CN105952661A - 离心泵叶轮可视化试验装置 - Google Patents

Abstract

离心泵叶轮可视化试验装置,包括支架以及安装在支架上的叶轮室，所述的叶轮室具有中空的引水室且采用透明有机玻璃材料制备，还包括伺服电机、储水槽以及传动轴，所述的伺服电机通过联轴器与所述的传动轴连接，所述的传动轴依次穿过所述的储水槽、叶轮室后与叶轮传动连接；所述的叶轮室的圆周侧壁上开设有若干出口流道，若干所述的出口流道分别与输水管连接，所述的储水槽上对应开设有若干进水口，所述的输水管与对应的进水口相连；与所述的叶轮室的进口流道相对的储水槽的侧壁上开设有出水口，所述的出水口处安装有上孔板和下孔板，并且所述的上孔板可相对下孔板转动；所述的进口流道的末端中心设置有所述的叶轮。本发明通过粒子图像测速技术方便直观地观测叶轮内部流动。

Description

离心泵叶轮可视化试验装置

技术领域

本发明涉及一种离心泵叶轮可视化试验装置，属于离心泵内部流动技术领域。

背景技术

离心泵叶轮是将来自原动机的能量传递给输送介质液体，液体流经叶轮后能量增加的水力元件。作为离心泵中的核心部件，其设计的好坏直接决定整个离心泵机组的性能。采用理论知识设计出来的叶轮需要通过试验测试来验证其性能的好坏。但是，随着现代光学、计算机计算机技术、CCD相机等技术的发展，人们已经不满足于仅仅获得扬程和效率等性能参数，要知道导致这些性能参数变化的根本原因，必须对叶轮内部流动进行测试。粒子图像测速技术，是一种利用图像处理技术、粒子示踪流动显示方法从定性到定量逐步发展起来的流动测量技术，已广泛应用到泵叶轮内部流动测试研究中。

对离心泵叶轮进行内部流动测试，首先要考虑离心泵试验装置。目前，离心泵试验装置主要包括开式和闭式两种。闭式试验装置通常包括复杂的循环管路、集水罐、汽蚀罐和真空泵。开式试验装置略简单，但是为了稳定液流，开式试验装置一般使用较长的管路和较大的敞开式集水池。由此可见，传统的离心泵试验装置结构复杂、体积较大、成本较高。

其次，目前离心泵大都采用主轴直接从泵体部分伸出，然后照相机直接从吸水室前方对叶轮内部流场进行拍照，拍摄区域会受到泵机组的传动轴或电机遮挡，无法拍摄到整个叶轮区域，不能够保证拍摄效果。

另外，调节叶轮进口阀门时，水流经过阀门以后会产生旋涡，会造成叶轮进口处流动不稳定，通常需要较长的管路来稳定水流。

基于以上问题,本发明提供一种离心泵叶轮可视化试验装置，可以通过粒子图像测速技术直接拍摄到整个叶轮流道内的流场，可以更加方便直观地观测叶轮内部流动。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明提供一种结构简单、紧凑、性能可靠、使用方便、成本低的离心泵叶轮可视化试验装置。

本发明采用的技术方案是：

离心泵叶轮可视化试验装置,包括支架以及安装在支架上的叶轮室，所述的叶轮室具有中空的引水室且采用透明有机玻璃材料制备，所述的引水室的中心安装有叶轮，其特征在于：还包括伺服电机、储水槽以及传动轴，所述的伺服电机通过联轴器与所述的传动轴连接，所述的传动轴依次穿过所述的储水槽、叶轮室后与叶轮传动连接；

所述的叶轮室的圆周侧壁上开设有若干出口流道，若干所述的出口流道分别与输水管连接，所述的储水槽上对应开设有若干进水口，所述的输水管与对应的进水口相连；

与所述的叶轮室的进口流道相对的储水槽的侧壁上开设有出水口，所述的出水口处安装有上孔板和下孔板，并且所述的上孔板可相对下孔板转动；所述的进口流道的末端中心设置有所述的叶轮。

进一步，所述的叶轮室的进口流道的前端部设置有稳流器。

进一步，所述的上孔板与下孔板具有相同的结构，所述的上孔板和下孔板上均开设有若干圈呈环状布置的过水孔。通过上下孔板转动，改变过水孔的大小，从而控制流量。

进一步，所述的上孔板通过螺钉固定在储水槽上，所述的下孔板上开设有一螺纹通孔，所述的螺纹通孔内设置有带螺纹的旋转头，所述的旋转头可旋进或旋出所述的螺纹通孔，所述的上孔板与下孔板之间的间距通过旋转头调节。

进一步，所述的储水槽与上孔板之间设置有卡扣，所述的卡扣为L型结构，所述的L型结的一端与储水槽固定连接，另一端抵靠在所述的上孔板的上表面。

进一步，若干所述的出口流道内交错布置有用于增加流体流程的引流板，所述的引流板将出口流道分隔成S型的流道。

进一步，所述的传动轴与储水槽通过轴承连接，所述的储水槽上开设有轴承安装孔，所述的轴承的一端与轴承安装孔相抵靠，另一端与轴承盖板相抵靠，并且所述的轴承盖板通过螺钉固定安装在储水槽上。

进一步，所述的出口流道有8个，均匀布置在所述的叶轮室的圆周侧壁上，即每隔45度安装一个输水管。。

进一步，所述的伺服电机安装在电机底座上。

本发明的叶轮室是用透明有机玻璃材料制成，可以在装置工作的时候，利用粒子图像测速技术，拍摄叶轮周围流场的流动情况。水流流经上下孔板后进入稳流器，最后流回到叶轮室的进口，叶轮旋转做功，通过离心力的作用将水流甩出，进入叶轮室中，从而实现一个循环。

本发明的技术构思具有如下特点：

(1)可视化技术：通过高速摄像仪，拍摄叶轮周围流场的流动情况，通过粒子示踪从定性到定量地测量叶轮的性能，更有利于对叶轮的研究。

(2)流体引流:在叶轮室处装有两块引流板，引流板将出口流道隔成了S型的流道，在不增加径向尺寸的同时，增加了液体的流程，使流动更加稳定。

(3)流量控制：在储水槽出口处安装了两块孔板，两块孔板可以相对转动，当转动时，小孔的大小会发生改变，从而改变流量的大小；在孔板上面还设计了一种紧固装置，通过向下转动上孔板上的旋转头直至顶住下孔板，上孔板又受到了卡扣的限制而不能向上移动，从而达到紧固的效果。

本发明的有益效果体现在：

1、本发明装置结构简单、紧凑、容易操作，制造成本和工装费用较低，占用的空间也小。

2、本发明内部由电机带动叶轮转动，叶轮带动整个流体流动，实现循环流动。

3、本发明在叶轮出口流道处增加了两块交错布置的引流板，在不增加装置横向尺寸的情况下，使出口流道变长，出口流动更加稳定，更好地消除出水管与叶轮的动静干涉效应。

4、为了控制叶轮进口的流量，在储水罐出口处安装了上下孔板，通过转动上孔板，改变过水孔的面积，从而简便地改变流量的大小，不仅起到阀门的作用，还能起到整流效果。

5、为了简便、精确地控制孔板转动的距离，在孔板上安装了一个可旋转带有螺纹的旋转头，可以将旋转头转进或者转出来控制两块孔板的松紧度，从而使孔板在工作时不转动。

6、本发明叶轮室材料由可视化的材料制作而成，可以通过高速摄像机拍摄装置工作时，叶轮周围流体流动情况，对叶轮有一个直观地了解。

附图说明

图1是可视化离心泵叶轮试验装置示意图。

图2是孔板示意图。

具体实施方式

参照图1和图2，离心泵叶轮可视化试验装置,包括支架1以及安装在支架1上的叶轮室2，所述的叶轮室2具有中空的引水室且采用透明有机玻璃材料制备，所述的引水室上设置有注水口6且中心安装有叶轮3，还包括伺服电机12、储水槽11以及传动轴4，所述的伺服电机12通过联轴器与所述的传动轴4连接，所述的传动轴4依次穿过所述的储水槽11、叶轮室2后与叶轮3传动连接；

所述的叶轮室2的圆周侧壁上开设有若干出口流道，若干所述的出口流道分别与输水管7连接，所述的储水槽11上对应开设有若干进水口，所述的输水管7与对应的进水口相连；

与所述的叶轮室2的进口流道相对的储水槽的侧壁上开设有出水口，所述的出水口处安装有上孔板和下孔板，并且所述的上孔板可相对下孔板转动；所述的进口流道的末端中心设置有所述的叶轮3。

进一步，所述的叶轮室2的进口流道的前端部设置有稳流器16。

进一步，所述的上孔板与下孔板具有相同的结构，所述的上孔板和下孔板上均开设有若干圈呈环状布置的过水孔。通过上下孔板转动，改变过水孔的大小，从而控制流量。

进一步，所述的上孔板通过螺钉固定在储水槽11上，所述的下孔板上开设有一螺纹通孔，所述的螺纹通孔内设置有带螺纹的旋转头9，所述的旋转头9可旋进或旋出所述的螺纹通孔，所述的上孔板与下孔板之间的间距通过旋转头9调节。

进一步，所述的储水槽11与上孔板之间设置有卡扣8，所述的卡扣8为L型结构，所述的L型结的一端与储水槽固定连接，另一端抵靠在所述的上孔板的上表面。

进一步，若干所述的出口流道内交错布置有用于增加流体流程的引流板5，所述的引流板5将出口流道分隔成S型的流道。

进一步，所述的传动轴4与储水槽11通过轴承15连接，所述的储水槽11上开设有轴承安装孔，所述的轴承15的一端与轴承安装孔相抵靠，另一端与轴承盖板14相抵靠，并且所述的轴承盖板通过螺钉固定安装在储水槽上。

进一步，所述的出口流道有8个，均匀布置在所述的叶轮室的圆周侧壁上，即每隔45度安装一个输水管7。

进一步，所述的伺服电机12安装在电机底座13上。

本实施例具体实施时，伺服电机12通过联轴器与传动轴4连接，传动轴4穿过储水槽11、上孔板10、下孔板、稳流器16与叶轮3相连，进而带动叶轮3转动，叶轮3转动产生的离心力会驱使流体向两边流动，在叶轮室1的出口流道处安装了引流板5，引流板用胶水固定在出口流道上，引流板5增加了流体的流程，在减小横向尺寸的同时，使流体流动更加稳定。流体通过输水管7流入储水罐11，输水管7共有8个，每隔45度安装一个，分别与储水槽11相连，在储水槽11出口处安装了组合孔板10、组合孔板10由两块尺寸一样、带有相同大小和数量小孔的圆形上孔板和下孔板组成。如图1所示，下孔板通过螺钉固定在储水槽11上面，上孔板不固定在储水槽上，可以自由转动。

图2为上孔板或下孔板的结构示意图，通过转动上孔板可以改变过水孔的大小，从而可以改变流量的大小。上孔板上的旋转头9是为了紧固两块孔板，使两块孔板没有相对移动，当旋转头向下转动的时候，旋转头顶住下孔板，上孔板又被卡扣8限制住不能向上，这样两块孔板就被紧固住，不能相对移动，工作时，流量就不会发生改变。流体流经孔板之后流向稳流器16，之后回到叶轮进口，实现一个循环。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (9)

1.离心泵叶轮可视化试验装置,包括支架以及安装在支架上的叶轮室，所述的叶轮室具有中空的引水室且采用透明有机玻璃材料制备，所述的引水室的中心安装有叶轮，其特征在于：还包括伺服电机、储水槽以及传动轴，所述的伺服电机通过联轴器与所述的传动轴连接，所述的传动轴依次穿过所述的储水槽、叶轮室后与叶轮传动连接；

所述的叶轮室的圆周侧壁上开设有若干出口流道，若干所述的出口流道分别与输水管连接，所述的储水槽上对应开设有若干进水口，所述的输水管与对应的进水口相连；

与所述的叶轮室的进口流道相对的储水槽的侧壁上开设有出水口，所述的出水口处安装有上孔板和下孔板，并且所述的上孔板可相对下孔板转动；所述的进口流道的末端中心设置有所述的叶轮。

2.如权利要求1所述的离心泵叶轮可视化试验装置,其特征在于：所述的叶轮室的进口流道的前端部设置有稳流器。

3.如权利要求1或2所述的离心泵叶轮可视化试验装置,其特征在于：所述的上孔板与下孔板具有相同的结构，所述的上孔板和下孔板上均开设有若干圈呈环状布置的过水孔。

4.如权利要求3所述的离心泵叶轮可视化试验装置,其特征在于：所述的上孔板通过螺钉固定在储水槽上，所述的下孔板上开设有一螺纹通孔，所述的螺纹通孔内设置有带螺纹的旋转头，所述的旋转头可旋进或旋出所述的螺纹通孔，所述的上孔板与下孔板之间的间距通过旋转头调节。

5.如权利要求4所述的离心泵叶轮可视化试验装置,其特征在于：所述的储水槽与上孔板之间设置有卡扣，所述的卡扣为L型结构，所述的L型结的一端与储水槽固定连接，另一端抵靠在所述的上孔板的上表面。

6.如权利要求5所述的离心泵叶轮可视化试验装置,其特征在于：若干所述的出口流道内交错布置有用于增加流体流程的引流板，所述的引流板将出口流道分隔成S型的流道。

7.如权利要求6所述的离心泵叶轮可视化试验装置,其特征在于：所述的传动轴与储水槽通过轴承连接，所述的储水槽上开设有轴承安装孔，所述的轴承的一端与轴承安装孔相抵靠，另一端与轴承盖板相抵靠，并且所述的轴承盖板通过螺钉固定安装在储水槽上。

8.如权利要求7所述的离心泵叶轮可视化试验装置,其特征在于：所述的出口流道有8个，均匀布置在所述的叶轮室的圆周侧壁上。

9.如权利要求8所述的离心泵叶轮可视化试验装置,其特征在于：所述的伺服电机安装在电机底座上。