CN101943169B - 一种用于三维piv测量的离心泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于三维PIV测量的离心泵，主要用于离心泵内部流动的PIV标定及测量，包括蜗壳、叶轮、端盖、开槽平端紧定螺钉、导杆、内六角平端紧定螺钉、滑块、标定靶盘、内六角圆柱头螺钉。其特征是方形结构的蜗壳，不是采用有机玻璃整体铸造而成，其目的是便于把自制的靶盘放到离心泵内进行三维标定，以提高其标定精度；在泵外能够调节靶盘的位置，便于叶轮内不同断面的标定。本发明结构简单、易于操作、通用性强，可适用于所有单级单吸离心泵3DPIV测量的场合。
Description
技术领域
本发明属于离心泵技术领域，具体涉及一种用于三维PIV测量的离心泵，主要用于离心泵内部流动的速度场测量，以提高其标定精度。
背景技术
PIV（Particle Image Velocimetry）测试技术由于具有全流场快速测量、直观、不干扰流场等优点，近年来在泵内部流动研究中得到了广泛的应用。在三维PIV试验过程中，标定至关重要，其精度直接影响PIV测量结果。目前，PIV用泵的叶轮和蜗壳大都采用有机玻璃制作而成，装配到试验台之后，形成一个封闭的系统，标定困难，无法实现将标定靶盘放在泵体里面进行标定。
目前，普遍采用标定方法是把标定靶盘放在泵体外的水箱内进行近似标定。扬州大学硕士学位论文“轴流泵叶轮出口流场的3D-PIV测量”（2005年）和“轴流泵叶轮与导叶轴向间隙内流场的3D-PIV测量”（2006年）加工一个与实际测量时尺寸一样的水箱进行标定；上海交通大学硕士学位论文“轴流泵内流场的数值模拟与PIV实验研究”（2008年）加工一个和被测管段相同材质的有机玻璃管段，并在管内注满水，然后把标定尺放在管底进行标定。这种方法在一定程度上解决了标定困难的问题，但存在着较大的标定误差，降低了测量数据的准确性。显然，这是现有的水泵三维PIV测量标定方法的不足之处。
经检索，目前还没有相关的申请专利。
发明内容
本发明的目的是克服离心泵三维PIV测量时标定困难、误差大的不足，而提出一种用于三维PIV测量的离心泵，可以将标定靶盘放入离心泵体内进行三维标定，设计简单，通用性强，标定精度高。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
将蜗壳分为两个零件进行铸造，PIV三维标定时使用第一端盖，而PIV测量时采用第二端盖；同时采用自制的标定靶盘，能够在离心泵内较小空间内进行三维标定。
本发明所述的一种用于三维PIV测量的离心泵，包括：蜗壳、叶轮、第一端盖、第一开槽平端紧定螺钉、标定导杆、内六角平端紧定螺钉、定位滑块、标定靶盘、第二开槽平端紧定螺钉、内六角圆柱头螺钉、第二端盖。三维标定时，第一端盖通过内六角圆柱头螺钉固定在蜗壳上；标定导杆通过第一端盖上的T型槽装到第一端盖上；内六角平端紧定螺钉固定在标定导杆上，标定导杆通过内六角平端紧定螺钉相对第一端盖滑动；定位滑块通过第一开槽平端紧定螺钉固定在标定导杆上；标定靶盘通过第二开槽平端紧定螺钉固定在定位滑块上。PIV测量时，第二端盖通过内六角圆柱头螺钉固定在蜗壳上。
本发明所述的一种用于三维PIV测量的离心泵，其蜗壳、叶轮、第一端盖、标定导杆和第二端盖都采用有机玻璃加工，并且蜗壳、叶轮、第一端盖和第二端盖分别是铸造而成。所述第一端盖为小圆柱和大圆柱组成的T型圆柱；T型圆柱的高度为叶轮外径的0.18—0.22倍；大圆柱上设有降低泄漏的圆环状凸台；小圆柱外径为叶轮外径的0.7—0.8倍；大圆柱的外径为叶轮外径的1.25—1.35倍；圆环状凸台的内径为叶轮外径的0.94—0.96倍，圆环状凸台的外径为叶轮外径1.04—1.06倍，高度为叶轮外径的0.05—0.1倍。所述第二端盖为小圆柱和大圆柱组成的T型圆柱，大圆柱上设有圆环状凸台，以降低泄漏；小圆柱外径为叶轮外径的0.7—0.8倍；大圆柱的外径为叶轮外径的1.25—1.35倍；圆环状凸台的内径为叶轮外径的0.94—0.96倍，圆环状凸台的外径为叶轮外径1.04—1.06倍，高度为叶轮外径的0.05—0.1倍。
本发明所述的一种用于三维PIV测量的离心泵，其定位滑块采用双相不锈钢加工，以防锈。
本发明所述的一种用于三维PIV测量的离心泵，其标定靶盘的断面是正方形，正方形的边长为叶轮外径的0.25—0.35倍，便于在泵内较小空间里进行三维标定；所述标定靶盘采用金属材质，厚度为5mm，精度误差±0.015mm；标定靶盘有2个平面，正反面相同，靠近叶轮前、后盖板的截面同样标定。
本发明的优点在于：自制的标定靶盘能够直接放在泵内进行三维标定，其标定精度高；三维标定时，各组件结构巧妙，易装配，且操作简单；标定完毕后，标定组件易拆卸，更换第二端盖即可进行PIV试验；PIV用泵是采用有机玻璃铸造而成，能够真实反映泵内部流动情况。
附图说明
图1为标定时PIV用泵的总装示意图。
图2为标定时PIV用泵的总装图A向视示意图。
图3为第一端盖结构示意图。
图4为第一端盖结构的B-B向示意图。
图5为第二端盖结构示意图。
图6为第二端盖结构的C-C向示意图。
图7为标定导杆结构示意图。
图8为定位滑块结构示意图。
图9为标定靶盘结构示意图。
图中1.蜗壳，2.叶轮，3.第一端盖，4.第一开槽平端紧定螺钉，5.标定导杆，6.内六角平端紧定螺钉，7.定位滑块，8.标定靶盘，9.第二开槽平端紧定螺钉，10.内六角圆柱头螺钉，11.第二端盖。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
本发明作为适用于三维PIV测量的离心泵，主要分为三位标定和PIV试验两个阶段进行实施。
（1）三维标定阶段。
由蜗壳1、叶轮2、第一端盖3、第一开槽平端紧定螺钉4、标定导杆5、内六角平端紧定螺钉6、定位滑块7、标定靶盘8、第二开槽平端紧定螺钉9和内六角圆柱头螺钉10组成。
首先，通过第二开槽平端紧定螺钉9把标定靶盘8固定在定位滑块7上；其次，通过第一开槽平端紧定螺钉4把定位滑块7固定在标定导杆5上；然后，通过第一端盖3上的T型槽将标定导杆5装到第一端盖上；接着，将上述组件固定在蜗壳1上；最后，用内六角圆柱头螺钉10把靶盘8移到测量断面，再通过PIV系统自带的图像处理软件即可对其进行三维标定。
（2）PIV测量阶段。
由蜗壳1、叶轮2、内六角圆柱头螺钉10和第二端盖11组成。
在三维标定完成后，拆掉上述标定组件，用内六角圆柱头螺钉10把第二端盖11安装在蜗壳1后即可进行PIV试验。
Claims (6)
1.一种用于三维PIV测量的离心泵，包括：蜗壳（1）、叶轮（2）、第一端盖（3）、第一开槽平端紧定螺钉（4）、标定导杆（5）、内六角平端紧定螺钉（6）、定位滑块（7）、标定靶盘（8）、第二开槽平端紧定螺钉（9）、内六角圆柱头螺钉（10）、第二端盖（11）；其特征在于，标定靶盘（8）直接放到离心泵里进行三维标定；
三维标定时，第一端盖（3）通过内六角圆柱头螺钉（10）固定在蜗壳（1）上；
三维标定时，标定导杆（5）通过第一端盖（3）上的T型槽装到第一端盖（3）上；内六角平端紧定螺钉（6）固定在标定导杆（5）上，标定导杆（5）通过内六角平端紧定螺钉（6）相对第一端盖（3）滑动；定位滑块（7）通过第一开槽平端紧定螺钉（4）固定在标定导杆（5）上；标定靶盘（8）通过第二开槽平端紧定螺钉（9）固定在定位滑块（7）上；
PIV测量时，第二端盖（11）通过内六角圆柱头螺钉（10）固定在蜗壳（1）上。
2.根据权利要求1所述的一种用于三维PIV测量的离心泵，其特征是：所述蜗壳（1）、叶轮（2）、第一端盖（3）、标定导杆（5）和第二端盖（11）采用有机玻璃，其中蜗壳（1）、叶轮（2）、第一端盖（3）和第二端盖（11）是分别铸造而成。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于三维PIV测量的离心泵，其特征是：所述第一端盖（3）为小圆柱和大圆柱组成的T型圆柱；T型圆柱的高度为叶轮外径的0.18—0.22倍；大圆柱上设有降低泄漏的圆环状凸台；小圆柱外径为叶轮外径的0.7—0.8倍；大圆柱的外径为叶轮外径的1.25—1.35倍；圆环状凸台的内径为叶轮外径的0.94—0.96倍，圆环状凸台的外径为叶轮外径1.04—1.06倍，高度为叶轮外径的0.05—0.1倍。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于三维PIV测量的离心泵，其特征是：所述第二端盖（11）为小圆柱和大圆柱组成的T型圆柱，大圆柱上设有降低泄漏的圆环状凸台；小圆柱外径为叶轮外径的0.7—0.8倍；大圆柱的外径为叶轮外径的1.25—1.35倍；圆环状凸台的内径为叶轮外径的0.94—0.96倍，圆环状凸台的外径为叶轮外径1.04—1.06倍，高度为叶轮外径的0.05—0.1倍。
5.根据权利要求1所述的一种用于三维PIV测量的离心泵，其特征是：所述定位滑块（7）采用双相不锈钢。
6.根据权利要求1或2所述的一种用于三维PIV测量的离心泵，其特征是：所述标定靶盘（8）的断面是正方形，正方形的边长为叶轮外径的0.25—0.35倍，便于在离心泵内较小空间里进行三维标定；所述标定靶盘（8）采用金属材质，厚度为5mm，精度误差±0.015mm；标定靶盘（8）有正反面2个平面，正反面2个平面相同，靠近叶轮前、后盖板的截面同样标定。
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