[发明专利]PIV测试用高强度透明液力偶合器装置

说明书

本发明提供了一种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，采用循环水路系统，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。

技术领域

本发明涉及一种满足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、输出特性失稳及系统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系统，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

本发明所要解决的是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是本发明——PIV测试用高强度透明液力偶合器装置的结构示意图

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：