CN102411870A - 一种移动式水泵串并联综合实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动式水泵串并联综合实验装置，属于水力学实验装置技术领域。包括水泵系统、控制箱、连接管道和切换阀门，实验系统固定在带轮子的移动架上，系统的水泵、水箱、流量计、控制箱和管道固定在移动架支架和横档上；水泵系统包括水泵、温度传感器、进水阀、真空表、压力表、文丘里流量计、流量调节阀、转子流量计、进水管和输水管，进水管与水泵和水箱连接，输水管与水泵和出水总管连接，出水总管出口连接水箱；两套水泵系统的输水管通过切换阀实现串联或并联，得到水泵特性曲线。具有可实现装置整体移动、便于排水和提高实验室利用率、不需要建设专门的实验室、可直观显示各部件连接关系，有利于教学等优点。

Description

一种移动式水泵串并联综合实验装置

所属技术领域

本发明涉及一种移动式水泵串并联综合实验装置，属于水力学实验装置技术领域。

背景技术

水泵串、并联实验和水泵特性曲线实验是环境、给排水、建筑、土木、机械、采矿、交通等专业的流体力学、水力学及水泵与水泵站等课程中重要的教学内容之一。然而，传统的水泵串、并联实验装置存在设备体积较大、占用实验室的面积大、固定在地上、占用实验室场地等不足。由于成本高，配置的实验装置台套数一般都较少，难以满足实验教学需要，严重影响教学进度。

为了克服上述不足，宋泾舸发明了立屏式水泵串并联综合实验台（CN101236708A），将水箱放置在地面上，水泵串并联实验的其它构件固定在带立屏的普通桌式实验台上，由此实现了水泵串并联实验装置小型化，节省了实验室场地，但由于水箱和桌子不是一个整体，可移动性不强，实验结束后排出水箱中的水需要专门布管，做水泵实验的实验室必须按需要预先进行设计，除用作水泵实验外难以再作为其它实验的场所，实验室的使用率不高，对一些较老、存在实验室不够用的学校不太适用；将出口水箱和进水箱分开，多增加了一个部件；未留排气口，运行时不易排出泵中的空气，可能会使离心泵产生气缚，影响其性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种移动式水泵串并联综合实验装置，解决现有试验台占地大、成本高、可移动性差等问题。

本发明的技术方案是：移动式水泵串并联综合实验装置，包括两套水泵系统、控制箱、以及将其串联或并联的连接管道和切换阀门，实验系统安装在带轮子的移动架上，系统的水泵、水箱、流量计、控制箱和管道固定在移动架相应的支架和横档上；每套水泵系统包括水泵、温度传感器、进水阀、真空表、压力表、文丘里流量计、流量调节阀、转子流量计、进水管和输水管，进水管两端分别与水泵和水箱连接，输水管两端分别与水泵和出水总管连接，出水总管出口连接水箱；两套水泵系统的输水管通过切换阀连接而实现串联或并联。

所述两套水泵系统的水泵Ⅰ、Ⅱ的进口分别与进水管Ⅰ、Ⅱ相接，出口分别与输水管Ⅰ、Ⅱ相接；两进水管Ⅰ、Ⅱ上分别依次安装进水阀Ⅰ、Ⅱ，真空表Ⅰ、Ⅱ；两输水管Ⅰ、Ⅱ上分别依次安装压力表Ⅰ、Ⅱ，文丘里流量计Ⅰ、Ⅱ，流量调节阀Ⅰ、Ⅱ，转子流量计Ⅰ、Ⅱ。

所述第一套水泵系统的输水管Ⅰ经切换阀Ⅰ和串联管道，与第二套水泵系统进水管Ⅱ的进水阀Ⅱ与真空表Ⅱ之间的管道相接，关闭进水阀Ⅱ，可实现水泵串联实验；输水管Ⅰ同时经切换阀Ⅱ与第二套水泵系统的输水管Ⅱ汇合后，与输水总管相接，可实现水泵并联实验。通过两切换阀Ⅰ、Ⅱ和进水阀Ⅱ（兼作第三切换阀）的配合使用，实现两套水泵系统的串联或并联。

所述输水总管上依次安装有文丘里流量计Ⅲ、总转子流量计和出口调节阀，文丘里流量计Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上分别通过软管连接有测压计Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，在连接软管与文丘里流量计的管上安装有排气阀Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ。以便在水泵启动前对离心泵进行灌泵时排出水泵中的空气。

所述两输水管Ⅰ、Ⅱ上压力表Ⅰ、Ⅱ后的管道上分别安装有一个三通阀，两三通阀间通过放空管Ⅰ连接，放空管Ⅰ上安装有两个放空阀Ⅱ、Ⅲ，两放空阀Ⅱ、Ⅲ间管道上通过三通阀连接有放空管Ⅱ，放空管Ⅱ下端接入水箱。实验结束后，可通过放空管Ⅱ将管道系统中残留的水排入水箱。

所述两输水管Ⅰ、Ⅱ上压力表Ⅰ、Ⅱ后的管道上，通过三通分别接有灌泵漏斗Ⅰ、Ⅱ和灌泵阀门Ⅰ、Ⅱ。若实验水泵为离心泵，在启动水泵前通过管道上安装的漏斗和连接软管与文丘里流量计的管处的排气阀Ⅰ、Ⅱ，可对离心泵进行灌泵，以排出离心泵里的空气。

所述水箱为经带孔隔板分隔的双格式水箱，水箱底部装有放空阀Ⅰ；两进水管Ⅰ、Ⅱ下端接入水箱的左格中，输水总管和放空管Ⅱ下端接入水箱的右格中。以减小出水管的水流回水箱引起的扰动对进水的影响。

所述移动架是由横杆、竖杆和横档相互连固（焊接等）构成的三层框架结构，横档水平连固在每层框架前、后两边的横杆上，底层框架上设有支架Ⅰ，移动架的四个下端角上装有小轮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ；两水泵Ⅰ、Ⅱ固定在移动架的支架Ⅰ上，水箱固定在移动架的横档Ⅱ上，输水总管固定在移动架的横档Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ上，转子流量计Ⅰ、Ⅱ和总转子流量计分别固定在移动架的横档Ⅳ、Ⅵ上，控制箱固定在移动架的横档Ⅲ上；文丘里流量计的三个测压计Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ通过刻度板固定在移动架中层和上层的框架上。

所述移动架的四个小轮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ上装有刹车装置。

本装置的实验泵与电动机相接，电动机与功率表相接，转速表用于测定电动机转速。水温、电动机功率和电动机转速通过安装在移动架中层的控制箱里的温度显示、功率表和转速表直接读取，电源和泵的开关安装在控制箱里。

本发明的工作过程是：关闭除排气阀外的所有阀门，打开灌泵漏斗下面的阀门，灌泵；灌泵结束后，关闭排气阀和灌泵漏斗下的阀门；通电启动电机，带动实验泵运行，供水箱内的水被抽入水泵，通过输水管流回水箱，实验过程中通过开或关部分阀门可进行水泵特性曲线实验、水泵串联实验、水泵并联实验；电动机转速由转速表测定，电动机功率由功率表测定，水温由温度传感器测定，流量由文丘里流量计和转子流量计测定；通过调整流量调节阀变换不同的工况，测得水泵特性曲线，水泵串并联曲线。

本发明将水泵串并联综合实验系统集成于一个可移动的台架上，使其成为可移动式实验装置，在不进行实验时可推到一旁放置，提高了实验室的利用率；实验结束后可以推到方便的地方直接排出水箱中的水，不需要再专门布置排水管道或建设专门的实验室。此外，还可直观地显示水泵、各部件与管道的连接，便于学生观察和理解。

附图说明

图1是本发明管路系统原理图；

图2是本发明管路平面示意图；

图3是本发明轴侧示意图；

图4是本发明可移动框架结构示意图。

图中：101、109、118-放空阀Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；-放空阀；102-水箱；103-带孔隔板；104、123-温度传感器Ⅰ、Ⅱ；105、122-进水阀Ⅰ、Ⅱ；107、120-水泵Ⅰ、Ⅱ；127、132-进水管Ⅰ、Ⅱ；128、133-输水管Ⅰ、Ⅱ；106、121-真空表Ⅰ、Ⅱ；108、119-压力表Ⅰ、Ⅱ；111、116-流量调节阀Ⅰ、Ⅱ；112、115-转子流量计Ⅰ、Ⅱ；134-输水总管；205、207、210-文丘里流量计Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；110、117、124-测压计Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；206、208、209-排气阀Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ；125-出口调节阀；126-总管转子流量计；130、131-放空管Ⅰ、Ⅱ；202、203-灌泵漏斗Ⅰ、Ⅱ；201、204-灌泵阀门Ⅰ、Ⅱ；113、114-切换阀Ⅰ、Ⅱ；301、302、303、304-带刹车的轮子；305、306-水泵电动机Ⅰ、Ⅱ；307-控制箱；308、310-转子流量计固定横档Ⅳ、Ⅵ；309、311、312、313-输水总管固定横档Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ，401-水泵固定支架Ⅰ，402-水箱固定横档Ⅱ，403-控制箱固定横档Ⅲ。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围不限于所述内容。

如图1-4所示，本移动式水泵串并联综合实验装置，包括两套水泵系统、控制箱、以及将其串联或并联的连接管道和切换阀门，实验系统安装在带轮子的移动架上，系统的水泵、水箱、流量计、控制箱和管道固定在移动架相应的支架和横档上；每套水泵系统包括水泵、温度传感器、进水阀、真空表、压力表、文丘里流量计、流量调节阀、转子流量计、进水管和输水管，进水管两端分别与水泵和水箱连接，输水管两端分别与水泵和出水总管连接，出水总管出口连接水箱；两套水泵系统的输水管通过切换阀连接而实现串联或并联。

两套水泵系统的水泵Ⅰ107、水泵Ⅱ120的进口分别与进水管Ⅰ127、进水管Ⅱ132相接，出口分别与输水管Ⅰ128、输水管Ⅱ133相接；两进水管Ⅰ127和进水管Ⅱ132上分别依次安装进水阀Ⅰ105和进水阀Ⅱ122、真空表Ⅰ106和真空表Ⅱ121；输水管Ⅰ128和输水管Ⅱ133上分别依次安装压力表Ⅰ108和压力表Ⅱ119、文丘里流量计Ⅰ205和文丘里流量计Ⅱ207、流量调节阀Ⅰ111和流量调节阀Ⅱ116、转子流量计Ⅰ112和转子流量计Ⅱ115。

第一套水泵系统的输水管Ⅰ128经切换阀Ⅰ113和串联管道129，与第二套水泵系统进水管Ⅱ132的进水阀Ⅱ122与真空表Ⅱ121之间的管道相接；输水管Ⅰ128同时经切换阀Ⅱ114与第二套水泵系统的输水管Ⅱ133汇合后，与输水总管134相接。通过两切换阀Ⅰ、Ⅱ和进水阀Ⅱ兼作第三切换阀的配合使用，实现两套水泵系统的串联或并联。

输水总管134上依次安装有文丘里流量计Ⅲ210、总流量计126和出口调节阀125，文丘里流量计Ⅰ205、文丘里流量计Ⅱ207、文丘里流量计Ⅲ210上分别通过软管连接有测压计Ⅰ110、测压计Ⅱ117、测压计Ⅲ124,在连接软管与文丘里流量计Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的管上分别安装有排气阀Ⅰ206、排气阀Ⅱ208、排气阀Ⅲ209。

输水管Ⅰ128和输水管Ⅱ133上压力表Ⅰ108和压力表Ⅱ119后的管道上分别安装有一个三通阀，两三通阀间通过放空管Ⅰ130连接，放空管Ⅰ130上安装有放空阀Ⅱ109和放空阀Ⅲ118，放空阀Ⅱ109和放空阀Ⅲ118间管道上通过三通阀连接有放空管Ⅱ131，放空管Ⅱ131下端接水箱102。实验结束后，可通过放空管Ⅱ131将管道系统中残留的水排入水箱。

输水管Ⅰ128和输水管Ⅱ133上压力表Ⅰ108和压力表Ⅱ119后的管道上，通过三通分别接有灌泵漏斗Ⅰ202和灌泵漏斗Ⅱ203、灌泵阀门Ⅰ201和灌泵阀门Ⅱ204。

水箱102为经带孔隔板103分隔的双格式水箱，水箱102底部装有放空阀Ⅰ101；进水管Ⅰ127和进水管Ⅱ132下端接入水箱的左格中，输水总管134和放空管Ⅱ131下端接入水箱的右格中。

所述移动架是由横杆、竖杆和横档相互焊接连固构成的三层框架结构，横档水平连固在每层框架前、后两边的横杆上，底层框架上设有支架Ⅰ401，移动架的四个下端角上装有带刹车装置小轮Ⅰ301、小轮Ⅱ302、小轮Ⅲ303、小轮Ⅳ304；水泵Ⅰ107和水泵Ⅱ120固定在移动架的支架Ⅰ401上，水箱102固定在移动架的横档Ⅱ402上，输水总管134固定在移动架的横档Ⅴ309、横档Ⅶ311、横档Ⅷ312、横档Ⅸ313上，转子流量计Ⅰ112、转子流量计Ⅱ115和总转子流量计126分别固定在移动架的横档Ⅳ308、横档Ⅵ310上，控制箱307固定在移动架的横档Ⅲ403上；文丘里流量计的测压计Ⅰ110、测压计Ⅱ117、测压计Ⅲ124通过刻度板固定在移动架中层和上层的框架上。

Claims (9)

1.一种移动式水泵串并联综合实验装置，包括两套水泵系统、控制箱、以及将其串联或并联的连接管道和切换阀门，其特征是：实验系统安装在带轮子的移动架上，系统的水泵、水箱、流量计、控制箱和管道固定在移动架相应的支架和横档上；每套水泵系统包括水泵、温度传感器、进水阀、真空表、压力表、文丘里流量计、流量调节阀、转子流量计、进水管和输水管，进水管两端分别与水泵和水箱连接，输水管两端分别与水泵和出水总管连接，出水总管出口连接水箱；两套水泵系统的输水管通过切换阀连接而实现串联或并联。

2.根据权利要求1所述的移动式水泵串并联综合实验装置，其特征是：两套水泵系统的水泵Ⅰ、Ⅱ（107；120）的进口分别与进水管Ⅰ、Ⅱ（127；132）相接，出口分别与输水管Ⅰ、Ⅱ（128；133）相接；两进水管Ⅰ、Ⅱ（127；132）上分别依次安装进水阀Ⅰ、Ⅱ（105；122），真空表Ⅰ、Ⅱ（106；121）；两输水管Ⅰ、Ⅱ（128；133）上分别依次安装压力表Ⅰ、Ⅱ（108；119），文丘里流量计Ⅰ、Ⅱ（205；207），流量调节阀Ⅰ、Ⅱ（111；116），转子流量计Ⅰ、Ⅱ（112；115）。

3.根据权利要求1所述的移动式水泵串并联综合实验装置，其特征是：第一套水泵系统的输水管Ⅰ（128）经切换阀Ⅰ（113）和串联管道（129），与第二套水泵系统进水管Ⅱ（132）的进水阀Ⅱ（122）与真空表Ⅱ（121）之间的管道相接；输水管Ⅰ（128）同时经切换阀Ⅱ（114）与第二套水泵系统的输水管Ⅱ（133）汇合后，与输水总管（134）相接。

4.根据权利要求1所述的移动式水泵串并联综合实验装置，其特征是：输水总管（134）上依次安装有文丘里流量计Ⅲ（210）、总转子流量计（126）和出口调节阀（125），文丘里流量计Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（205；207；210）上分别通过软管连接有测压计Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（110；117；124）,在连接软管与文丘里流量计的管上安装有排气阀Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（206；208；209）。

5.根据权利要求1所述的移动式水泵串并联综合实验装置，其特征是：两输水管Ⅰ、Ⅱ（128；133）上压力表Ⅰ、Ⅱ（108；119）后的管道上分别安装有一个三通阀，两三通阀间通过放空管Ⅰ（130）连接，放空管Ⅰ（130）上安装有两个放空阀Ⅱ、Ⅲ（109；118），两放空阀Ⅱ、Ⅲ（109；118）间管道上通过三通阀连接有放空管Ⅱ（131），放空管Ⅱ（131）下端接入水箱（102）。

6.根据权利要求1所述的移动式水泵串并联综合实验装置，其特征是：两输水管Ⅰ、Ⅱ（128；133）上压力表Ⅰ、Ⅱ（108；119）后的管道上，通过三通分别接有灌泵漏斗Ⅰ、Ⅱ（202；203）和灌泵阀门Ⅰ、Ⅱ（201；204）。

7.根据权利要求1所述的移动式水泵串并联综合实验装置，其特征是：水箱（102）为经带孔隔板（103）分隔的双格式水箱，水箱（102）底部装有放空阀Ⅰ（101）；两进水管Ⅰ、Ⅱ（127；132）下端接入水箱的左格中，输水总管（134）和放空管Ⅱ（131）下端接入水箱的右格中。

8.根据权利要求1所述的移动式水泵串并联综合实验装置，其特征是：移动架是由横杆、竖杆和横档相互连固构成的三层框架结构，横档水平连固在每层框架前、后两边的横杆上，底层框架上设有支架Ⅰ（401），移动架的四个下端角上装有小轮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（301；302；303；304）；两水泵Ⅰ、Ⅱ（107；120）固定在移动架的支架Ⅰ（401）上，水箱（102）固定在移动架的横档Ⅱ（402）上，输水总管（134）固定在移动架的横档Ⅴ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ（309；311；312；313）上，转子流量计Ⅰ、Ⅱ（112；115）和总转子流量计（126）分别固定在移动架的横档Ⅳ、Ⅵ（308；310）上，控制箱（307）固定在移动架的横档Ⅲ（403）上；文丘里流量计的三个测压计Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（110；117；124）通过刻度板固定在移动架中层和上层的框架上。

9.根据权利要求1所述的移动式水泵串并联综合实验装置，其特征是：移动架的四个小轮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ（301；302；303；304）上装有刹车装置。

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