CN113985059B - 一种自动搅拌式示踪粒子发生器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动搅拌式示踪粒子发生器，包括壳体、形成于壳体内的高压腔体和以自由转动的方式设置于高压腔体内的搅拌叶轮，壳体上设置有与高压腔体连通的进气口和出气口，搅拌叶轮靠近高压腔体的底部布置，且搅拌叶轮的转动轴心与高压腔体的轴心重合，进气口的数量为多个且沿高压腔体的周向均匀布置，进气口用于将高压气流喷射至搅拌叶轮的叶片上以使搅拌叶轮定向转动。该自动搅拌式示踪粒子发生器，利用空气入射动量实现自动搅拌，不需要使用电机，也不涉及电机的隔热和密封结构，使得结构大大简化，降低了示踪粒子发生器的结构复杂程度。

Description

一种自动搅拌式示踪粒子发生器

技术领域

本发明涉及粒子发生器技术领域，更具体地说，涉及一种自动搅拌式示踪粒子发生器。

背景技术

速度测量是开展流体领域研究的重要手段，一种最普遍、有效的方法是用跟随性极好的小粒子(一般几微米，甚至是亚微米)来表征流体的速度。这种小粒子被称为示踪粒子，示踪粒子发生器是将示踪粒子均匀地投入流体中的装置，并要保证示踪粒子具有足够的浓度。

有些示踪粒子发生器采用直接吹气的方式，但很难保证粒子能持续、均匀地加入流体中(空气在示踪粒子会形成流动轨迹，轨迹之外的示踪粒子无法被裹挟)。目前的解决方式，是采用电机对示踪粒子进行搅拌，虽然能够起到了一定改善作用，但是系统比较复杂，特别是在加温、加压的试验条件下工作时，很难处理密封、电机隔热的问题。

综上所述，如何解决示踪粒子发生器为满足粒子均匀加入流体导致结构复杂的问题已经成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种自动搅拌式示踪粒子发生器，以解决示踪粒子发生器为满足粒子均匀加入流体导致结构复杂的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种自动搅拌式示踪粒子发生器，包括壳体、形成于所述壳体内的高压腔体和以自由转动的方式设置于所述高压腔体内的搅拌叶轮，所述壳体上设置有与所述高压腔体连通的进气口和出气口，所述搅拌叶轮靠近所述高压腔体的底部布置，且所述搅拌叶轮的转动轴心与所述高压腔体的轴心重合，所述进气口的数量为多个且沿所述高压腔体的周向均匀布置，所述进气口用于将高压气流喷射至所述搅拌叶轮的叶片上以使所述搅拌叶轮定向转动。

优选地，所述搅拌叶轮为涡轮。

优选地，所述搅拌叶轮的转轴伸出至所述高压腔体的外部，所述高压腔体的外部设置有轴承座，所述转轴通过轴承可转动地设置于所述轴承座。

优选地，所述轴承座内设置有轴承的数量至少为两个。

优选地，所述轴承座与所述外壳的下壳壁之间设置有轴座密封垫片，且所述轴承座远离所述外壳的下壳壁的一端设置有轴座端盖。

优选地，所述进气口的数量与所述搅拌叶轮的叶片数量一致。

优选地，所述壳体包括两端开口的筒体、设置于所述筒体的上端的上封盖和设置于所述筒体下端的下封盖。

优选地，所述筒体的上端设置有上法兰，所述上封盖与所述上法兰密封连接；所述筒体的下端设置有下法兰，所述下封盖与所述下法兰密封连接。

优选地，所述上封盖与所述上法兰之间设置有上密封垫片；所述下封盖与所述下法兰之间设置有下密封垫片。

优选地，所述出气口位于所述高压腔体的顶部中心位置，且所述出气口的出气端口为法兰端口。

相比于背景技术介绍内容，上述自动搅拌式示踪粒子发生器，包括壳体、形成于壳体内的高压腔体和以自由转动的方式设置于高压腔体内的搅拌叶轮，壳体上设置有与高压腔体连通的进气口和出气口，搅拌叶轮靠近高压腔体的底部布置，且搅拌叶轮的转动轴心与高压腔体的轴心重合，进气口的数量为多个且沿高压腔体的周向均匀布置，进气口用于将高压气流喷射至搅拌叶轮的叶片上以使搅拌叶轮定向转动。该自动搅拌式示踪粒子发生器，在实际应用过程中，通过向进气口通入高压气体，利用高压入射空气的动量，冲击高压腔体中心的搅拌叶轮，使搅拌叶轮旋转；搅拌叶轮旋转能够实现对高压腔体中的示踪粒子搅拌，被搅拌的示踪粒子在经过入射空气轨迹时，被入射空气吹起，然后被空气裹挟流出；搅拌叶轮持续旋转，对粒子进行持续搅拌，实现示踪粒子均匀掺混，该工作过程主要利用空气入射动量实现自动搅拌，不需要使用电机，也不涉及电机的隔热和密封结构，使得结构大大简化，降低了示踪粒子发生器的结构复杂程度；此外，由于不需要考虑电机等部件的隔热问题，使得该结构的示踪粒子发生器能够适用于高温高压等恶劣工作条件。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的自动搅拌式示踪粒子发生器的外观结构示意图；

图2为本发明实施例提供的自动搅拌式示踪粒子发生器的纵剖结构示意图；

图3为本发明实施例提供的自动搅拌式示踪粒子发生器的横剖结构示意图；

图4为本发明实施例提供的搅拌叶轮的结构示意图。

其中，图1-图4中：

壳体1、高压腔体2、搅拌叶轮3、进气口4、出气口5、转轴6、轴承座7、轴承8、轴座密封垫片9、轴座端盖10、筒体11、上法兰11a、下法兰11b、上封盖12、下封盖13、上密封垫14、下密封垫15。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种自动搅拌式示踪粒子发生器，以解决示踪粒子发生器为满足粒子均匀加入流体导致结构复杂的问题。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图4，本发明实施例提供一种自动搅拌式示踪粒子发生器，包括壳体1、形成于壳体1内的高压腔体2和以自由转动的方式设置于高压腔体2内的搅拌叶轮3，壳体1上设置有与高压腔体2连通的进气口4和出气口5，搅拌叶轮3靠近高压腔体2的底部布置，且搅拌叶轮3的转动轴心与高压腔体2的轴心重合，进气口4的数量为多个且沿高压腔体2的周向均匀布置，进气口4用于将高压气流喷射至搅拌叶轮3的叶片上以使搅拌叶轮3定向转动。

该自动搅拌式示踪粒子发生器，在实际应用过程中，通过向进气口通入高压气体，利用高压入射空气的动量，冲击高压腔体中心的搅拌叶轮，使搅拌叶轮旋转；搅拌叶轮旋转能够实现对高压腔体中的示踪粒子搅拌，被搅拌的示踪粒子在经过入射空气轨迹时，被入射空气吹起，然后被空气裹挟流出；搅拌叶轮持续旋转，对粒子进行持续搅拌，实现示踪粒子均匀掺混，该工作过程主要利用空气入射动量实现自动搅拌，不需要使用电机，也不涉及电机的隔热和密封结构，使得结构大大简化，降低了示踪粒子发生器的结构复杂程度；此外，由于不需要考虑电机等部件的隔热问题，使得该结构的示踪粒子发生器能够适用于高温高压等恶劣工作条件。

在一些具体的实施方案中，上述搅拌叶轮3具体可以采用涡轮，当然也可以采用其他形式的搅拌叶轮，只不过本发明优选采用涡轮结构的搅拌叶轮而已。

在一些更具体的实施方案中，上述搅拌叶轮3优选设计成搅拌叶轮3的转轴6伸入至高压腔体2的外部，高压腔体2的外部设置有轴承座7，转轴6通过轴承8可转动地设置于轴承座7。通过将转轴伸出至高压腔体的外部，能够避免高压腔体内的高温高压气流对轴承产生影响，从而有助于延长轴承的使用寿命。

进一步的实施方案中，为了保证转轴6转动的稳定性，在轴承座7内设置轴承8的数量一般设计成至少为两个。

在一些更具体的实施方案中，上述轴承座7与外壳1的下壳壁之间可以设置有轴座密封垫片9，且轴承座7远离外壳1的下壳壁的一端可以设置有轴座端盖10。通过设计轴座密封垫片9，能够保证轴承座与外壳之间的连接的密封性，以防止高压腔体内的气流和示踪粒子的泄漏，通过设计轴座端盖10使得轴承的安装和拆卸更加方便。

进一步的实施方案中，上述进气口4的数量优选设计成与搅拌叶轮3的叶片数量一致，当然可以理解的是，上述布置方式仅仅是本发明实施例的优选举例而已，实际应用过程中，还可设计成其他的数量。

在一些具体的实施方案中，上述壳体1可以设计成上下可拆分的结构，具体地，该壳体1可以包括两端开口的筒体11、设置于筒体11的上端的上封盖12和设置于筒体11下端的下封盖13。通过将壳体设计成上述结构形式，使得高压腔体内安装搅拌叶轮和装载示踪粒子更加方便。

进一步的实施方案中，上述筒体11的上端可以设置有上法兰11a，上封盖12与上法兰11a密封连接；筒体11的下端可以设置有下法兰11b，下封盖13与下法兰11b密封连接。通过在筒体的上下端分别设计法兰结构，使得上封盖安装至筒体和下封盖安装至筒体更加方便操作，仅需通过紧固件固定即可。

这里需要说明的是，为了保证高压腔体内部的密封性，对应上封盖12与上法兰11a之间一般设置有上密封垫片14；下封盖13与下法兰11b之间一般设置有下密封垫片15。

在一些更具体的实施方案中，上述出气口5优选设计成位于高压腔体2的顶部中心位置，为了使得示踪粒子发生器引出的带有示踪粒子的流体与外界设备对接更加方便，上述出气口5的出气端口优选设计成法兰端口。

以上对本发明所提供的自动搅拌式示踪粒子发生器进行了详细介绍。需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种自动搅拌式示踪粒子发生器，其特征在于，包括壳体（1）、形成于所述壳体（1）内的高压腔体（2）和以自由转动的方式设置于所述高压腔体（2）内的搅拌叶轮（3），所述壳体（1）上设置有与所述高压腔体（2）连通的进气口（4）和出气口（5），所述搅拌叶轮（3）靠近所述高压腔体（2）的底部布置，且所述搅拌叶轮（3）的转动轴心与所述高压腔体（2）的轴心重合，所述进气口（4）的数量为多个且沿所述高压腔体（2）的周向均匀布置，所述进气口（4）用于将高压气流喷射至所述搅拌叶轮（3）的叶片上以使所述搅拌叶轮（3）定向转动，所述搅拌叶轮（3）的转轴（6）伸出至所述高压腔体（2）的外部，所述高压腔体（2）的外部设置有轴承座（7），所述转轴（6）通过轴承（8）可转动地设置于所述轴承座（7），所述轴承座（7）与所述壳体（1）的下壳壁之间设置有轴座密封垫片（9），且所述轴承座（7）远离所述壳体（1）的下壳壁的一端设置有轴座端盖（10）；

其中，所述进气口（4）的数量与所述搅拌叶轮（3）的叶片数量一致，所述壳体（1）包括两端开口的筒体（11）、设置于所述筒体（11）的上端的上封盖（12）和设置于所述筒体（11）下端的下封盖（13），所述筒体（11）的上端设置有上法兰（11a），所述上封盖（12）与所述上法兰（11a）密封连接，所述筒体（11）的下端设置有下法兰（11b），所述下封盖（13）与所述下法兰（11b）密封连接，所述上封盖（12）与所述上法兰（11a）之间设置有上密封垫片（14），所述下封盖（13）与所述下法兰（11b）之间设置有下密封垫片（15），所述出气口（5）位于所述高压腔体（2）的顶部中心位置，且所述出气口（5）的出气端口为法兰端口；通过向进气口通入高压气体，利用高压入射空气的动量，冲击高压腔体中心的搅拌叶轮，使搅拌叶轮旋转；搅拌叶轮旋转能够实现对高压腔体中的示踪粒子搅拌，被搅拌的示踪粒子在经过入射空气轨迹时，被入射空气吹起，然后被空气裹挟流出。

2.如权利要求1所述的自动搅拌式示踪粒子发生器，其特征在于，所述搅拌叶轮（3）为涡轮。

3.如权利要求1所述的自动搅拌式示踪粒子发生器，其特征在于，所述轴承座（7）内设置轴承（8）的数量至少为两个。