離心泵葉輪可視化試驗裝置的制造方法
【專利摘要】離心泵葉輪可視化試驗裝置,包括支架以及安裝在支架上的葉輪室，所述的葉輪室具有中空的引水室且采用透明有機玻璃材料制備，還包括伺服電機、儲水槽以及傳動軸，所述的伺服電機通過聯(lián)軸器與所述的傳動軸連接，所述的傳動軸依次穿過所述的儲水槽、葉輪室后與葉輪傳動連接；所述的葉輪室的圓周側壁上開設有若干出口流道，若干所述的出口流道分別與輸水管連接，所述的儲水槽上對應開設有若干進水口，所述的輸水管與對應的進水口相連；與所述的葉輪室的進口流道相對的儲水槽的側壁上開設有出水口，所述的出水口處安裝有上孔板和下孔板，并且所述的上孔板可相對下孔板轉動；所述的進口流道的末端中心設置有所述的葉輪。本發(fā)明通過粒子圖像測速技術方便直觀地觀測葉輪內(nèi)部流動。
【專利說明】
離心泵葉輪可視化試驗裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種離心栗葉輪可視化試驗裝置，屬于離心栗內(nèi)部流動技術領域?！颈尘凹夹g】
[0002]離心栗葉輪是將來自原動機的能量傳遞給輸送介質液體，液體流經(jīng)葉輪后能量增加的水力元件。作為離心栗中的核心部件，其設計的好壞直接決定整個離心栗機組的性能。 采用理論知識設計出來的葉輪需要通過試驗測試來驗證其性能的好壞。但是，隨著現(xiàn)代光學、計算機計算機技術、CCD相機等技術的發(fā)展，人們已經(jīng)不滿足于僅僅獲得揚程和效率等性能參數(shù)，要知道導致這些性能參數(shù)變化的根本原因，必須對葉輪內(nèi)部流動進行測試。粒子圖像測速技術，是一種利用圖像處理技術、粒子示蹤流動顯示方法從定性到定量逐步發(fā)展起來的流動測量技術，已廣泛應用到栗葉輪內(nèi)部流動測試研究中。
[0003]對離心栗葉輪進行內(nèi)部流動測試，首先要考慮離心栗試驗裝置。目前，離心栗試驗裝置主要包括開式和閉式兩種。閉式試驗裝置通常包括復雜的循環(huán)管路、集水罐、汽蝕罐和真空栗。開式試驗裝置略簡單，但是為了穩(wěn)定液流，開式試驗裝置一般使用較長的管路和較大的敞開式集水池。由此可見，傳統(tǒng)的離心栗試驗裝置結構復雜、體積較大、成本較高。
[0004]其次，目前離心栗大都采用主軸直接從栗體部分伸出，然后照相機直接從吸水室前方對葉輪內(nèi)部流場進行拍照，拍攝區(qū)域會受到栗機組的傳動軸或電機遮擋，無法拍攝到整個葉輪區(qū)域，不能夠保證拍攝效果。
[0005]另外，調(diào)節(jié)葉輪進口閥門時，水流經(jīng)過閥門以后會產(chǎn)生旋渦，會造成葉輪進口處流動不穩(wěn)定，通常需要較長的管路來穩(wěn)定水流。
[0006]基于以上問題，本發(fā)明提供一種離心栗葉輪可視化試驗裝置，可以通過粒子圖像測速技術直接拍攝到整個葉輪流道內(nèi)的流場，可以更加方便直觀地觀測葉輪內(nèi)部流動。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明提供一種結構簡單、緊湊、性能可靠、 使用方便、成本低的離心栗葉輪可視化試驗裝置。
[0008]本發(fā)明采用的技術方案是:
[0009]離心栗葉輪可視化試驗裝置，包括支架以及安裝在支架上的葉輪室，所述的葉輪室具有中空的引水室且采用透明有機玻璃材料制備，所述的引水室的中心安裝有葉輪，其特征在于:還包括伺服電機、儲水槽以及傳動軸，所述的伺服電機通過聯(lián)軸器與所述的傳動軸連接，所述的傳動軸依次穿過所述的儲水槽、葉輪室后與葉輪傳動連接；
[0010]所述的葉輪室的圓周側壁上開設有若干出口流道，若干所述的出口流道分別與輸水管連接，所述的儲水槽上對應開設有若干進水口，所述的輸水管與對應的進水口相連；
[0011]與所述的葉輪室的進口流道相對的儲水槽的側壁上開設有出水口，所述的出水口處安裝有上孔板和下孔板，并且所述的上孔板可相對下孔板轉動;所述的進口流道的末端中心設置有所述的葉輪。
[0012]進一步，所述的葉輪室的進口流道的前端部設置有穩(wěn)流器。
[0013]進一步，所述的上孔板與下孔板具有相同的結構，所述的上孔板和下孔板上均開設有若干圈呈環(huán)狀布置的過水孔。通過上下孔板轉動，改變過水孔的大小，從而控制流量。
[0014]進一步，所述的上孔板通過螺釘固定在儲水槽上，所述的下孔板上開設有一螺紋通孔，所述的螺紋通孔內(nèi)設置有帶螺紋的旋轉頭，所述的旋轉頭可旋進或旋出所述的螺紋通孔，所述的上孔板與下孔板之間的間距通過旋轉頭調(diào)節(jié)。
[0015]進一步，所述的儲水槽與上孔板之間設置有卡扣，所述的卡扣為L型結構，所述的L 型結的一端與儲水槽固定連接，另一端抵靠在所述的上孔板的上表面。
[0016]進一步，若干所述的出口流道內(nèi)交錯布置有用于增加流體流程的引流板，所述的引流板將出口流道分隔成S型的流道。
[0017]進一步，所述的傳動軸與儲水槽通過軸承連接，所述的儲水槽上開設有軸承安裝孔，所述的軸承的一端與軸承安裝孔相抵靠，另一端與軸承蓋板相抵靠，并且所述的軸承蓋板通過螺釘固定安裝在儲水槽上。
[0018]進一步，所述的出口流道有8個，均勻布置在所述的葉輪室的圓周側壁上，即每隔 45度安裝一個輸水管。。
[0019]進一步，所述的伺服電機安裝在電機底座上。
[0020]本發(fā)明的葉輪室是用透明有機玻璃材料制成，可以在裝置工作的時候，利用粒子圖像測速技術，拍攝葉輪周圍流場的流動情況。水流流經(jīng)上下孔板后進入穩(wěn)流器，最后流回到葉輪室的進口，葉輪旋轉做功，通過離心力的作用將水流甩出，進入葉輪室中，從而實現(xiàn)一個循環(huán)。[0021 ]本發(fā)明的技術構思具有如下特點:
[0022](1)可視化技術:通過高速攝像儀，拍攝葉輪周圍流場的流動情況，通過粒子示蹤從定性到定量地測量葉輪的性能，更有利于對葉輪的研究。
[0023](2)流體引流:在葉輪室處裝有兩塊引流板，引流板將出口流道隔成了S型的流道， 在不增加徑向尺寸的同時，增加了液體的流程，使流動更加穩(wěn)定。
[0024](3)流量控制:在儲水槽出口處安裝了兩塊孔板，兩塊孔板可以相對轉動，當轉動時，小孔的大小會發(fā)生改變，從而改變流量的大小;在孔板上面還設計了一種緊固裝置，通過向下轉動上孔板上的旋轉頭直至頂住下孔板，上孔板又受到了卡扣的限制而不能向上移動，從而達到緊固的效果。[〇〇25]本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在:
[0026]1、本發(fā)明裝置結構簡單、緊湊、容易操作，制造成本和工裝費用較低，占用的空間也小。
[0027]2、本發(fā)明內(nèi)部由電機帶動葉輪轉動，葉輪帶動整個流體流動，實現(xiàn)循環(huán)流動。
[0028]3、本發(fā)明在葉輪出口流道處增加了兩塊交錯布置的引流板，在不增加裝置橫向尺寸的情況下，使出口流道變長，出口流動更加穩(wěn)定，更好地消除出水管與葉輪的動靜干涉效應。
[0029]4、為了控制葉輪進口的流量，在儲水罐出口處安裝了上下孔板，通過轉動上孔板， 改變過水孔的面積，從而簡便地改變流量的大小，不僅起到閥門的作用，還能起到整流效果。
[0030] 5、為了簡便、精確地控制孔板轉動的距離，在孔板上安裝了一個可旋轉帶有螺紋的旋轉頭，可以將旋轉頭轉進或者轉出來控制兩塊孔板的松緊度，從而使孔板在工作時不轉動。
[0031]6、本發(fā)明葉輪室材料由可視化的材料制作而成，可以通過高速攝像機拍攝裝置工作時，葉輪周圍流體流動情況，對葉輪有一個直觀地了解?！靖綀D說明】
[0032]圖1是可視化離心栗葉輪試驗裝置示意圖。[0〇33]圖2是孔板示意圖?！揪唧w實施方式】
[0034] 參照圖1和圖2,離心栗葉輪可視化試驗裝置，包括支架1以及安裝在支架1上的葉輪室2，所述的葉輪室2具有中空的引水室且采用透明有機玻璃材料制備，所述的引水室上設置有注水口 6且中心安裝有葉輪3,還包括伺服電機12、儲水槽11以及傳動軸4,所述的伺服電機12通過聯(lián)軸器與所述的傳動軸4連接，所述的傳動軸4依次穿過所述的儲水槽11、葉輪室2后與葉輪3傳動連接；
[0035]所述的葉輪室2的圓周側壁上開設有若干出口流道，若干所述的出口流道分別與輸水管7連接，所述的儲水槽11上對應開設有若干進水口，所述的輸水管7與對應的進水口相連；
[0036]與所述的葉輪室2的進口流道相對的儲水槽的側壁上開設有出水口，所述的出水口處安裝有上孔板和下孔板，并且所述的上孔板可相對下孔板轉動;所述的進口流道的末端中心設置有所述的葉輪3。
[0037]進一步，所述的葉輪室2的進口流道的前端部設置有穩(wěn)流器16。
[0038]進一步，所述的上孔板與下孔板具有相同的結構，所述的上孔板和下孔板上均開設有若干圈呈環(huán)狀布置的過水孔。通過上下孔板轉動，改變過水孔的大小，從而控制流量。
[0039]進一步，所述的上孔板通過螺釘固定在儲水槽11上，所述的下孔板上開設有一螺紋通孔，所述的螺紋通孔內(nèi)設置有帶螺紋的旋轉頭9,所述的旋轉頭9可旋進或旋出所述的螺紋通孔，所述的上孔板與下孔板之間的間距通過旋轉頭9調(diào)節(jié)。
[0040]進一步，所述的儲水槽11與上孔板之間設置有卡扣8,所述的卡扣8為L型結構，所述的L型結的一端與儲水槽固定連接，另一端抵靠在所述的上孔板的上表面。
[0041]進一步，若干所述的出口流道內(nèi)交錯布置有用于增加流體流程的引流板5,所述的引流板5將出口流道分隔成S型的流道。
[0042]進一步，所述的傳動軸4與儲水槽11通過軸承15連接，所述的儲水槽11上開設有軸承安裝孔，所述的軸承15的一端與軸承安裝孔相抵靠，另一端與軸承蓋板14相抵靠，并且所述的軸承蓋板通過螺釘固定安裝在儲水槽上。
[0043]進一步，所述的出口流道有8個，均勻布置在所述的葉輪室的圓周側壁上，即每隔 45度安裝一個輸水管7。
[0044]進一步，所述的伺服電機12安裝在電機底座13上。
[0045]本實施例具體實施時，伺服電機12通過聯(lián)軸器與傳動軸4連接，傳動軸4穿過儲水槽11、上孔板10、下孔板、穩(wěn)流器16與葉輪3相連，進而帶動葉輪3轉動，葉輪3轉動產(chǎn)生的離心力會驅使流體向兩邊流動，在葉輪室1的出口流道處安裝了引流板5,引流板用膠水固定在出口流道上，引流板5增加了流體的流程，在減小橫向尺寸的同時，使流體流動更加穩(wěn)定。 流體通過輸水管7流入儲水罐11，輸水管7共有8個，每隔45度安裝一個，分別與儲水槽11相連，在儲水槽11出口處安裝了組合孔板10、組合孔板10由兩塊尺寸一樣、帶有相同大小和數(shù)量小孔的圓形上孔板和下孔板組成。如圖1所示，下孔板通過螺釘固定在儲水槽11上面，上孔板不固定在儲水槽上，可以自由轉動。
[0046]圖2為上孔板或下孔板的結構示意圖，通過轉動上孔板可以改變過水孔的大小，從而可以改變流量的大小。上孔板上的旋轉頭9是為了緊固兩塊孔板，使兩塊孔板沒有相對移動，當旋轉頭向下轉動的時候，旋轉頭頂住下孔板，上孔板又被卡扣8限制住不能向上，這樣兩塊孔板就被緊固住，不能相對移動，工作時，流量就不會發(fā)生改變。流體流經(jīng)孔板之后流向穩(wěn)流器16,之后回到葉輪進口，實現(xiàn)一個循環(huán)。
[0047]本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不應當被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領域技術人員根據(jù)本發(fā)明構思所能夠想到的等同技術手段。
【主權項】
1.離心栗葉輪可視化試驗裝置，包括支架以及安裝在支架上的葉輪室，所述的葉輪室 具有中空的引水室且采用透明有機玻璃材料制備，所述的引水室的中心安裝有葉輪，其特 征在于:還包括伺服電機、儲水槽以及傳動軸，所述的伺服電機通過聯(lián)軸器與所述的傳動軸 連接，所述的傳動軸依次穿過所述的儲水槽、葉輪室后與葉輪傳動連接；所述的葉輪室的圓周側壁上開設有若干出口流道，若干所述的出口流道分別與輸水管 連接，所述的儲水槽上對應開設有若干進水口，所述的輸水管與對應的進水口相連；與所述的葉輪室的進口流道相對的儲水槽的側壁上開設有出水口，所述的出水口處安 裝有上孔板和下孔板，并且所述的上孔板可相對下孔板轉動;所述的進口流道的末端中心 設置有所述的葉輪。2.如權利要求1所述的離心栗葉輪可視化試驗裝置，其特征在于:所述的葉輪室的進口 流道的前端部設置有穩(wěn)流器。3.如權利要求1或2所述的離心栗葉輪可視化試驗裝置，其特征在于:所述的上孔板與 下孔板具有相同的結構，所述的上孔板和下孔板上均開設有若干圈呈環(huán)狀布置的過水孔。4.如權利要求3所述的離心栗葉輪可視化試驗裝置，其特征在于:所述的上孔板通過螺 釘固定在儲水槽上，所述的下孔板上開設有一螺紋通孔，所述的螺紋通孔內(nèi)設置有帶螺紋 的旋轉頭，所述的旋轉頭可旋進或旋出所述的螺紋通孔，所述的上孔板與下孔板之間的間 距通過旋轉頭調(diào)節(jié)。5.如權利要求4所述的離心栗葉輪可視化試驗裝置，其特征在于:所述的儲水槽與上孔 板之間設置有卡扣，所述的卡扣為L型結構，所述的L型結的一端與儲水槽固定連接，另一端 抵靠在所述的上孔板的上表面。6.如權利要求5所述的離心栗葉輪可視化試驗裝置，其特征在于:若干所述的出口流道 內(nèi)交錯布置有用于增加流體流程的引流板，所述的引流板將出口流道分隔成S型的流道。7.如權利要求6所述的離心栗葉輪可視化試驗裝置，其特征在于:所述的傳動軸與儲水 槽通過軸承連接，所述的儲水槽上開設有軸承安裝孔，所述的軸承的一端與軸承安裝孔相 抵靠，另一端與軸承蓋板相抵靠，并且所述的軸承蓋板通過螺釘固定安裝在儲水槽上。8.如權利要求7所述的離心栗葉輪可視化試驗裝置，其特征在于:所述的出口流道有8 個，均勻布置在所述的葉輪室的圓周側壁上。9.如權利要求8所述的離心栗葉輪可視化試驗裝置，其特征在于:所述的伺服電機安裝 在電機底座上。
【文檔編號】F04D29/22GK105952661SQ201610428674
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】周佩劍, 牟介剛, 唐佳新, 鄭水華, 谷云慶, 吳登昊
【申請人】浙江工業(yè)大學