一种分离传动式紧凑式循环水洞

摘要

一种分离传动式紧凑式循环水洞，包括回流段、实验段、多翼水泵、传动装置和电机；回流段为凹字形，回流段的顶部对称开设有两个开口，两个开口之间设置实验段，一侧的开口内设置有多翼水泵；电机设置在回流段外侧，且通过传动装置和多翼水泵连接；电机和多翼水泵为无接触密封传动。本发明为一体结构，占地面积小；磁传动装置的加入裁剪掉动密封模块，运用磁传动装置将水泵叶片和电机完全分离，杜绝了动密封部件的泄露风险，触电风险和相应的能量损失。

说明书

技术领域

本发明属于实验室水洞技术领域，特别涉及一种分离传动式紧凑式循环水洞。

背景技术

水洞是一种重要的实验设备，被广泛应用于各项研究中。水洞分为重力式水洞和循环水洞，其中循环水洞可以提供流速更大的水流，然而此类水洞的占地面积较大，实验段截流面积较小。动力装置水泵需要动密封部件，不但产生额外的制造成本，也会增加泄露风险。传统轴流水泵形成的水流截流形状为圆形，而实验段需要的截流形状为矩形，需要额外的整流装置，并会影响流场质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种分离传动式紧凑式循环水洞，以解决现有技术占地面积大，制造成本高，密封性能差，以及和实验截流形状不匹配的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种分离传动式紧凑式循环水洞，包括回流段、实验段、多翼水泵、传动装置和电机；回流段为凹字形，回流段的顶部对称开设有两个开口，两个开口之间设置实验段，一侧的开口内设置有多翼水泵；电机设置在回流段外侧，且通过传动装置和多翼水泵连接；电机和多翼水泵为无接触密封传动。

进一步的，传动装置为轴向磁联轴器，轴向磁联轴器的一端和电机输出端连接，另一端和多翼水泵同轴连接。

进一步的，轴向磁联轴器分为内侧磁力联轴器和外侧磁力联轴器，内侧磁力联轴器设置在电机输出端上，外侧磁力联轴器设置在多翼水泵端部。

进一步的，轴向磁联轴器包括联轴器外壳和永磁体；永磁体以中心对称交错镶嵌于联轴器外壳中，相邻的永磁体极性相反。

进一步的，回流段外侧固定设置有电机外壳，电机设置在电机外壳内。

进一步的，多翼水泵通过支撑轴承装置安装于回流段一侧的开口内。

进一步的，多翼水泵包括轮机上端板、圆弧叶片和轮机下端板；若干圆弧叶片以中心对称的方式垂直设置在轮机上端板和轮机下端板之间；D

进一步的，回流段另一侧开口内等间距设置有若干层圆弧形导流叶片，圆弧形导流叶片一端位于回流段底部，另一端位于回流段另一侧开口处。

进一步的，实验段中间直径小于两端直径。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明为一体结构，占地面积小；磁传动装置的加入裁剪掉动密封模块，运用磁传动装置将水泵叶片和电机完全分离，杜绝了动密封部件的泄露风险，触电风险和相应的能量损失；

本发明设计了一种由多个以中心对称安装的圆弧叶片组成的水泵。水泵整体是一个圆柱体，出水口截面形状是矩形。相比轴流水泵圆形的出水口，新型水泵不需要过多的导流装置、扩流装置和转折装置就可以形成最终所需的矩形出水口，不但提升了流场质量，而且减少了局部损失的产生，并相应减少了由局部损失而产生的能量浪费和噪音。

附图说明

图1一种分离传动式紧凑式循环水洞的轴测图

图2一种分离传动式紧凑式循环水洞的主视图

图3一种分离传动式紧凑式循环水洞的透视轴测图

图4一种分离传动式紧凑式循环水洞的透视主视图

图5一种分离传动式紧凑式循环水洞的透视侧视图

图6一种分离传动式紧凑式循环水洞主体的透视轴测图

图7一种分离传动式紧凑式循环水洞主体的透视主视图

图8水泵装置的轴测图

图9水泵装置的主视图

图10水泵装置的侧视图

图11轴向磁联轴器6的零件主视图

图12轴向磁联轴器6的零件轴测图

图13多翼水泵5的零件透视轴测图

图14多翼水泵5的主视透视图

图15一种分离传动式紧凑式循环水洞工作示意图的主视图

图16一种分离传动式紧凑式循环水洞工作示意图的俯视图

其中：

回流段1，实验段2，圆弧形导流叶片3，支撑轴承装置4，多翼水泵5，轴向磁联轴器6，电机7，电机外壳8，联轴器外壳61、永磁体62、轮机上端板51、圆弧叶片52和轮机下端板53。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

本发明由回流段1，实验段2，圆弧形导流叶片3，支撑轴承装置4，多翼水泵5，轴向磁联轴器6，电机7，电机外壳8组成。

图1和图2分别为一种分离传动式紧凑式循环水洞的轴测图和主视图。实验段2安装于回流段1上部。电机外壳8安装于回流段1侧上部。

图3，图4和图5分别为一种分离传动式紧凑式循环水洞的透视轴测图，透视主视图和透视侧视图。圆弧形导流叶片3安装于回流段1，圆弧形导流叶片3的一端处于实验段2的入口，起到整流作用和导流作用。支撑轴承装置4安装于回流段1两侧。多翼水泵5安装于支撑轴承装置4，多翼水泵5可以在回流段1旋转以产生持续流出的水流。轴向磁联轴器6的内侧安装于多翼水泵5靠近电机7的侧面，轴向磁联轴器6的外侧安装于电机7的轴上。轴向磁联轴器6的外侧和电机7安装在电机外壳8内。

图6和图7分别为一种分离传动式紧凑式循环水洞主体的透视轴测图和透视主视图。圆弧形导流叶片3，支撑轴承装置4，多翼水泵5和轴向磁联轴器6内侧安装于回流段1。

图8，图9和图10是水泵装置的轴测图，主视图和侧视图。水泵装置由支撑轴承装置4，多翼水泵5和轴向磁联轴器6内侧组成，安装于回流段1。

图11和图12分别为轴向磁联轴器6的零件主视图和零件轴测图。轴向磁联轴器6由联轴器外壳61和永磁体62组成。其中永磁体62以中心对称的方式交错镶嵌于联轴器外壳61中，实现不接触传动。

图13和图14分别为多翼水泵5的零件透视轴测图和主视透视图。多翼水泵5由轮机上端板51，圆弧叶片52，轮机下端板53组成。圆弧叶片52以中心对称的方案安装于轮机上端板51和轮机下端板53之间。D

图15和图16分别为一种分离传动式紧凑式循环水洞工作示意图的主视图和俯视图。如图15所示，多翼水泵5顺时针旋转产生向下的水流。如图16所示在实验段2收缩段的整流作用下，流入实验段2的水流速度和水流质量均得到提升。

本发明的核心在于设计了一种分离传动式紧凑式循环水洞。本发明设计了一种由多个以中心对称安装的圆弧叶片组成的水泵。水泵整体是一个圆柱体，出水口截面形状是矩形。相比轴流水泵圆形的出水口，新型水泵不需要过多的导流装置、扩流装置和转折装置就可以形成最终所需的矩形出水口，不但提升了流场质量，而且减少了局部损失的产生，并相应减少了由局部损失而产生的能量浪费和噪音。

而水泵叶片和电机的连接方式为分离式磁力连接，并利用不隔磁的非金属材料保证磁力连接的强度。将原本为一体的腔体分离成两个完全独立的腔体，裁剪了动密封部件，杜绝了动密封部件的泄露风险，触电风险和相应的能量损失。