CN207880013U - Piv测试用高强度透明液力偶合器装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种PIV测试用高强度透明调速型液力偶合器装置，将泵轮的腔体外壳加工成沿泵轮的径向和轴向垂直的两个平面，避免光的散射，涡轮罩壳体中心不封闭，采用循环水路***，达到水循环流动的目的，在轴的结构上采取对称加工的方式，输入轴和输入轴的外部形状完全相同，方便摄像机对称安装，将输入输出调换实现涡轮侧流场测试，利用勺管的伸缩来改变工作腔的充液量从而调节偶合器的输出转矩，达到调速的目的，泵轮、涡轮、涡轮罩外壳均为透明有机玻璃材料制成，方便观测，将泵轮叶片和涡轮叶片做成黑色的，使其避免光的散射，并且在输入轴、输出轴结构上设计简单灵活，可以灵活切换输入输出，方便测量泵轮、涡轮流场情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种满足PIV测试用的高强度透明液力偶合器装置，该装置采用输入轴和输出轴对称布置的方式，并优化了腔体外形，可以灵活、清晰、抗干扰的实现泵轮和涡轮内部流场的测量。
背景技术
大功率液力偶合器传动装置是大型火电/核电站中锅炉给水泵的重要调速节能装备，随着发电机组容量的不断增加，液力偶合器输入的转速和功率大幅度提高，其内部流动状态不再符合流动相似条件，额定工况下的原始特性参数发生改变且难以预测，导致其能容下降、效率降低、输出特性失稳及***振动加剧等一系列问题，严重威胁了发电机组的安全稳定运行。因此，开展大功率液力偶合器气液两相瞬态流场方面的研究十分迫切，亟需发展有效的相关研究理论和方法。
随着计算机技术和计算流体动力学(CFD)的发展，在液力传动元件数值模拟测试方面，许多学者和技术人员开展了大量的研究工作，特别是由于液力偶合器内部气液两相流动的复杂性，很难用数学模型对其进行准确的描述，所以需要对内部流场进行可视化研究。PIV是一种先进的无扰、瞬态、全流场速度测量的流动可视化方法，不仅能够显示流体流动的物理形态，而且能够提供瞬时全场流动的定量信息。目前对于液力传动元件的流场测试模型多采用封闭腔型，由于缺少外循环的充排液***，在测试过程中流动介质发热严重，影响测试工作的进行。同时被测试叶轮外壳形状一般呈曲面形式，当激光照射到曲面上散射现象比较严重，从而影响示踪粒子的轨迹识别，导致部分流场信息的缺失，甚至是流场可视化试验失败。目前测试用的液力传动元件模型针对于中小型液力偶合器，存在强度低、刚度不足、透明度有限，无法满足高转速、大功率液力偶合器流场测试要求。
CN203414271U公开了“液力偶合器检测装置”，该专利主要讨论了应用于测试偶合器的泄露情况及工作参数的一种检测装置,以判断偶合器工作是否正常。
发明内容
本实用新型所要解决的是PIV测试所得的图像不清晰、泵轮与涡轮内部流场分开测量时仪器摆放位置上的不便的问题。图1是本实用新型——PIV测试用高强度透明液力偶合器装置的结构示意图
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
PIV测试用高强度透明液力偶合器装置，其特征在于，包括一个安装底板，一个竖直设置的轴承座支架固定在安装底板上，输入轴的输入端通过联轴节与启动电机连接，深沟球轴承外圈边缘卡在轴承座支架上的轴承座内边缘卡槽中，深沟球轴承与输入轴过渡配合，从而将输入轴支撑在轴承座上，泵轮的壁壳外壁加工成一个沿泵轮径向的平面和一个沿泵轮轴向的圆柱面且该平面和该圆柱面的衔接处的夹角为90度，以启动电机输入力矩的方向为前方，输入轴的后端有向后的凸起，泵轮固定在输入轴上，输出轴前端面有向后凹陷的凹槽，输入轴后端的凸起***输出轴前端的凹槽中，且输入轴后端的凸起与输出轴前端的凹槽之间装有一个埋入推力滑动轴承，涡轮固定在输出轴上，涡轮罩外壳固定连接在泵轮上，输出轴上套有勺管壳体，勺管壳体前端伸入涡轮罩外壳内腔，且涡轮罩外壳与勺管壳体之间留有间隙，一个可以从涡轮罩外壳内腔抽出液体的调节机构嵌入并固定在勺管壳体上，以勺管壳***于涡轮罩外壳内腔的部分为勺管壳体的前段，以勺管壳***于涡轮罩外壳外部的部分为勺管壳体的后段，调节机构的勺管倾斜穿过勺管壳体的后段并由勺管壳体的前段穿出，使调节机构的勺管上的勺管头位于涡轮罩外壳的内腔中，勺管头末端开有与勺管连通的开口，勺管壳体前端与输出轴之间装有滑动轴承，后端与输出轴之间装有滑动轴承，在滑动轴承后端装有B型轴用弹性挡圈，在勺管壳体的中部下侧有一个开口为勺管壳体注液口，同时在输出轴的上下两侧各有一个输出轴注液口，且勺管壳体的内环面与输出轴上的开口所在轴段有间隙，勺管壳体注液口通过导管接水泵，勺管壳体中部上侧有安装调节机构的凹槽，以调节机构上勺管的勺管头处为前方，勺管的后部装有排液管，从勺管壳体注液口注液并通过输出轴上的输出轴注液口导入到泵轮与涡轮之间的空隙，从而进入泵轮与涡轮的腔体内，通过勺管后部排液管导出液体，达到液体循环流动的目的，勺管壳体末端连接密封端盖，在密封端盖和输出轴之间装有骨架油封，B型轴用弹性挡圈位于骨架油封内，密封端盖后端装有油封压圈，勺管壳体后端固定在一个竖直设置的支架上，支架固定在安装底板上，输出轴的输出端通过另一个联轴节连接测功机用来加载，所述的泵轮、涡轮、涡轮罩外壳均为透明有机玻璃材料制成，泵轮叶片和涡轮叶片为黑色有机玻璃。
进一步的技术方案为：
所述的调节机构的结构为，调节机构包括一个手轮，以调节机构带有手轮一侧为后端，手轮通过十字槽盘头螺钉、2号光垫圈固定在螺杆上，螺杆座通过螺杆座压板、3号光垫圈、8号六角头螺栓固定在螺杆上，螺杆座底部通过7号六角头螺栓固定在安装底板上的固定支架上，螺杆前部通过销轴、调节螺母板连接勺管，在勺管后端通过排液接口环套、开槽锥端紧定螺钉、六角薄螺母连接有排液管，排液管与勺管的管腔连通，勺管前端焊接有勺管头。
与现有技术相比本实用新型的有益效果是：
1.目前已有的针对PIV测试用的液力偶合器壁壳外壁形状多为曲面，与内部腔体形状相同，当激光照射在腔体上时，会产生一定的散射，对测试所收集到的图像清晰度会有一定的影响，故本实用新型将泵轮的壁壳外壁加工成一个沿泵轮径向的平面和一个沿泵轮轴向的圆柱面且该平面和该圆柱面的衔接处的夹角为90度，避免光的散射。
2.本实用新型设计的偶合器进水方式也与以往偶合器不同。涡轮罩壳体中心不封闭，采用循环水路***，达到水循环流动的目的。
3.在轴的结构上采取对称加工的方式，即偶合器两侧轴的形状完全相同，方便相机对称安装，将输入输出调换实现涡轮侧流场测试。
4.本实用新型设计的PIV测试用液力偶合器是利用勺管的伸缩来改变工作腔的充液量从而调节偶合器的输出转矩，达到调速的目的。
5.本专利着重考虑在PIV测试过程中所获得的图像不清晰、测试方法不灵活的问题，而把液力偶合器结构上进行改进，泵轮、涡轮、涡轮罩外壳均为透明有机玻璃材料制成，方便观测，将泵轮叶片和涡轮叶片做成黑色的，使其避免光的散射。并且在输入轴、输出轴结构上设计简单灵活，可以灵活切换输入输出，方便测量泵轮、涡轮流场情况。
附图说明
图1是本实用新型所述的PIV测试用高强度透明液力偶合器装置的结构示意图；
图2是本实用新型所述的PIV测试用高强度透明液力偶合器装置的勺管壳体的与输出轴的连接关系示意图；
图3是本实用新型所述的PIV测试用高强度透明液力偶合器装置的调节机构的结构示意图；
图4是本实用新型所述的PIV测试用高强度透明液力偶合器装置的输入轴的结构示意图；
图5是本实用新型所述的PIV测试用高强度透明液力偶合器装置的输出轴的结构示意图；
图6是本实用新型所述的PIV测试用高强度透明液力偶合器装置的泵轮的正视图；
图7是图6所述的PIV测试用高强度透明液力偶合器装置的泵轮沿A-A方向的剖视图。
图1中：1.安装底板，2.1号六角头螺栓，3.轴承座支架，4.轴承座，5.深沟球轴承，6.联轴节，7.输入轴，8.埋入推力滑动轴承，9.2号六角头螺栓，10.1号弹性垫圈，11.泵轮垫片，12.1号O型橡胶密封圈，13.泵轮，14.3号六角头螺栓，15.1号光垫圈，16.2号弹性垫圈，17.六角螺母，18.2号O型橡胶密封圈，19.涡轮罩外壳，20.涡轮，21.调节机构，22.4号六角头螺栓，23.3号弹性垫圈，24.勺管壳体，25.5号六角头螺栓，26.4号弹性垫圈，27.输出轴，28.3号O型橡胶密封圈，29.支架，30.输出轴前滑动轴承，31.输出轴后滑动轴承，32.6号六角头螺栓，33.4号O型橡胶密封圈，34.勺管壳体密封端盖，35.骨架油封，36.B型轴用弹性挡圈，37.油封压圈，38.固定支架，39.7号六角头螺栓，40.手轮，41.十字槽盘头螺钉，42.2号光垫圈，43.8号六角头螺栓，44.3号光垫圈，45.螺杆座压板，46.螺杆座，47.螺杆，48.销轴，49.调节螺母板，50.排液接口环套，51.开槽锥端紧定螺钉，52.六角薄螺母，53.排液管，54.勺管，55.勺管头。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作详细的描述：
PIV测试用高强度透明液力偶合器装置，该装置包括一个安装底板1，一个竖直设置的轴承座支架3通过1号六角头螺栓2固定在安装底板1上，输入轴7的输入端通过联轴节6与启动电机连接，深沟球轴承5外圈边缘卡在轴承座支架3上的轴承座4内边缘卡槽中，深沟球轴承5与输入轴7过渡配合，从而将输入轴7支撑在轴承座4上，泵轮13的壁壳外壁加工成一个沿泵轮13径向的平面和一个沿泵轮13轴向的圆柱面且该平面和该圆柱面的衔接处的夹角为90度，防止打在上面的激光发生散射，以启动电机输入力矩的方向为前方，输入轴7的后端有向后的凸起，泵轮13通过2号六角头螺栓9、1号弹性垫圈10、泵轮垫片11固定在输入轴7上，泵轮13与输入轴7之间装有1号O型橡胶密封圈12。输出轴27前端面有向后凹陷的凹槽，输入轴7后端的凸起***输出轴27前端的凹槽中，且输入轴7后端的凸起与输出轴27前端的凹槽之间装有一个埋入推力滑动轴承8，涡轮20通过4号六角头螺栓22、3号弹性垫圈23固定在输出轴27上，涡轮20与输出轴27之间装有3号O型橡胶密封圈28。涡轮罩外壳19通过3号六角头螺栓14、1号光垫圈15、2号弹性垫圈16、六角螺母17、2号O型橡胶密封圈18固定连接在泵轮13上。输出轴27上套有勺管壳体24，勺管壳体24前端伸入涡轮罩外壳19内腔，且涡轮罩外壳19与勺管壳体24之间留有间隙，一个可以从涡轮罩外壳19内腔抽出液体的调节机构21嵌入并固定在勺管壳体24上，以调节机构带有手轮40一侧为后端，手轮40通过十字槽盘头螺钉41、2号光垫圈42固定在螺杆47上，螺杆座46通过螺杆座压板45、3号光垫圈44、8号六角头螺栓43固定在螺杆47上，螺杆座46底部通过7号六角头螺栓39固定在安装底板1上的固定支架38上。螺杆47前部通过销轴48、调节螺母板49连接勺管54，在勺管54后端通过排液接口环套50、开槽锥端紧定螺钉51、六角薄螺母52连接有排液管53，排液管53与勺管54的管腔连通，勺管54前端焊接有勺管头55。勺管头55末端开有与勺管54连通的开口，以勺管壳体24位于涡轮罩外壳19内腔的部分为勺管壳体24的前段，以勺管壳体24位于涡轮罩外壳19外部的部分为勺管壳体24的后段，调节机构21的勺管54倾斜穿过勺管壳体24的后段并由勺管壳体24的前段穿出，使调节机构21的勺管54上的勺管头55位于涡轮罩外壳19的内腔中。勺管壳体24前端与输出轴27之间装有滑动轴承30，后端与输出轴27之间装有滑动轴承31，在滑动轴承31后端装有B型轴用弹性挡圈36。在勺管壳体24的中部下侧有一个开口为勺管壳体注液口，同时在输出轴27的上下两侧各有一个输出轴注液口，且勺管壳体24的内环面与输出轴27上的开口所在轴段有间隙，勺管壳体24注液口通过导管接水泵，勺管壳体24中部上侧有安装调节机构21的凹槽，以调节机构21上勺管54的勺管头55处为前方，勺管54的后部装有排液管53，从勺管壳体注液口注液通过输出轴27上的输出轴注液口导入到泵轮13与涡轮20之间的空隙，从而进入泵轮13与涡轮20的腔体内，通过勺管54后部排液管53导出液体，达到液体循环流动的目的。勺管壳体24末端通过6号六角头螺栓32连接密封端盖34，在密封端盖34和勺管壳体24之间装有4号O型橡胶密封圈33，在密封端盖34与输出轴27之间装有骨架油封35，B型轴用弹性挡圈36位于骨架油封35内，在密封端盖34末端装有油封压圈37，勺管壳体24后端通过5号六角头螺栓25、4号弹性垫圈26固定在一个竖直设置的支架29上，支架29固定在安装底板1上，输出轴27的输出端通过另一个联轴节6连接测功机用来加载，泵轮13、涡轮20、涡轮罩外壳19均为透明有机玻璃材料制成，泵轮和涡轮的叶片为黑色有机玻璃。
Claims (2)
1.PIV测试用高强度透明液力偶合器装置，其特征在于，包括一个安装底板(1)，一个竖直设置的轴承座支架(3)固定在安装底板(1)上，输入轴(7)的输入端通过联轴节(6)与启动电机连接，深沟球轴承(5)外圈边缘卡在轴承座支架(3)上的轴承座(4)内边缘卡槽中，深沟球轴承(5)与输入轴(7)过渡配合，从而将输入轴(7)支撑在轴承座(4)上，泵轮(13)的壁壳外壁加工成一个沿泵轮(13)径向的平面和一个沿泵轮(13)轴向的圆柱面且该平面和该圆柱面的衔接处的夹角为90度，以启动电机输入力矩的方向为前方，输入轴(7)的后端有向后的凸起，泵轮(13)固定在输入轴(7)上，输出轴(27)前端面有向后凹陷的凹槽，输入轴(7)后端的凸起***输出轴(27)前端的凹槽中，且输入轴(7)后端的凸起与输出轴(27)前端的凹槽之间装有一个埋入推力滑动轴承(8)，涡轮(20)固定在输出轴(27)上，涡轮罩外壳(19)固定连接在泵轮(13)上，输出轴(27)上套有勺管壳体(24)，勺管壳体(24)前端伸入涡轮罩外壳(19)内腔，且涡轮罩外壳(19)与勺管壳体(24)之间留有间隙，一个可以从涡轮罩外壳(19)内腔抽出液体的调节机构(21)嵌入并固定在勺管壳体(24)上，以勺管壳体(24)位于涡轮罩外壳(19)内腔的部分为勺管壳体(24)的前段，以勺管壳体(24)位于涡轮罩外壳(19)外部的部分为勺管壳体(24)的后段，调节机构(21)的勺管(54)倾斜穿过勺管壳体(24)的后段并由勺管壳体(24)的前段穿出，使调节机构(21)的勺管(54)上的勺管头(55)位于涡轮罩外壳(19)的内腔中，勺管头(55)末端开有与勺管(54)连通的开口，勺管壳体(24)前端与输出轴(27)之间装有滑动轴承(30)，后端与输出轴(27)之间装有滑动轴承(31)，在滑动轴承(31)后端装有B型轴用弹性挡圈(36)，在勺管壳体(24)的中部下侧有一个开口为勺管壳体注液口，同时在输出轴(27)的上下两侧各有一个输出轴注液口，且勺管壳体(24)的内环面与输出轴(27)上的开口所在轴段有间隙，勺管壳体(24)注液口通过导管接水泵，勺管壳体(24)中部上侧有安装调节机构(21)的凹槽，以调节机构(21)上勺管(54)的勺管头(55)处为前方，勺管(54)的后部装有排液管(53)，从勺管壳体注液口注液并通过输出轴(27)上的输出轴注液口导入到泵轮(13)与涡轮(20)之间的空隙，从而进入泵轮(13)与涡轮(20)的腔体内，通过勺管(54)后部排液管(53)导出液体，达到液体循环流动的目的，勺管壳体(24)末端连接密封端盖(34)，在密封端盖(34)和输出轴(27)之间装有骨架油封(35)，B型轴用弹性挡圈(36)位于骨架油封(35)内，密封端盖(34)后端装有油封压圈(37)，勺管壳体(24)后端固定在一个竖直设置的支架(29)上，支架(29)固定在安装底板(1)上，输出轴(27)的输出端通过另一个联轴节(6)连接测功机用来加载，所述的泵轮(13)、涡轮(20)、涡轮罩外壳(19)均为透明有机玻璃材料制成，泵轮叶片和涡轮叶片为黑色有机玻璃。
2.根据权利要求1所述的PIV测试用高强度透明液力偶合器装置，其特征在于，所述的调节机构(21)的结构为，调节机构(21)包括一个手轮(40)，以调节机构(21)带有手轮(40)一侧为后端，手轮(40)通过十字槽盘头螺钉(41)、2号光垫圈(42)固定在螺杆(47)上，螺杆座(46)通过螺杆座压板(45)、3号光垫圈(44)、8号六角头螺栓(43)固定在螺杆(47)上，螺杆座(46)底部通过7号六角头螺栓(39)固定在安装底板(1)上的固定支架(38)上，螺杆(47)前部通过销轴(48)、调节螺母板(49)连接勺管(54)，在勺管(54)后端通过排液接口环套(50)、开槽锥端紧定螺钉(51)、六角薄螺母(52)连接有排液管(53)，排液管(53)与勺管(54)的管腔连通，勺管(54)前端焊接有勺管头(55)。
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| CN108036033B (zh) * | 2018-01-19 | 2023-10-10 | 吉林大学 | Piv测试用高强度透明液力偶合器装置 |
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