四个定位底座、电机安装座和六个电机定位孔组成，四个蜗壳定位底座分布在蜗壳四个角，每个底座顶面上设有凸台通过螺钉与导流装置定位底座底面的凹槽相连，六个电机定位孔为60度均布设置。
所述导流装置包括导流环、固定板和导流装置固定底座，导流环位于固定板中部；固定板的四个角设置导流装置固定底座，底座顶面设有凸台通过螺钉与蜗壳固定底座底面上的凹槽连接，底面设有凹槽通过螺钉与定位底座顶面上的凸台连接。
所述叶轮位于蜗壳和导流环的内部，且与主轴连接，主轴与电机连接，电机通过电机安装座和六个电机定位孔与储水装置的试验段连接。
所述导流环与蜗壳内部平滑过渡形成光滑整体，导流环的底部与储水装置的试验段连通，所述储水装置的试验段与储水装置的储水池连通，所述储水池顶部开放。
所述蜗壳设有两个对称的出口段，蜗壳进口段直径与导流环外径相同，出口管上设有螺纹，通过连接螺栓与储水装置出水管的进口段连接，出水管的出口段与弯管进口段相连；蜗壳的四个角设置蜗壳固定底座，底座上设置凹槽和固定孔，通过螺钉与定位底座和导流装置连接。
所述叶轮、蜗壳、导流装置、储水装置、挡板采用透明材质制成，实现水槽式清洗机各过流部件内部流动的可视化。所述透明材质为有机玻璃。
所述储水装置的储水池侧壁上设有量筒，可实时观察水位，进行不同水位下的试验。
所述储水装置的试验段顶部设有凸台，通过螺钉与挡板连接，，在浸没条件下可防止水面波动；所述挡板与储水装置的凸台的长宽相等。
所述出水管设置在试验段的壁面上，出水管的两端设有螺纹，所述弯管与出水管的出口段连接。
所述叶轮、导流装置和蜗壳为可拆卸设置。
所述PIV测量系统包括CCD相机、片光源激光器和计算机，所述CCD相机、片光源激光器分别和计算机相连。所述片光源激光器用于发射激光面曝光流场中的示踪粒子，所述CCD相机用于拍摄流场的流动状态。
本发明所述水槽式清洗机的内部流场PIV测试方法，片光源激光器发出激光片光源，激光片光源从顶部穿透挡板、蜗壳与叶轮，CCD相机从试验段侧面布置，且CCD相机与片光源垂直；所述CCD相机获取水槽式清洗机内部截面流场的图像信息，计算机对图像进行互相关处理得到速度场信息，并通过软件处理得速度矢量图和云图。本发明的有益效果为：
与现有技术相比，本发明所述的一种水槽式清洗机的可视化综合试验平台，通过在储水装置上设置量筒和挡板，可以根据实验需求调节水位，防止试验段水面波动。通过在蜗壳、导流装置和进口设置透明有机玻璃制成的定位装置，可根据试验需求更换叶轮、蜗壳、导流环模型，实现了清洗机内部流场的PIV测量，同时可以实现不同角度的拍摄，更加准确、更加灵活、更加全面的掌握清洗机内流场的流动规律。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图(A)、主视图(B)；
图2为本发明实施例一的储水装置结构示意图；
图3为本发明实施例一的导流装置结构示意图；
图4为本发明实施例一的蜗壳结构示意图；a-蜗壳主视图，b-蜗壳正视图，c-截面A-A示意图，d-蜗壳俯视图，e-截面B-B示意图；
图5为本发明实施例一的连接螺栓结构示意图；
图6为本发明实施例一的弯管结构示意图；
图7为本发明实施例一的挡板结构示意图；
图8为本发明实施例一的PIV测量系统示意图；
附图标记说明：
1-储水装置；1.1-量筒；1.2-储水池；1.3-试验段；1.4-凸台；1.5-出水管进口段；1.6-出水管出口段；1.7-定位底座；1.8-电机安装座；1.9-电机定位孔；2-电机；2.1-电机安装台；2.2-电机定位座；3-主轴；4-叶轮；5-导流装置；5.1-导流环；5.2-固定板；5.3-导流装置固定底座；6-蜗壳；6.1-蜗壳出口段；6.2-蜗壳固定底座；7-连接螺栓；8-弯管；8.1-弯管进口段；8.2-弯管出口段；9-挡板；10-PIV系统；10.1-CCD相机；10.2-片光源激光器；10.3-计算机；10.4-显示屏。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一
如图1所示，一种水槽式清洗机可视化综合试验装置结构，包括储水装置1、电机2、主轴3、叶轮4、导流装置5、蜗壳6、连接螺栓7、弯管8、挡板9、PIV测量系统10，
所述储水装置1包括上下游两部分，上游段为储水池1.2，下游段为试验段1.3，底部连通；
导流装置5包括导流环5.1、固定板5.2和导流装置固定底座5.3；导流环5.1位于固定板5.2中部；
所述叶轮4位于蜗壳6和导流环5.1的内部，且叶轮4和电机2通过主轴3串联在一起，叶轮4通过螺栓固定在主轴3上并随主轴2旋转。
如图2所示，所述电机2通过电机安装座1.8和六个电机定位孔1.9与储水装置试验段1.3连接，
所述导流环5.1与蜗壳6内部平滑过渡形成光滑整体，导流装置5的导流环5.1底部与储水装置的试验段1.3连通，试验段1.3与储水池1.2连通，储水池1.2顶部开放。
如图3-图6所示，所述叶轮4位于蜗壳6和导流环5.1的内部，所述蜗壳出口段6.1与储水装置的出水管进口段1.5之间安装有连接螺栓7，储水装置的出水管出口段1.6与弯管进口段8.1相连。
如图4所示，所述蜗壳6的四个角设置蜗壳固定底座6.2，通过螺钉与定位底座1.7和导流装置固定底座5.3连接。
如图7所示，所述挡板9的四个角通过螺钉与出水装置的凸台1.4连接。
所述叶轮4、蜗壳6、导流装置5、储水装置1、挡板9采用透明材质制成，实现水槽式清洗机各过流部件内部流动的可视化。
如图8所示，所述PIV测量系统包括CCD相机10.1、片光源激光器10.2和计算机10.3。所述CCD相机10.1、片光源激光器10.2分别于计算机10.3相连，所述片光源激光器10.2用于发射激光面曝光流场中的示踪粒子，所述CCD相机10.1用于拍摄流场的流动状态。
该装置的测量方法为，包含如下步骤：
步骤一：按图8连接各部分，将片光源激光器10.2置于所述挡板9的正上方，CCD相机10.1的镜头垂直于所述激光面且正对叶轮出口轴截面流场区域；
步骤二：，当片光源激光器10.2发出平行于主轴2轴心的激光面曝光叶轮出口轴截面流场中的示踪粒子时，CCD相机10.1以垂直于片光源的方向对准待测区域进行曝光拍摄，获得不同时刻叶轮出口轴截面流场的图像信息；
步骤三：将CCD相机10.1分别放置于叶轮垂直于主轴的不同截面进行曝光拍摄。
步骤四：通过所述计算机10.3记录数据，对拍摄的照片进行后处理，获得平行于主轴2截面上的流场分布。
步骤五：在PIV测试中，利用上述步骤交换所述光源激光器(10.2)和所述CCD相机(10.1)的位置，获得垂直于主轴的截面上的流场分布。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不仅限于上述实施方式，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。
Claims (9)
1.一种水槽式清洗机的可视化综合试验装置，其特征在于，包括：储水装置(1)、电机(2)、主轴(3)、叶轮(4)、导流装置(5)、蜗壳(6)、连接螺栓(7)、弯管(8)、挡板(9)、PIV测量系统(10)；
所述储水装置(1)包括上下游两部分，上游段为储水池(1.2)，下游段为试验段(1.3)，底部连通；
导流装置(5)包括导流环(5.1)、固定板(5.2)和导流装置固定底座(5.3)；导流环(5.1)位于固定板(5.2)中部；
所述叶轮(4)位于蜗壳(6)和导流环(5.1)的内部，且与主轴(3)连接，所述主轴(3)与电机(2)连接，所述电机(2)通过电机安装座(1.8)和六个电机定位孔(1.9)与储水装置试验段(1.3)连接；
所述导流环(5.1)与蜗壳(6)内部平滑过渡形成光滑整体，导流环(5.1)的底部与储水装置的试验段(1.3)连通，所述储水装置(1)的试验段(1.3)与储水装置(1)的储水池(1.2)连通，所述储水池(1.2)顶部开放；
所述蜗壳(6)的出口段(6.1)通过连接螺栓(7)与储水装置的出水管进口段(1.5)连接，出水管的出口段(1.6)与弯管进口段(8.1)相连；
叶轮(4)、蜗壳(6)、导流装置(5)、储水装置(1)、挡板(9)采用透明材质制成；
所述PIV测量系统(10)包括CCD相机(10.1)、片光源激光器(10.2)和计算机(10.3)，所述CCD相机、片光源激光器分别和计算机相连。
2.根据权利要求1所述的一种水槽式清洗机的可视化综合试验装置，其特征在于，所述叶轮(4)、蜗壳(6)、导流装置(5)、储水装置(1)、挡板(9)的透明材质为有机玻璃。
3.根据权利要求1所述的一种水槽式清洗机的可视化综合试验装置，其特征在于，蜗壳(6)进口段直径与导流环(5.1)外径相同。
4.根据权利要求1所述的一种水槽式清洗机的可视化综合试验装置，其特征在于，所述储水装置的储水池(1.2)侧壁上设有量筒(1.1)，实时观察水位，进行不同水位下的试验。
5.根据权利要求1所述的一种水槽式清洗机的可视化综合试验装置，其特征在于，所述储水装置的试验段(1.3)通过凸台(1.4)与挡板(9)连接，在浸没条件下可防止水面波动。
6.根据权利要求5所述的一种水槽式清洗机的可视化综合试验装置，其特征在于，所述挡板与储水装置的凸台的长宽相等。
7.根据权利要求1所述的一种水槽式清洗机的可视化综合试验装置，其特征在于，所述储水装置的试验段(1.3)底面设有四个定位底座(1.7)通过螺钉与导流装置(5)和蜗壳(6)相连。
8.根据权利要求1所述的一种水槽式清洗机的可视化综合试验装置，其特征在于，所述叶轮(4)、导流装置(5)和蜗壳(6)为可拆卸设置。
9.利用权利要求1～8任一项所述水槽式清洗机的可视化综合试验装置的内部流场PIV测量方法，其特征在于，片光源激光器(10.2)发出激光片光源，激光片光源从顶部穿透挡板(9)、蜗壳(6)与叶轮(4)；CCD相机(10.1)从侧面布置，且CCD相机与激光片光源垂直；所述CCD相机(10.1)获取水槽式清洗机内部截面流场的图像信息，计算机(10.3)对图像进行互相关处理得到速度场信息，并通过软件处理得速度矢量图和云图。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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