一種試驗用單顆粒釋放裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于固液兩相流體測試技術領域，涉及不同直徑和密度的顆粒運動的高速攝影試驗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用單顆粒釋放裝置。
【背景技術】
[0002]為了探求流道內顆粒在水中的運動行為，高速攝影技術以其能夠獲得顆粒在流道內運動軌跡和速度等優點而被廣泛應用于固液兩相流體中固體顆粒的測試。一般顆粒的測試分為密相顆粒和稀相顆粒，而稀相顆粒的測試又包括單顆粒的測試，單顆粒的測試主要是用于顆粒在流體中的受力分析，測試其受到曳力、壓力梯度力、虛擬質量力、Basset力等各個力對顆粒運動的影響，為數值模擬提供試驗驗證依據。而在固液兩相流測試中，顆粒的釋放位置對試驗結果起著至關重要的作用，而且測試單顆粒的試驗不能受到其它顆粒的影響。
[0003]目前流道內顆粒運動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的流道，但是由于顆粒的隨機性，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也很多，不能忽略顆粒之間的作用力，對分析流體對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，流道內壓力高于大氣壓，不能采用自由釋放方式。而專業的力學測試引進先進的粒子發生器，這些發生器是由專業測試公司生產，造價高，應用不普遍，而且還需要要訂做。另外即使采用這種先進的粒子發生器，也需要在管道上根據顆粒的直徑大小進行打孔，但采用不一樣直徑顆粒試驗時，則需要更換管道另行打孔，非常不便。
【實用新型內容】
[0004]針對現有技術存在的上述不足，本實用新型提供一種試驗用單顆粒釋放裝置，能夠向閉式管道釋放單顆粒，可以根據顆粒的粒徑進行簡單更換而無需對管道另行開孔，裝置簡單，易于制作，同時可以精確獲得顆粒初始釋放位置。
[0005]本實用新型采用的技術方案是:一種試驗用單顆粒釋放裝置，該裝置包括長螺栓、儲存桶、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，圓孔上設置有儲存桶，所述儲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，儲存桶通過桶內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存桶之間，并固定在階梯式圓孔上部的大孔徑上，以定位儲存桶。
[0007]所述彈性墊片的材料為有彈性的橡膠材料，所述彈性墊片的內徑采用大孔徑和小孔徑倒角過渡設計，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存桶內圓孔徑相等。
[0008]所述儲存桶中下半部置入顆粒，用長螺栓的螺紋連接并密封儲存桶上半部，且驅動顆粒；所述儲存桶內圓孔徑比顆粒的粒徑大0.5?1mm。
[0009]所述儲存桶的材料為有機玻璃。
[0010]利用長螺栓螺紋連接來封閉流體的同時驅動顆粒，靠彈性墊片的微小形變實現單顆粒釋放。儲存罐要預留一半位置給長螺栓以便達到密封水的作用。
[0011]方管開孔根據試驗需要開其最大顆粒孔徑，然后根據不同顆粒直徑制作彈性墊片、儲存桶和長螺栓。在顆粒粒徑改變時，可以方便更換相應的彈性墊片、儲存桶和長螺栓。這樣對應一個方管孔徑可以進行不同粒徑試驗。
[0012]本實用新型的有益效果為:
[0013]儲存罐可以用圓柱形有機玻璃幫制作，便于進行內外圓的攻螺紋，而彈性墊片可以用橡膠墊自行制作，長螺栓可根據顆粒的粒徑選取標準系列螺栓，允許兩者直徑差異在
0.5~1_范圍內，只需要對一個底座進行特殊加工。所以裝置結構簡單，運行可靠，可在閉式流道內實現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構示意圖；
[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儲存桶的三維局部剖視圖；
[0018]附圖標記說明:1、長螺栓，2、儲存桶，3、顆粒，4、底座，5、彈性墊片，6、密封圈，7、方管。
【具體實施方式】
[0019]圖1為單顆粒釋放裝置的工作原理圖。圖中試驗用單顆粒釋放裝置包括長螺栓1、儲存桶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,與儲存桶的內徑和長螺栓的外徑一樣，彈性墊片定位儲存桶位置，儲存桶通過外螺紋與底座相連，底座內裝有密封圈防止水泄露，并采用C型鉗固定，儲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:試驗時關閉管道上游閥門，往儲存桶內加入相同直徑的顆粒，由于彈性墊片作用，顆粒停留在儲存桶內，顆粒的高度為儲存桶一半高度為宜，然后把長螺栓旋入儲存桶內，當長螺栓碰到顆粒并對顆粒產生預緊力的時候停止旋轉，打開上游閥門，帶管道內流動穩定時，可以慢慢旋轉長螺栓進行單顆粒的釋放，當長螺栓旋到儲存體底部，整個顆粒釋放完畢。
[0021]如果顆粒直徑改變，則對圖1進行拆換，用對應的彈性墊片、儲存桶和長螺栓替換，安裝步驟和試驗步驟如上所述。
[0022]圖2為底座的結構圖，其內螺紋孔徑與儲存桶外徑相同，用于固定儲存桶，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，防止泄露同時也便于拆換。
[0023]圖3為彈性墊片的結構圖，墊片內孔徑由大小孔組成，大孔與儲存桶內孔相等，便于顆粒由儲存桶移動到彈性墊片內，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為儲存桶的結構圖，儲存桶的外圓有一部分螺紋，用于連接底座，便于固定，內部圓孔則是全螺紋，用于長螺栓旋動，同時在底部開有圓槽卡主彈性墊片便于定位。其內孔孔徑比顆粒粒徑大0.5~lmm為宜，防止顆粒卡住。儲存桶長度可依據顆粒粒徑和數目選取。
【主權項】
1.一種試驗用單顆粒釋放裝置，其特征在于，包括長螺栓(1)、儲存桶(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，圓孔上設置有儲存桶(2)，所述儲存桶(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，儲存桶(2)通過桶內圓螺紋與長螺栓(1)連接。2.根據權利要求1所述的一種試驗用單顆粒釋放裝置，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，以定位儲存桶(2)。3.根據權利要求2所述的一種試驗用單顆粒釋放裝置，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)的內徑采用大孔徑和小孔徑倒角過渡設計，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)的大孔徑與儲存桶(2)內圓孔徑相等。4.根據權利要求1所述的一種試驗用單顆粒釋放裝置，其特征在于，所述儲存桶(2)中下半部置入顆粒(3)，用長螺栓(1)的螺紋連接并密封儲存桶(2)上半部，且驅動顆粒(3);所述儲存桶(2)內圓孔徑比顆粒(3)的粒徑大0.5?1mm。5.根據權利要求1所述的一種試驗用單顆粒釋放裝置，其特征在于，所述儲存桶(2)的材料為有機玻璃。
【專利摘要】本實用新型屬于固液兩相流動測試領域，具體公開了一種單顆粒釋放裝置，用于閉式管道循環系統內進行顆粒運動的高速攝影試驗。所述裝置主要包括長螺栓、儲存桶、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，儲存桶通過外螺紋與底座相連，靠彈性墊片定位，儲存桶下半部存入顆粒，上半部用長螺栓密封驅動顆粒。該裝置能夠持續穩定地向流場內釋放單顆粒，顆粒粒徑可調，顆粒數量可控，利于高速攝影試驗研究；裝置結構簡單，便于操作，加工容易，易于推廣。
【IPC分類】G01N15/00
【公開號】CN205138958
【申請號】CN201520869190
【發明人】李亞林, 王希坤, 袁壽其, 魏洋洋
【申請人】江蘇大學
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月3日