CN105909535A - 一种用于诱导轮可视化测试的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于诱导轮可视化测试的实验装置。包括测试端、壳体和缓冲件；中心轴伸出悬架，测试端、缓冲件和壳体围成过流区域并连接到中心轴另一端，诱导轮同轴套在过流区域内的中心轴上；壳体呈水平放置的圆筒结构，中部为中心通孔，顶部开有与中心通孔相通的锥形通孔；中心轴套有轴套和诱导轮，中心轴端部连接对中紧固螺母；缓冲件套在轴套上并密封安装在壳体中心通孔的一端中，测试端密封安装在壳体中心通孔的另一端中。本发明实现了对于单独诱导轮的可视化实验，其结构简单，对于诱导轮的震动幅度对较小，便于观察诱导轮上空化的产生、发展与破坏，对于诱导轮的空化实验有重要作用。

Description

一种用于诱导轮可视化测试的实验装置

技术领域

本发明涉及了一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，主要用于诱导轮空化的可视化拍摄，进而对于诱导轮内空化的生成、发展、破坏进行研究。

背景技术

可视化是近代发展起来的用于泵及诱导轮空化发展进行观察的一项新的技术，通过与高速摄影仪的配合，可以观察到整个空化气泡产生、发展、破坏，能够更好的观察空化现象发生的位置，对于抑制空化提供了实验的支持。

诱导轮主要安装在泵的前部，可以起到对于离心叶轮的增压作用，对于高速离心泵可以保证有较好的汽蚀性能。诱导轮属于轴流式叶轮，可以在一定程度的汽蚀状态下工作，诱导轮要保证产生的扬程能够满足离心轮进口的能量要求，并使泵能够无汽蚀运转。研究诱导轮空化产生、发展、破坏的位置对于诱导轮的改进有重要的意义。

目前国内外使用的诱导轮的实验装置大部分都是后面连接叶轮的，对于没有叶轮的单独诱导轮的实验装置还很少，该实验装置对于独自的诱导轮上气泡的产生、发展、破坏的研究有重要的作用。此发明不仅对诱导轮进行了可视化的实验，并且对诱导轮空泡产生进行全流场的拍摄，使实验结果更具有说服力。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供了一种用于诱导轮可视化测试的实验装置。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括中心轴和悬架，中心轴安装在悬架中，还包括测试端、壳体和缓冲件；中心轴一端连接电机，另一端伸出悬架，测试端、缓冲件和壳体围成过流区域并连接到中心轴另一端，诱导轮同轴套在中心轴另一端上位于过流区域内。

所述的壳体呈水平放置的圆筒结构，圆筒结构的底部通过壳体底座固定在工作台，圆筒结构设有中心通孔，圆筒结构的顶部开有与中心通孔相通的锥形通孔；中心轴另一端上向外依次套有轴套和诱导轮，中心轴另一端的端部通过螺纹紧固连接有对中紧固螺母；缓冲件通过密封环套在轴套上并密封安装在壳体中心通孔的一端中，测试端密封安装在壳体中心通孔的另一端中；水流通过测试端的入口端流入，经诱导轮后从壳体顶部的锥形通孔流出。

所述的测试端采用透明材质。具体是采用有机玻璃做成，外方内圆，一端内部有外凸圆弧，圆弧的圆心角在10到30度之间。

所述的缓冲件远离悬架的一端端面为外凸圆锥面，所述锥形通孔的锥面与外凸圆锥面配合相切；所述的测试端靠近悬架一端的内边缘采用圆角结构，缓冲件与壳体中心通孔之间的端面为环形阶梯面，通过环形阶梯面连接，环形阶梯面处设有用于密封的垫片；测试端与壳体之间通过双头螺栓固定连接，测试端与壳体中心通孔外端面之间设有用于密封的垫圈。

所述壳体圆筒结构靠近悬架的一端设有环形凸台，环形凸台与悬架的法兰端通过双头螺栓固定连接。

所述的壳体环形凸台的上部侧壁设有通孔作为排气孔，环形凸台的下部侧壁设有通孔作为排液孔。

所述的外凸圆锥面的截面曲线为内凹的圆弧，圆弧的圆心角在40-70度之间。

所述的轴套与诱导轮的端面之间设有橡胶密封圈。

所述壳体底部中心位置开有用于测试液体排出的卸液流道，卸液流道的出口设有阀门。

本发明的有益结果是：

本发明实现了对于诱导轮可视化的测量，其结构简单，易于加工，通过垫片可以调整测试端与壳体的距离。

本发明在壳体的中部设有卸液流道，便于实验做完后对于内部液体的排除，壳体的左侧设有排气孔与排液孔，防止液体进入到轴的后面，进而进入电机内部对电机造成损坏。

并且本发明设计了带有一定弧度的缓冲件，保证在最大程度上减少了出口水利的损失，整个装置可以观察诱导轮内部空泡的产生、发展、破坏，对于诱导轮的设计改进提供了实验支持。

附图说明

下面结合附图和对本发明的技术方案进一步更加详细地说明。

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明壳体结构的立体图。

图3是本发明缓冲件结构的立体图。

图4是本发明测试端结构的立体图。

图中：1.对中紧固螺母，2.测试端，3.中心轴，4.诱导轮，5.双头螺柱，6.垫圈，7.壳体，8.轴套，9.缓冲件，10.垫片，11.排气孔，12.悬架，13.密封环，14.排液孔，15.卸液流道，16.壳体底座，17.阀门，18.橡胶密封圈，19.锥形通孔，20.密封端盖。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图1所示，本发明包括中心轴3、悬架12、测试端2、壳体7和缓冲件9，中心轴3安装在悬架12中，中心轴3一端连接电机，另一端伸出悬架12，测试端2、缓冲件9和壳体7围成过流区域并连接到中心轴3另一端，诱导轮4同轴套在中心轴3另一端上位于过流区域内。

壳体7呈水平放置的圆筒结构，圆筒结构的底部通过壳体底座16固定在工作台，壳体7与壳体底座16进行焊接。圆筒结构设有中心通孔，圆筒结构的顶部开有与中心通孔相通的锥形通孔19，中心轴3另一端上向外依次套有轴套8和诱导轮4，轴套8一端密封套在悬架12机构的密封端盖20上，另一端与诱导轮4端面接触，中心轴3另一端的端部通过螺纹紧固连接有对中紧固螺母1，诱导轮4安装在轴套8和对中紧固螺母1之间被对中紧固螺母1压紧在轴套8；缓冲件9通过密封环13套在轴套8上并密封安装在壳体7中心通孔的一端中，缓冲件9与轴套8之间的间隙通过密封环13密封连接。测试端2密封安装在壳体7中心通孔的另一端中，测试端2为管道型结构；水流通过测试端2的入口端流入，经诱导轮4后从壳体7顶部的锥形通孔19流出。

如图4所示，测试端2是有机玻璃制成的，表面作抛光处理，此种有机玻璃的折射率必须与水相同，这样可以防止片光源在有机玻璃和水之间传播时发生折射从而引起的实验误差。靠近悬架12一端的内边缘采用圆角结构，圆角结构弧面的圆心角在10到30度之间，该结构保证水流可以通过过流部分进行平滑的过渡。缓冲件9为不锈钢铸造，防止长期实验生锈使流体介质变得浑浊，影响拍摄结果；壳体7为铸造件，便于加工；壳体底座16为铸造件，便于和壳体进行焊接；壳体7与缓冲件9通过螺纹连接；测试端2与壳体7通过螺纹连接。

诱导轮4通过对中旋紧螺母1压紧紧固，对中旋紧螺母1的螺纹方向要保证电机启动时诱导轮有旋紧趋势。诱导轮4与轴套8之间要设有橡胶密封圈18，保证水流不会通过缝隙进入悬架12内部，进而进入电机内部，损坏电机。

缓冲件9有一端是平的，另一端有一定弧度的，远离悬架12的一端端面为外凸圆锥面，锥形通孔19的锥面与外凸圆锥面配合相切，外凸圆锥面的截面曲线为内凹的圆弧，圆弧的圆心角在40-70度之间。

缓冲件9与壳体7中心通孔之间通过环形阶梯面连接，环形阶梯面处设有用于密封的垫片10；测试端2与壳体7之间通过双头螺栓5固定连接，测试端2与壳体7通孔外端面之间设有用于密封的垫圈6。

如图3所示，缓冲件9的形状，该形状中部为中空的孔，为了能够使轴与轴套穿过去，一端内圈设置有环形凹槽，便于密封环的连接，两端设有螺纹连接的螺纹孔。另一端是有一定弧度的结构，该结构能够保证水平缓的进行过度，减小了诱导轮水利的损失。

对心紧固螺母1下部直径较大的地方内部没有螺纹，外部为圆形，能够减少诱导轮前部水流的损失以及不稳定性，上部直径较小的地方才有螺纹，外部头部为圆球形，中间环节为外六角形，能够保证下部和轴进行间隙配合，保证螺纹的对心度。

如图2所示，壳体7圆筒结构靠近悬架12的一端设有环形凸台，环形凸台与悬架12的法兰端通过双头螺栓5固定连接，壳体7环形凸台的上部侧壁设有通孔作为排气孔11，环形凸台的下部侧壁设有通孔作为排液孔14。壳体7的排液孔14是为了防止液体通过缓冲件与轴套的间隙，通过密封环流入到后部，对于悬件造成损坏；排气孔11是为了防止排液孔内部空间由于减小导致气压减小，进而液体不能从排液孔流出来。

壳体9底部中心位置开有用于测试液体排出的卸液流道15，卸液流道15的出口设有阀门17。壳体7底部设有的卸液流道15作用是在实验结束后对壳体内水进行排放，防止水中杂质沉淀在壳体内部影响水的透明度，卸液流道15不能破坏壳内部流道结构；实验时用软橡胶塞堵住卸液流道15。

本发明的具体实施工作过程如下：

实验前先用软橡胶塞堵住卸液流道15，测试端2的入口端连接水源，水由右侧进入过流区域，中心轴3在电机带动下旋转，进而带动诱导轮4旋转，水流经诱导轮4，通过缓冲件9上面的外凸圆锥面的截面曲线的内凹圆弧，从与之相切的壳体7的锥形通孔19处流出。透过测试端2的透明有机玻璃进行观察诱导轮4的可视化测试，并进行高速摄像。

具体实施过程中的水可能会从缓冲件9与轴套8之间的间隙中漏出，漏出的水从排液孔14流出，当腔体内压强随着水流的流出减小时，外界空气通过排气孔11进入中心通孔内，平衡内部的压强。

实验后取下软橡胶塞，使得水从卸液流道15流出排卸。

由此本发明实现了对于诱导轮可视化的测量，并在最大程度上减少了出口水利的损失，为诱导轮的设计改进提供了实验支持。

Claims (9)

1.一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，包括中心轴(3)和悬架(12)，中心轴(3)安装在悬架(12)中，其特征在于：包括测试端(2)、壳体(7)和缓冲件(9)；中心轴(3)一端连接电机，另一端伸出悬架(12)，测试端(2)、缓冲件(9)和壳体(7)围成过流区域并连接到中心轴(3)另一端，诱导轮(4)同轴套在中心轴(3)另一端上位于过流区域内。

2.根据权利要求1所述的一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，其特征在于：所述的壳体(7)呈水平放置的圆筒结构，圆筒结构的底部通过壳体底座(16)固定在工作台，圆筒结构设有中心通孔，圆筒结构的顶部开有与中心通孔相通的锥形通孔(19)；中心轴(3)另一端上向外依次套有轴套(8)和诱导轮(4)，中心轴(3)另一端的端部通过螺纹紧固连接有对中紧固螺母(1)；缓冲件(9)通过密封环(13)套在轴套(8)上并密封安装在壳体(7)中心通孔的一端中，测试端(2)密封安装在壳体(7)中心通孔的另一端中；水流通过测试端(2)的入口端流入，经诱导轮(4)后从壳体(7)顶部的锥形通孔(19)流出。

3.根据权利要求1所述的一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，其特征在于：所述的测试端(2)采用透明材质。

4.根据权利要求1所述的一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，其特征在于：所述的缓冲件(9)远离悬架(12)的一端端面为外凸圆锥面，所述锥形通孔(19)的锥面与外凸圆锥面配合相切；所述的测试端(2)靠近悬架(12)一端的内边缘采用圆角结构，圆角结构弧面的圆心角在10到30度之间，缓冲件(9)与壳体(7)中心通孔的端面之间通过环形阶梯面连接，环形阶梯面处设有用于密封的垫片(10)；测试端(2)与壳体(7)之间通过双头螺栓(5)固定连接，测试端(2)与壳体(7)中心通孔外端面之间设有用于密封的垫圈(6)。

5.根据权利要求1所述的一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，其特征在于：所述壳体(7)圆筒结构靠近悬架(12)的一端设有环形凸台，环形凸台与悬架(12)的法兰端通过双头螺栓(5)固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，其特征在于：所述的壳体(7)环形凸台的上部侧壁设有通孔作为排气孔(11)，环形凸台的下部侧壁设有通孔作为排液孔(14)。

7.根据权利要求4所述的一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，其特征在于：所述的外凸圆锥面的截面曲线为内凹的圆弧，圆弧的圆心角在40-70度之间。

8.根据权利要求1所述的一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，其特征在于：所述的轴套(8)与诱导轮(4)的端面之间设有橡胶密封圈(18)。

9.根据权利要求1所述的一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，其特征在于：所述壳体(9)底部中心位置开有用于测试液体排出的卸液流道(15)，卸液流道(15)的出口设有阀门(17)。