CN107747549B - 一种离心泵内部流场观测试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及流体力学实验领域，具体为离心泵内部流场观测试验台，其包括压力容器，搅拌装置，循环管路，稳流装置，除气装置；稳流装置包括罩设于所述搅拌叶轮外的稳流罩以及设置于出口管路内的整流器；除气装置包括设置于回流管上的排气支路和通过抽真空管路与所述容器盖体上的抽气孔相连接的真空泵，通过设置排气支路和抽真空管路减少水流循环时带入的气泡；通过设置配合稳流罩的搅拌叶轮以及扰流肋片，在实现充分搅拌的同时进一步避免带入气泡。
Description
技术领域
本发明属于流体力学实验领域，尤其是一种离心泵内部流场观测试验台。
背景技术
粒子图像测速技术(PIV)是近年发展起来的一种可以同时获得流场中多点被测量流体或粒子速度矢量的光学图像技术，其主要通过记录流场中示踪粒子在很短时间段内的位移来计算粒子的速度。PIV突破传统单点测量限制，可瞬时无接触测量流场中一个截面上的速度分布，不但具有不干扰流场的特点，而且精确度较高，更能够获得整个流场的流动情况，目前已经广泛地应用于与流动测量相关的各个领域，极大推动了流体力学、传热学等相关领域的科学发展。公告号为CN103047124 A的专利公开了一种离心泵外特性和内部流动测量多功能试验装置，离心泵吸水室、叶轮流道和压水室等区域都可以采用PIV进行拍摄，可测量的区域较广。专利CN203051160U公开了一种熔盐模型泵外特性和内部流动测量试验装置，不仅能高精度地测量熔盐模型泵的外特性，而且能方便地测量泵内部速度场，并对泵内高速流动进行拍摄。公告号为CN104500414B的专利提供了一种无搅拌固液两相离心泵内部流场PIV测试装置，可用于单相介质/固液两相流状态下泵外特性、内流场等测试试验。
根据PIV的工作原理，在进行泵的内部流场PIV测试实验时，必须在储水罐内附加动力源搅拌装置，才能使示踪粒子混合均匀、完成实验，而搅拌和管路输送的过程中会带入大量的气泡，极大的影响试验准确度，使得实验无法完成甚至失败。而现有技术中很少能够考虑到这一点。因此，很有必要针对离心泵可视化观测试验提出一种抗干扰精度高的可视化试验台。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种离心泵内部流场观测试验台。
本发明通过以下技术方案来实现：一种离心泵内部流动观测试验装置，其包括压力容器，搅拌装置，循环管路，稳流装置，除气装置；在于所述压力容器包括容器本体和容器盖体，所述容器本体上开设有出液口、回流口以及排水口，分别对应连接出口管、回流管以及排液管，，所述盖体上开设有抽气孔、排压孔、电机轴孔以及支路孔，所述容器本体和容器盖体通过法兰配合，并通过法兰上的螺栓实现可拆卸连接；所述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶轮，所述搅拌电机固定于所述容器盖体上，所述搅拌轴穿过所述容器盖体上的所述电机轴孔，一端通过联轴器连接所述搅拌电机，另一端连接所述搅拌叶轮；所述循环管路包括出口管和回流管，所述出口管一端连接所述容器本体的出液口，另一端连接泵进口观测箱，所述回流管一端连接试验泵出口，一端连接所述回流口；所述稳流装置包括罩设于所述搅拌叶轮外的稳流罩以及设置于出口管路内的整流器；所述除气装置包括设置于回流管上的排气支路和通过抽真空管路与所述容器盖体上的抽气孔相连接的真空泵。
进一步地，所述容器本体内壁正对回流管的位置设置有缓冲减速装置，所述的缓冲减速装置为凸起的波浪形栅状结构，所述凸起的波浪形栅状结构的厚度由上到下先变大后变小。
进一步地，所述容器本体下方内壁上沿圆周均匀设置有6-8片S形扰流肋片，所述S形扰流肋片的长度与所述容器本体半径之比为0.2-0.4。
进一步地，所述容器本体上的排水口连接排水管，所述排水管上设置排水阀；所述容器盖体上的排压孔连接排压管，所述排压管上可拆卸的连接有排压安全阀。
进一步地，所述出口管上在压力容器到泵进口观测箱方向依次设置有出口控制阀和整流器，所述回流管上从压力容器到试验泵方向依次设置有回流控制阀、排气支路和流量计；所述排气支路穿过设置于所述容器盖上的排气孔，所述排气支路的末端安装有喷淋喷头。
进一步地，所述稳流罩通过焊接在所述容器本体内壁上的支架固定于所述容器本体内部，并罩设于搅拌叶轮外，所述稳流罩为空心管状结构，壁面均匀开设若干通孔，所述稳流罩半径从上到下依次先减小再增大，末端半径大于顶端直半径，且半径的最小值与搅拌叶轮半径的比值为1.3-1.6。
有益效果：与现有技术相比，本发明针对离心泵内部流场观测设计了专用的试验台，通过设置排气支路和抽真空管路减少水流循环时带入的气泡；通过设置配合稳流罩的搅拌叶轮以及扰流肋片，在实现充分搅拌的同时进一步避免带入气泡；本发明结构简单、安装方便、适用范围广、实验操作容易，为离心泵内部流场观测试验的进行提供了有效的手段，具有很强的实用价值。
附图说明
图1是离心泵内部流场观测试验台示意图；
图2是容器本体内部示意图。
图中：1.容器本体 2.容器盖体 3.搅拌电机 4.搅拌轴 5.搅拌叶轮 6.稳流罩 7.真空泵 8.液位计 9.安全阀 10.排水管 11.出口控制阀 12.整流器 13.泵进口观测箱14.试验泵 15.泵电机 16.回流控制阀 17.排气支路 18.流量计 19.扰流肋片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
离心泵内部流场观测试验装置包括压力容器，搅拌装置，循环管路，稳流装置，除气装置；压力容器包括容器本体1和容器盖体2，容器本体1上开设有出液口、回流口以及排水口，分别对应连接出口管、回流管以及排水管10，盖体2上开设有抽气孔、排压孔、电机轴孔以及支路孔，容器本体1和容器盖体2通过法兰配合，并通过法兰上的螺栓实现可拆卸连接；搅拌装置包括搅拌电机3、搅拌轴4和搅拌叶轮5，搅拌电机3固定于容器盖体2上，搅拌轴4穿过容器盖体2上的电机轴孔，一端通过联轴器连接搅拌电机轴4，另一端连接搅拌叶轮5；循环管路包括出口管和回流管，出口管一端连接容器本体1的出液口，另一端连接泵进口观测箱13，回流管一端连接试验泵14出口，一端连接回流口；稳流装置包括罩设于搅拌叶轮5外的稳流罩6以及设置于出口管路内的整流器12；除气装置包括设置于回流管上的排气支路17和通过抽真空管路与容器盖体2上的抽气孔相连接的真空泵7。
容器本体1内壁正对回流管的位置设置有缓冲减速装置，缓冲减速装置为凸起的波浪形栅状结构，凸起的波浪形栅状结构的厚度由上到下先变大后变小。由于回流的流体速度很快，具有很大的动能，在回流管出口对面的壁面上设置缓冲减速装置能够有效的减速和缓冲。容器本体1下方内壁上沿圆周均匀设置有6-8片S形扰流肋片19，S形扰流肋片19的长度与所述容器本体半径之比为0.2-0.4。
容器本体1上的排水口连接排水管10，排水管上设置排水阀；容器盖体上的排压孔连接排压管，排压管上可拆卸的连接有排压安全阀9，向容器内注水时拆掉安全阀，通过排压管向容器内部注水，注水结束装上排压安全阀9，以便在容器内压力过高时向外排压，保证运行安全。
出口管上依次设置有出口控制阀11和整流器12，整流器横截面为多层圆管状，圆管层间圆管均安装多个肋片，且肋片之间相互均匀交错，可以降低水流的湍流程度；回流管上依次设置有回流控制阀16、排气支路17和流量计18；排气支路17穿过设置于容器盖2上的排气孔，排气支路的末端安装有喷淋喷头，排气支路用于排出回流水流中的气体。
稳流罩6通过焊接在容器本体1内壁上的支架固定于容器本体1内部，并罩设于搅拌叶轮5外，稳流罩6为空心管状结构，壁面均匀开设若干通孔，稳流罩6的半径从上到下依次先减小再增大，罩壳侧壁从上到下为光滑过渡的圆弧面，稳流罩6下端半径大于上端直半径，且半径的最小值与搅拌叶轮半径的比值为1.3-1.6。
容器本体和盖体上所有连接面均需加装橡胶垫片以保证气密性。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
上述实施方式是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的结构均属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种离心泵内部流动观测试验装置，其包括压力容器，搅拌装置，循环管路，稳流装置，除气装置；其特征在于，所述压力容器包括容器本体和容器盖体，所述容器本体上开设有出液口、回流口以及排水口，分别对应连接出口管、回流管以及排液管，所述盖体上开设有抽气孔、排压孔、电机轴孔以及支路孔，所述容器本体和容器盖体通过法兰配合，并通过法兰上的螺栓实现可拆卸连接；所述搅拌装置包括搅拌电机、搅拌轴和搅拌叶轮，所述搅拌电机固定于所述容器盖体上，所述搅拌轴穿过所述容器盖体上的所述电机轴孔，一端通过联轴器连接所述搅拌电机，另一端连接所述搅拌叶轮；所述循环管路包括出口管和回流管，所述出口管一端连接所述容器本体的出液口，另一端连接泵进口观测箱，所述回流管一端连接试验泵出口，一端连接所述回流口；所述稳流装置包括罩设于所述搅拌叶轮外的稳流罩以及设置于出口管路内的整流器；所述除气装置包括设置于回流管上的排气支路和通过抽真空管路与所述容器盖体上的抽气孔相连接的真空泵。
2.如权利要求1所述的离心泵内部流动观测试验装置，其特征在于：所述容器本体内壁正对回流管的位置设置有缓冲减速装置，所述的缓冲减速装置为凸起的波浪形栅状结构，所述凸起的波浪形栅状结构的厚度由上到下先变大后变小。
3.如权利要求1所述的离心泵内部流动观测试验装置，其特征在于：所述容器本体下方内壁上沿圆周均匀设置有6-8片S形扰流肋片，所述S形扰流肋片的长度与所述容器本体半径之比为0.2-0.4。
4.如权利要求1所述的离心泵内部流动观测试验装置，其特征在于：所述容器本体上的排水口连接排水管，所述排水管上设置排水阀；所述容器盖体上的排压孔连接排压管，所述排压管上可拆卸的连接有排压安全阀。
5.如权利要求1所述的离心泵内部流动观测试验装置，其特征在于：所述出口管上在压力容器到泵进口观测箱方向依次设置有出口控制阀和整流器，所述回流管上从压力容器到试验泵方向依次设置有回流控制阀、排气支路和流量计；所述排气支路穿过设置于所述容器盖上的排气孔，所述排气支路的末端安装有喷淋喷头。
6.如权利要求1所述的离心泵内部流动观测试验装置，其特征在于：所述稳流罩通过焊接在所述容器本体内壁上的支架固定于所述容器本体内部，并罩设于搅拌叶轮外，所述稳流罩为空心管状结构，壁面均匀开设若干通孔，所述稳流罩半径从上到下依次先减小再增大，末端半径大于顶端直半径，且半径的最小值与搅拌叶轮半径的比值为1.3-1.6。
7.如权利要求1所述的离心泵内部流动观测试验装置，其特征在于：所述搅拌叶轮包括轮毂和叶片，所述叶片的厚度由叶片根部向叶片顶部的方向呈现先增加后减小的方式设置。
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