專利名稱：一種用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，適用于單級(jí)離心泵及多級(jí)離心 泵等設(shè)備內(nèi)密封口環(huán)間隙、內(nèi)部流場(chǎng)及葉輪上所受流體力的測(cè)試。
背景技術(shù)：
離心泵、水輪機(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械是通過(guò)旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)其功能的，通常的工作形 式為將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體介質(zhì)的能量或?qū)⒘黧w介質(zhì)中蘊(yùn)有的能量轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，在這一工 作過(guò)程中由于旋轉(zhuǎn)部件與介質(zhì)接觸且介質(zhì)常處于高壓狀態(tài)，旋轉(zhuǎn)部件上會(huì)受到流體的壓力 作用，統(tǒng)稱為流體力。近年來(lái)眾多的實(shí)驗(yàn)及數(shù)值研究顯示旋轉(zhuǎn)機(jī)械中大部分的自激振動(dòng)都是由作用在 轉(zhuǎn)子上的流體作用力引起的，上世紀(jì)80年代Childs等人也指出旋轉(zhuǎn)機(jī)械內(nèi)的小間隙流對(duì) 轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)特性具有顯著的影響，即通?？墒沟棉D(zhuǎn)子 穩(wěn)定性增加。目前，出于提高工作效率、 減小泄漏等目的，離心泵等旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)一步朝高壓、高速方向發(fā)展，密封口環(huán)處間隙減小， 這使得流體力對(duì)其轉(zhuǎn)子系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響愈加明顯，并對(duì)機(jī)械設(shè)備的可靠性與穩(wěn)定性提出 了更高的要求。因此，為盡量避免流體力對(duì)設(shè)備性能產(chǎn)生的不利影響并盡量利用其有利影響，就 需要對(duì)各種工況下旋轉(zhuǎn)機(jī)械內(nèi)旋轉(zhuǎn)部件上所受流體力的大小及變化趨勢(shì)進(jìn)行測(cè)試，并研究 其內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理。為此，人們非常希望設(shè)計(jì)出一套具有良好通用性的測(cè)試裝置，可針對(duì)不同 葉輪、不同口環(huán)間隙等情況測(cè)量得到流體力的大小并監(jiān)測(cè)內(nèi)部流場(chǎng)的變化情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置不 但可以準(zhǔn)確測(cè)得離心泵葉輪在各種工況下所受流體激振力的大小，并可方便地實(shí)現(xiàn)泄漏流 道內(nèi)部流場(chǎng)及壓力分布情況的觀測(cè)，同時(shí)可對(duì)葉輪密封口環(huán)處的間隙變化情況實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，包括測(cè)試系 統(tǒng)及管路系統(tǒng)；測(cè)試系統(tǒng)包括泵殼和貫穿泵殼的主軸，主軸的左半段位于泵殼的外部，主軸的右 半段位于泵殼的內(nèi)腔中，在泵殼內(nèi)分別設(shè)有葉輪和導(dǎo)葉，導(dǎo)葉與泵殼固定相連，套裝在主軸 右半段上的葉輪被導(dǎo)葉所包圍；與泵殼右端相連接的端蓋法蘭將葉輪封于泵殼內(nèi)，在端蓋 法蘭的環(huán)向設(shè)有2個(gè)相互垂直的電渦流位移傳感器，在泵殼的左端面上設(shè)有至少2個(gè)的出 口 ；在主軸和泵殼的左端面之間設(shè)置密封盤組件；在主軸的左半段上分別設(shè)有與主軸同軸 心的導(dǎo)電滑環(huán)和動(dòng)態(tài)力傳感器，導(dǎo)電滑環(huán)的動(dòng)環(huán)與動(dòng)態(tài)力傳感器信號(hào)相連；管路系統(tǒng)包括加壓泵、進(jìn)流管路I、進(jìn)流管路II、出流管路以及用于進(jìn)流管路I和 進(jìn)流管路II之間切換的閥門I和閥門II ；進(jìn)流管路I、進(jìn)流管路II和出流管路均與水箱相 連通；位于泵殼左端面上的出口與出流管路相連；端蓋法蘭的入口與進(jìn)流管路I相連。作為本發(fā)明的用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)測(cè)試系統(tǒng)還包括與泵殼相連的保護(hù)罩，導(dǎo)電滑環(huán)和動(dòng)態(tài)力傳感器均位于保護(hù)罩的內(nèi)腔中。作為本發(fā)明的用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn)端蓋法蘭的四側(cè)面 均設(shè)有用于PIV測(cè)試的通孔，套裝在端蓋法蘭內(nèi)腔中的透明蓋板封住上述用于PIV測(cè)試的 通孔；透明蓋板與葉輪間沿徑向形成泄漏流道，透明蓋板上設(shè)有與泄漏流道相連通的泄 壓孔；在端面法蘭左側(cè)內(nèi)表面裝有密封外口環(huán)，密封外口環(huán)與裝在葉輪上的內(nèi)口環(huán)形成口 環(huán)間隙。 作為本發(fā)明的用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn)密封盤組件包括均 套裝在主軸上的主密封盤和副密封盤，主密封盤、副密封盤和泵殼圍合形成的空腔為泄漏 腔，泵殼上設(shè)有與泄漏腔相連通的泄漏出口。作為本發(fā)明的用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn)導(dǎo)電滑環(huán)由位于內(nèi) 層的動(dòng)環(huán)和位于外層的靜環(huán)組成，導(dǎo)電滑環(huán)的動(dòng)環(huán)與主軸固定相連，導(dǎo)電滑環(huán)的靜環(huán)上連 有數(shù)據(jù)導(dǎo)線。作為本發(fā)明的用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置的進(jìn)一步改進(jìn)水箱通過(guò)進(jìn)流管路 I與端蓋法蘭的入口相連，位于泵殼左端面上的出口通過(guò)出流管路與水箱相連，水箱通過(guò)進(jìn) 流管路II與加壓泵相連，加壓泵通過(guò)引流管與出流管路相連通；在出流管路上設(shè)有閥門I， 在引流管上設(shè)有閥門II。在本發(fā)明中，由泄漏腔經(jīng)泄漏出口流出的泄漏介質(zhì)很小，因此此處的少量泄露介 質(zhì)直接引出即可，不再返回至管路系統(tǒng)。本發(fā)明在透明蓋板上設(shè)有與泄漏流道相連通的泄 壓孔；此泄壓孔為預(yù)留的壓力傳感器接口，可根據(jù)測(cè)試要求選擇是否安裝壓力傳感器；為 了防止泄露，如果本實(shí)驗(yàn)中不需要安裝壓力傳感器，那么必須用塞子將每個(gè)泄壓孔均堵住。用于離心泵的流體測(cè)試裝置的關(guān)鍵在于高速旋轉(zhuǎn)情況下流體力、口環(huán)間隙及內(nèi)部 流場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、葉輪口環(huán)頻繁拆裝及葉輪偏心可調(diào)時(shí)的密封等，本發(fā)明通過(guò)導(dǎo)電滑環(huán)、主 密封盤及一體設(shè)計(jì)的端蓋法蘭等部件解決了上述問(wèn)題。本發(fā)明的用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，由主密封盤和副密封盤組成的密封盤 組件用于徑向密封，保護(hù)罩用于保護(hù)動(dòng)態(tài)力傳感器和導(dǎo)電滑環(huán)；導(dǎo)葉起到將流體引向位于 泵殼上的出口處的作用。本發(fā)明為了測(cè)得泵內(nèi)流體在葉輪上產(chǎn)生的流體力，因此在葉輪后 面安裝了與主軸一體的動(dòng)態(tài)力傳感器；為實(shí)現(xiàn)工作狀態(tài)下葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)數(shù)據(jù)的導(dǎo)出，在主軸 上動(dòng)態(tài)力傳感器位置左側(cè)安裝了導(dǎo)電滑環(huán)，其中導(dǎo)電滑環(huán)的轉(zhuǎn)子與動(dòng)態(tài)力傳感器通過(guò)數(shù)據(jù) 線相連并隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)電滑環(huán)的定子相對(duì)泵殼靜止并通過(guò)導(dǎo)線將數(shù)據(jù)引出。本發(fā)明為減小泵殼背面出流產(chǎn)生徑向力對(duì)測(cè)得流體力的影響，在泵殼背面(即泵 殼的左端面)上設(shè)計(jì)了四個(gè)軸對(duì)稱的出口 ；端蓋法蘭上下左右削平露出透明蓋板作為PIV 測(cè)試時(shí)激光光源入射通道；為避免PIV測(cè)試時(shí)密封件對(duì)光源存在干擾，透明蓋板與泵殼間 密封采用軸向密封，密封通過(guò)0型圈實(shí)現(xiàn)；為避免PIV測(cè)試時(shí)光線折射對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響， 透明蓋板采用平板設(shè)計(jì)以保證內(nèi)外端面平行。為滿足葉輪及口環(huán)頻繁拆裝的要求，泵殼端蓋與入口法蘭一體化設(shè)計(jì)，形成了端 蓋法蘭，這樣只需將端蓋法蘭取下即可方便更換葉輪及口環(huán)；端蓋法蘭上設(shè)置的筋板在支 撐透明蓋板的同時(shí)將透明蓋板沿環(huán)向均分為四個(gè)區(qū)域，分別預(yù)留作壓力傳感器及電渦流位 移傳感器的安裝空間及Piv測(cè)試的觀測(cè)空間。壓力傳感器通過(guò)透明蓋板上的泄壓孔與泄漏流道相連，電渦流位移傳感器沿徑向穿過(guò)外口環(huán)安裝在端蓋法蘭上，電渦流位移傳感器的頭部位于外口環(huán)和內(nèi)口環(huán)之間，電渦流位移傳感器的作用是測(cè)試外口環(huán)和內(nèi)口環(huán)之間的間 距；通過(guò)上述傳感器可實(shí)現(xiàn)口環(huán)間隙及泄漏流道內(nèi)流場(chǎng)的測(cè)試。為保證測(cè)得葉輪上所受流體力不受其他因素干擾并滿足葉輪偏心可調(diào)的要求，葉 輪背面密封全部采用徑向密封，包括主副密封盤與泵殼及導(dǎo)葉間的徑向密封等；上述兩處 的密封是靠小間隙實(shí)現(xiàn)的，即主密封盤與導(dǎo)葉間的間隙、副密封盤與泵殼間的間隙。在測(cè)試流體力時(shí)可能出現(xiàn)并無(wú)真實(shí)葉輪的情況，因此設(shè)計(jì)了包括有無(wú)加壓泵在內(nèi) 的兩套管路系統(tǒng)，兩套管路系統(tǒng)可根據(jù)葉輪情況通過(guò)閥門開(kāi)閉實(shí)現(xiàn)自由切換。本發(fā)明的流體力測(cè)試裝置，采用了動(dòng)態(tài)力傳感器測(cè)得流體力，并通過(guò)葉輪背面徑 向密封及多出口等措施保證測(cè)得數(shù)據(jù)的可靠性，滿足了葉輪偏心可調(diào)時(shí)的密封要求(即在 葉輪沿徑向偏心時(shí)同樣可以保證葉輪背面的密封)；采用了平板透明蓋板并通過(guò)在泵殼側(cè) 面開(kāi)設(shè)激光光源通道(即端蓋法蘭的四側(cè)面設(shè)置的用于PIV測(cè)試的通孔)實(shí)現(xiàn)了進(jìn)行PIV 測(cè)試的可能；本發(fā)明還對(duì)透明蓋板分區(qū)以分別實(shí)現(xiàn)流場(chǎng)觀測(cè)、壓力測(cè)量及振動(dòng)測(cè)試的功能； 同時(shí)本發(fā)明具有良好的通用性，可通過(guò)快速拆裝完成對(duì)不同葉輪的測(cè)試，并可針對(duì)有無(wú)真 實(shí)葉輪兩種情況通過(guò)管路切換完成測(cè)試，即在缺少真實(shí)葉輪時(shí)仍可通過(guò)人為制造壓差測(cè)得 給定口環(huán)上所受流體力大小。因此，本發(fā)明具有通用性好、測(cè)量準(zhǔn)確及可得數(shù)據(jù)豐富等優(yōu)點(diǎn)，可在保證數(shù)據(jù)可靠 性的前提下進(jìn)行離心泵各種工況下的泄漏流多種數(shù)據(jù)的測(cè)量，為離心泵內(nèi)泄漏流機(jī)理研究 提供可靠數(shù)據(jù)。綜上所述，本發(fā)明的用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置不但可以準(zhǔn)確測(cè)得離心泵葉 輪在各種工況下所受流體激振力的大小，并可方便的實(shí)現(xiàn)泄漏流道內(nèi)部流場(chǎng)及壓力分布情 況的觀測(cè)，同時(shí)可對(duì)葉輪密封口環(huán)處的間隙變化情況實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，上述測(cè)量均可在葉輪 偏心時(shí)進(jìn)行；該裝置應(yīng)具有良好的通用性，可通過(guò)快速拆裝完成對(duì)不同葉輪及口環(huán)的更換， 并可針對(duì)有無(wú)真實(shí)葉輪兩種情況完成測(cè)試，即在缺少真實(shí)葉輪時(shí)仍可在通過(guò)人為制造壓差 測(cè)得口環(huán)處流體力大小。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)試系統(tǒng)剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖1的右視放大示意圖；圖3是圖1的局部剖視放大示意圖；圖4是圖1的左視放大示意圖；圖5是本發(fā)明的用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置(即圖1+管路系統(tǒng))的實(shí)際使 用狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1 圖5結(jié)合給出了一種用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，其由測(cè)試系統(tǒng)及管 路系統(tǒng)組成。測(cè)試系統(tǒng)包括泵殼3和貫穿泵殼3的主軸1。泵殼3的內(nèi)腔由大小兩個(gè)相連通的空腔組成，大小空腔的交界面稱為左端面31，大空腔位于小空腔的右側(cè)。泵殼3的大空腔由 左端面31和大空腔側(cè)壁32圍合形成；泵殼3的右側(cè)端蓋與法蘭設(shè)計(jì)成一體，從而形成端蓋 法蘭6，此端蓋法蘭6依靠螺栓與大空腔側(cè)壁32的右端面固定相連。在左端面31上設(shè)有定 位凸臺(tái)29，此定位凸臺(tái)29位于泵殼3的大空腔內(nèi)。泵殼3的小空腔由底面33、小空腔側(cè)壁 和左端面31圍合形成，在小空腔側(cè)壁上設(shè)有泄漏流出口 22，在底面33上設(shè)有后眼回流口 23。主軸1的左半段位于泵殼3的外部，主軸1的右半段依次穿越底面33和左端面31 位于泵殼3的內(nèi)腔中(即主軸1的右半段小部分位于泵殼3的小空腔內(nèi)、大部分位于泵殼 3的大空腔內(nèi))，在主軸1的右端面設(shè)有與葉輪11上的螺母15相吻合的螺栓。 該端蓋法蘭6的四側(cè)面均設(shè)有用于PIV測(cè)試的通孔35，套裝在端蓋法蘭6內(nèi)腔中 的透明蓋板5堵塞上述用于PIV測(cè)試的通孔35 ；此透明蓋板5采用機(jī)玻璃制成，靠泵殼3實(shí) 現(xiàn)定位。實(shí)際加工時(shí)，端蓋法蘭6上除保留沿對(duì)角線四個(gè)方向用于與泵殼3的定位(S卩，與 泵殼3側(cè)壁的相連)，上下左右四個(gè)方向均削平自然形成了上述通孔35，從而露出位于端蓋 法蘭6內(nèi)的透明蓋板5。進(jìn)行PIV測(cè)試時(shí)，激光光源可沿端蓋法蘭6的四側(cè)面的通孔35，從 四個(gè)方向入射并透過(guò)透明蓋板5進(jìn)入泄漏流道8。在泵殼3的大空腔內(nèi)分別設(shè)有葉輪11和導(dǎo)葉4，套裝在主軸1右半段上的葉輪11 被導(dǎo)葉4所包圍(導(dǎo)葉4和葉輪11間不接觸)；該導(dǎo)葉4的右端面與大空腔側(cè)壁32的右端 面相齊平。實(shí)際安裝方式為去除端蓋法蘭6后，將導(dǎo)葉4、葉輪11及透明蓋板5依序由泵 殼3的右端裝于泵殼3的大空腔內(nèi)；當(dāng)導(dǎo)葉4與定位凸臺(tái)29相接觸后，導(dǎo)葉4就不能再向 左移動(dòng)了 ；在導(dǎo)葉4和定位凸臺(tái)29之間設(shè)置密封圈30 ；依靠螺母15與位于主軸1右端面 的螺栓的連接，葉輪11與主軸1實(shí)現(xiàn)相連，從而限制了葉輪11的軸向運(yùn)動(dòng)，且葉輪11與主 軸1之間為過(guò)盈配合；當(dāng)透明蓋板5與導(dǎo)葉4的右端面與大空腔側(cè)壁32的右端面同時(shí)接觸 時(shí)，透明蓋板5就不能再向左移動(dòng)了。在透明蓋板5與大空腔側(cè)壁32的右端面之間設(shè)置密 封圈28 ；最后再裝上端蓋法蘭6 ；此時(shí)，透明蓋板5位于端蓋法蘭6的內(nèi)腔中。依靠端蓋法 蘭6、透明蓋板5、導(dǎo)葉4和定位凸臺(tái)29的依次相互緊壓，從而確保透明蓋板5和導(dǎo)葉4與 泵殼3之間的定位。這樣，就將葉輪11封于泵殼3內(nèi)；透明蓋板5與葉輪11間沿徑向形成 泄漏流道8。端蓋法蘭6內(nèi)設(shè)有4條相互交叉垂直且均通過(guò)端蓋法蘭6中心的筋板36 ；由 于端蓋法蘭6上除保留沿對(duì)角線四個(gè)方向用于與泵殼3的定位外，上下左右四個(gè)方向均削 平；因此端蓋法蘭6的外圈和內(nèi)圈間由筋板36連接。筋板36在支撐透明蓋板5的同時(shí)將 透明蓋板5沿環(huán)向均分為四個(gè)區(qū)域，分別預(yù)留作壓力傳感器及電渦流位移傳感器7的安裝 空間及PIV測(cè)試的觀測(cè)空間。透明蓋板5上除PIV測(cè)試區(qū)外，其他三個(gè)區(qū)域分別各設(shè)有一 個(gè)與泄漏流道8相連通的泄壓孔25。實(shí)際使用時(shí)，這三個(gè)泄壓孔25均分別各接一個(gè)壓力傳 感器，從而實(shí)現(xiàn)壓力傳感器通過(guò)透明蓋板5上的泄壓孔25與泄漏流道8相連通，壓力傳感 器用于泄漏流道8內(nèi)流場(chǎng)的測(cè)試。如果實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)無(wú)需使用壓力傳感器，那么一定要用塞 子堵住此泄壓孔25，避免發(fā)生泄露。在端面法蘭6左側(cè)內(nèi)表面裝有密封外口環(huán)9，密封外口環(huán)9與過(guò)盈裝在葉輪11上 的內(nèi)口環(huán)10形成口環(huán)間隙，工作狀態(tài)下口環(huán)間隙兩側(cè)具有一定壓差，由此處泄漏的介質(zhì)重 回到葉輪11出口。端蓋法蘭6上沿環(huán)向相互垂直方向開(kāi)有四個(gè)Φ 10螺紋通孔用于安裝2 個(gè)相互垂直的電渦流位移傳感器7，端蓋法蘭6與電渦流位移傳感器7間的密封通過(guò)0型圈34實(shí)現(xiàn)。電渦流位移傳感器7的頭部位于密封外口環(huán)9和內(nèi)口環(huán)10之間的口環(huán)間隙內(nèi)，電 渦流位移傳感器7用于口環(huán)間隙的測(cè)試。在泵殼3的左端面31 (即泵殼3的背面)上均勻設(shè)有4個(gè)軸對(duì)稱布置的出口 16， 目的是為了盡可能抵消流體經(jīng)蝸殼產(chǎn)生的徑向力對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。工作時(shí)介質(zhì)經(jīng)葉輪11 由導(dǎo)葉4到達(dá)泵殼3的4個(gè)出口 16，然后進(jìn)入管路系統(tǒng)中的出流管路43。導(dǎo)葉4上存在著 由葉輪11的出口至出口 16的徑向通道，從而將葉輪11內(nèi)的介質(zhì)引入出口 16 ；該內(nèi)容為常 規(guī)技術(shù)，為了圖面的清晰，該徑向通道在圖1中未顯示。在主軸1和泵殼3的左端面31之間設(shè)置密封盤組件；該密封盤組件由均套裝在主 軸1上的主密封盤20和副密封盤21組成，主軸1能帶動(dòng)主密封盤20和副密封盤21作旋 轉(zhuǎn)；在左端面31與主軸1之間設(shè)置主密封盤20，在底面33與主軸1之間設(shè)置副密封盤21， 即主密封盤20與副密封盤21依序裝于主軸1上的葉輪11后部；主密封盤20、左端面31、 副密封盤21、底面33、小空腔側(cè)壁圍合形成的空間為泄漏腔24 (即為小空腔)。在小空腔側(cè) 壁上設(shè)有與泄漏腔24相連通的泄漏出口 22。
主密封盤20與左端面31及導(dǎo)葉4之間存在1 2mm的間隙，副密封盤21與底面 33之間存在1 2mm的間隙；上述間隙的作用是因部件間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)形成間隙密封以減小 泄露。實(shí)際工作時(shí)，葉輪11背面泄露主要靠主密封盤20與上述靜部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí) 現(xiàn)密封，少量的由主密封盤20與左端面31之間的間隙進(jìn)入泄漏腔24的泄漏油可經(jīng)泄漏流 出口 22引出。若有飛濺介質(zhì)進(jìn)入副密封盤21與底面33之間的間隙，可依靠副密封盤21 實(shí)現(xiàn)二次密封，介質(zhì)被甩到底面33后經(jīng)后眼回流口 23流回泄漏腔24，從而可對(duì)動(dòng)態(tài)力傳感 器12起到保護(hù)作用。在主軸1的左半段上分別設(shè)有動(dòng)態(tài)力傳感器12以及與主軸1同軸心的導(dǎo)電滑環(huán) 13，導(dǎo)電滑環(huán)13由位于內(nèi)層的動(dòng)環(huán)和位于外層的靜環(huán)組成，導(dǎo)電滑環(huán)13的動(dòng)環(huán)與動(dòng)態(tài)力傳 感器12通過(guò)數(shù)據(jù)線相連并隨主軸1 一起旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)電滑環(huán)13的靜環(huán)相對(duì)泵殼3靜止并通過(guò) 導(dǎo)線將數(shù)據(jù)引出。保護(hù)罩2經(jīng)螺栓連接于泵殼3上，保護(hù)罩2 —方面用于保護(hù)位于其內(nèi)部 的動(dòng)態(tài)力傳感器12及導(dǎo)電滑環(huán)13，另一方面可收集經(jīng)由葉輪11后端面泄漏的介質(zhì)(即穿 越主密封盤20和副密封盤21的泄露介質(zhì))使其沿保護(hù)罩2下端流出而不會(huì)發(fā)生飛濺。保 護(hù)罩2左端開(kāi)有長(zhǎng)槽，方便導(dǎo)電滑環(huán)13上定位螺栓14的安裝；定位螺栓14的作用是限制 導(dǎo)電滑環(huán)13的靜環(huán)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。上述主密封盤20和副密封盤21的設(shè)計(jì)是為了保證所測(cè)流體力準(zhǔn)確性并滿足了葉 輪11偏心可調(diào)時(shí)的密封要求，葉輪11背面無(wú)軸向密封，而是通過(guò)主密封盤20和副密封盤 21與泵殼3及導(dǎo)葉4間的徑向間隙保證密封，少量泄漏進(jìn)入泄漏腔24后經(jīng)泄漏流出口 22 引出。泵殼3設(shè)置軸對(duì)稱的多出口(4個(gè)出口 16)平衡徑向力，盡量減少干擾因素對(duì)測(cè)試結(jié) 果的影響；透明蓋板5全透明設(shè)計(jì)，其與泵殼3及端蓋法蘭6配合可滿足PIV測(cè)試的要求； 端蓋法蘭6采用蓋板及法蘭一體設(shè)計(jì)以方便拆卸，可滿足葉輪11及密封外口環(huán)9的頻繁更 換的要求；安裝在端蓋法蘭6上的相互垂直的兩個(gè)電渦流位移傳感器7可實(shí)現(xiàn)口環(huán)間隙的 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，為實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理提供幫助；透明蓋板5與泵殼3間采用軸向密封，可避免遮擋 住側(cè)面激光光源入射從而干擾到PIV測(cè)試。 管路系統(tǒng)包括加壓泵40、水箱41、進(jìn)流管路142、出流管路43、進(jìn)流管路1144、閥 門145、閥門1146和引流管47。水箱41通過(guò)進(jìn)流管路142與端蓋法蘭6的入口(即端蓋法蘭6的右端)相連，位于泵殼3左端面上的4個(gè)出口 16均通過(guò)出流管路43與水箱41相 連，所述水箱41通過(guò)進(jìn)流管路1144與加壓泵40相連，加壓泵40通過(guò)引流管47與出流管 路43相連通；在出流管路43上設(shè)有閥門145，在引流管47上設(shè)有閥門1146。本發(fā)明的流體力測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)際使用時(shí)，主軸1的左端經(jīng)法蘭與動(dòng)力裝置連 接。如圖1所示，分為以下2種情況1、正向正常水泵工況 此工況下，泵殼3內(nèi)的葉輪11為真實(shí)葉輪，此時(shí)閥門1146關(guān)閉，閥門145開(kāi)啟，介 質(zhì)由水箱41中經(jīng)進(jìn)流管路142進(jìn)入圖1所示的測(cè)試系統(tǒng)，具體如下介質(zhì)由端蓋法蘭6的入口(即端蓋法蘭6的右端)進(jìn)入泵殼3的大空腔中，在高 速旋轉(zhuǎn)的葉輪11的作用下，依次經(jīng)葉輪11、導(dǎo)葉4及泵殼3內(nèi)腔到達(dá)位于泵殼3左端面31 的4個(gè)出口 16，然后在加壓后由泵殼3上的4個(gè)出口 16流出經(jīng)由出流管路43流入水箱41， 形成循環(huán)管路。此工況下，加壓泵40不起作用。各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的測(cè)試情況如下隨著葉輪11轉(zhuǎn)速的上升，動(dòng)態(tài)力傳感器12可測(cè)得葉輪11上所受流體激振力的變 化情況，電渦流位移傳感器7可通過(guò)測(cè)量?jī)?nèi)口環(huán)10的位移變化實(shí)現(xiàn)對(duì)口環(huán)間隙的實(shí)時(shí)監(jiān) 測(cè)。如需獲得泄露流道內(nèi)部的壓力分布，需通過(guò)在透明蓋板5上的泄壓孔25安裝壓力傳感 器測(cè)得，泄露流道8內(nèi)部流場(chǎng)的觀測(cè)可通過(guò)通孔35 (作為激光入射通道)及透明蓋板5上 預(yù)留的觀測(cè)區(qū)域結(jié)合PIV測(cè)試裝置完成?？赏ㄟ^(guò)更換葉輪11及外口環(huán)9獲得不同工況下 的上述數(shù)據(jù)。2、反向手動(dòng)加壓工況，只針對(duì)口環(huán)進(jìn)行，適用于無(wú)實(shí)物葉輪的情況在不考慮葉輪11內(nèi)部結(jié)構(gòu)，只針對(duì)口環(huán)處(密封外口環(huán)9和內(nèi)口環(huán)10組成)流體 力進(jìn)行測(cè)試的情況下；葉輪11用實(shí)心葉輪進(jìn)行替換。此時(shí)閥門145關(guān)閉，閥門1146開(kāi)啟， 介質(zhì)由水箱41中引出經(jīng)進(jìn)流管路1144進(jìn)入加壓泵40，加壓后的介質(zhì)依次經(jīng)引流管47、出 流管路43進(jìn)入圖1所示的測(cè)試系統(tǒng)，具體如下介質(zhì)由位于泵殼3左端面31的4個(gè)出口 16進(jìn)入泵殼3的大空腔中，在高速旋轉(zhuǎn) 的實(shí)心葉輪的作用下，依次經(jīng)出口 16、泵殼3內(nèi)腔、導(dǎo)葉4及泄漏流道8到達(dá)端蓋法蘭6的 入口(即端蓋法蘭6的右端)，最后經(jīng)進(jìn)流管路142流入水箱41中，形成循環(huán)管路。各種監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的測(cè)試情況如下在此工況下，各組數(shù)據(jù)的測(cè)試手段與前一工況相同。只是由于不考慮葉輪11內(nèi)部 結(jié)構(gòu)，因此只通過(guò)更換內(nèi)口環(huán)10來(lái)觀察不同口環(huán)情況下葉輪11所受流體激振力的變化情 況。最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例。顯然，本發(fā)明 不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本發(fā)明公開(kāi)的內(nèi)容直 接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是包括測(cè)試系統(tǒng)及管路系統(tǒng)；所述測(cè)試系統(tǒng)包括泵殼(3)和貫穿泵殼(3)的主軸(1)，所述主軸(1)的左半段位于泵殼(3)的外部，主軸(1)的右半段位于泵殼(3)的內(nèi)腔中，在泵殼(3)內(nèi)分別設(shè)有葉輪(11)和導(dǎo)葉(4)，導(dǎo)葉(4)與泵殼(3)固定相連，套裝在主軸(1)右半段上的葉輪(11)被導(dǎo)葉(4)所包圍；與泵殼(3)右端相連接的端蓋法蘭(6)將葉輪(11)封于泵殼(3)內(nèi)，在端蓋法蘭(6)的環(huán)向設(shè)有2個(gè)相互垂直的電渦流位移傳感器(7)，在泵殼(3)的左端面(31)上設(shè)有至少2個(gè)的出口(16)；在主軸(1)和泵殼(3)的左端面(31)之間設(shè)置密封盤組件；在主軸(1)的左半段上分別設(shè)有與主軸(1)同軸心的導(dǎo)電滑環(huán)(13)和動(dòng)態(tài)力傳感器(12)，所述導(dǎo)電滑環(huán)(13)的動(dòng)環(huán)與動(dòng)態(tài)力傳感器(12)信號(hào)相連；所述管路系統(tǒng)包括加壓泵(40)、進(jìn)流管路I(42)、進(jìn)流管路II(44)、出流管路(43)以及用于進(jìn)流管路I(42)和進(jìn)流管路II(44)之間切換的閥門I(45)和閥門II(46)；所述進(jìn)流管路I(42)、進(jìn)流管路II(44)和出流管路(43)均與水箱(41)相連通；位于泵殼(3)左端面上的出口(16)與出流管路(43)相連；端蓋法蘭(6)的入口與進(jìn)流管路I(42)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述測(cè)試系統(tǒng) 還包括與泵殼⑶相連的保護(hù)罩(2)，所述導(dǎo)電滑環(huán)(13)和動(dòng)態(tài)力傳感器(12)均位于保護(hù) 罩(2)的內(nèi)腔中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述端蓋 法蘭(6)的四側(cè)面均設(shè)有用于PIV測(cè)試的通孔(35)，套裝在端蓋法蘭(6)內(nèi)腔中的透明蓋 板(5)封住上述用于PIV測(cè)試的通孔(35)；所述透明蓋板(5)與葉輪(11)間沿徑向形成泄漏流道(8)，透明蓋板(5)上設(shè)有與泄 漏流道(8)相連通的泄壓孔(25)；在端面法蘭(6)左側(cè)內(nèi)表面裝有密封外口環(huán)(9)，密封外 口環(huán)(9)與裝在葉輪(11)上的內(nèi)口環(huán)(10)形成口環(huán)間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述密封盤組 件包括均套裝在主軸(1)上的主密封盤(20)和副密封盤(21)，主密封盤(20)、副密封盤 (21)和泵殼(3)圍合形成的空腔為泄漏腔(24)，泵殼(3)上設(shè)有與泄漏腔(24)相連通的 泄漏出口(22)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述導(dǎo)電滑環(huán) (13)由位于內(nèi)層的動(dòng)環(huán)和位于外層的靜環(huán)組成，所述導(dǎo)電滑環(huán)(13)的動(dòng)環(huán)與主軸(1)固定 相連，導(dǎo)電滑環(huán)(13)的靜環(huán)上連有數(shù)據(jù)導(dǎo)線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是所述水箱(41) 通過(guò)進(jìn)流管路I (42)與端蓋法蘭(6)的入口相連，位于泵殼(3)左端面上的出口(16)通過(guò) 出流管路(43)與水箱(41)相連，所述水箱(41)通過(guò)進(jìn)流管路11(44)與加壓泵(40)相 連，加壓泵(40)通過(guò)引流管(47)與出流管路(43)相連通；在出流管路(43)上設(shè)有閥門 I (45)，在引流管(47)上設(shè)有閥門11(46)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于離心泵的流體測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，包括測(cè)試系統(tǒng)及管路系統(tǒng)；測(cè)試系統(tǒng)包括泵殼(3)和貫穿泵殼(3)的主軸(1)，在泵殼(3)內(nèi)分別設(shè)有葉輪(11)和導(dǎo)葉(4)，與泵殼(3)右端相連接的端蓋法蘭(6)將葉輪(11)封于泵殼(3)內(nèi)，在泵殼(3)的左端面(31)上設(shè)有至少2個(gè)的出口(16)；在主軸(1)和泵殼(3)的左端面(31)之間設(shè)置密封盤組件；在主軸(1)的左半段上分別設(shè)有導(dǎo)電滑環(huán)(13)和動(dòng)態(tài)力傳感器(12)；位于泵殼(3)左端面上的出口(16)以及端蓋法蘭(6)的入口分別與管路系統(tǒng)相連通。本發(fā)明的裝置可以準(zhǔn)確測(cè)得離心泵葉輪在各種工況下所受流體激振力的大小。
文檔編號(hào)F04D27/00GK101846086SQ20101019043
公開(kāi)日2010年9月29日 申請(qǐng)日期2010年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月3日
發(fā)明者吳大轉(zhuǎn), 張志雄, 戴維平, 焦磊, 王樂(lè)勤, 蔣慶磊 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)