CN108678971A - 离心泵口环间隙流实验装置 - Google Patents
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Abstract
一种离心泵口环间隙流实验装置，包括间隙流测试单元、流体介质供给单元与试验桌，流体介质供给单元与所述间隙流测试单元的进口相通，间隙流测试单元的出口与水箱连通；所述间隙流测试单元包括电机机架、模型泵、齿圈、小齿轮、步进电机以及用于向模型泵提供回转力的动力驱动装置，所述模型泵的泵体是为可拆分左右两部分，并且通过螺纹连接，同时螺纹的螺距为确定已知的；所述模型泵的叶轮的叶片上焊有一个口环；所述齿圈与左侧泵体连接成为一体，通过齿圈转动带动左侧泵体的转动；所述小齿轮与齿圈配合，所述小齿轮同时与步进电机相连。本发明提供一种结构简单，操作简单，测量准确，且能满足各种口环间隙的离心泵口环间隙流实验装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种离心泵口环间隙流实验装置，尤其涉及一种能研究不同口环间隙值对间隙流体流动结构影响的实验装置。
背景技术
离心泵广泛应用于工业和生活过程中的流体介质输送，提高离心泵工作效率对于节能减排，降低企业生产成本具有重大意义。口环间隙的存在不光会使离心泵存在容积损失，而且还会改变离心泵内部的流动结构，从而影响离心泵的整体性能。口环间隙指的是泵体内的密封环，即口环，与叶轮之间的间隙。现实中相对于整体来说，口环间隙很小，内部流动复杂，对口环间隙流的流动状况通过数值模拟或更换不同的泵体与叶轮来改变口环间隙的大小。近年来对于离心泵口环间隙流的研究越来越多，但一直没有一种能够简单准确的测量不同口环间隙时口环间隙流的实验装置。
发明内容
为了克服已有离心泵在研究不同口环间隙时口环间隙流方面的不足，本发明提供一种结构简单，操作简单，测量准确，且能满足各种口环间隙的离心泵口环间隙流实验装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种离心泵口环间隙流实验装置，包括间隙流测试单元、流体介质供给单元与试验桌，所述流体介质供给单元与间隙流测试单元安装在所述试验桌上，所述流体介质供给单元与所述间隙流测试单元的进口相通，所述间隙流测试单元的出口与水箱连通；
所述间隙流测试单元包括电机机架、模型泵、齿圈、小齿轮、步进电机以及用于向模型泵提供回转力的动力驱动装置，所述模型泵的泵体是为可拆分左右两部分，并且通过螺纹连接，同时螺纹的螺距为确定已知的；所述模型泵的叶轮的叶片上焊有一个口环；所述齿圈与左侧泵体连接成为一体，通过齿圈转动带动左侧泵体的转动；所述小齿轮与齿圈配合，所述小齿轮同时与步进电机相连。
进一步，所述流体介质供给单元包括第一电机、泵以及水箱，所述第一电机，泵均安装在所述试验桌上，所述第一电机的输出端与泵的驱动端相连，泵的出液端通过输水管与模型泵的进口连通，泵的进液端通过第一回水管与水箱连通；所述水箱通过第二回水管与模型泵的出液端连通。
再进一步，所述驱动装置包括第二电机与转速仪，所述第二电机、转速仪安装在所述试验桌上，所述第二电机的输出轴与所述转速仪的输入端相连，所述转速仪的输出端通过联轴器与所述模型泵的主轴连接，并保持所述模型泵、所述转速仪以及第二电机同轴设置。
更进一步，所述试验桌上配有调节台，所述调节台上安装电机机架、模型泵、转速仪以及第二电机，且所述模型泵、转速仪以及第二电机同轴布置。
所述输入管与所述第一回水管、第二回水管分别配有相应的控制阀、流量计、压力表与旋转接头。
所述模型泵的泵体与叶轮材料为有机玻璃。
本发明中，由于模型泵泵体螺纹连接的螺距是固定的，所以在探究口环间隙值时，仅需控制泵体转动的圈数即可，操作简单方便。通过设置步进电机的脉冲信号控制小齿轮转动的圈数，小齿轮带动齿圈及与齿圈连接的左侧泵体旋转，并控制其旋转的圈数，通过左侧泵体的旋转圈数与螺距的计算，可得知口环间隙改变的大小，知道口环间隙的大小。模型泵的出口通过回水管与水箱连通，实现水介质的循环使用，节能环保。模型泵进水口通过法兰与旋转接头连接，避免了左侧泵体转动时带动整个管路的转动。管路上带有阀门，压力表和流量计，可随时监测控制管路中流体的流量。模型泵进口通过输水管与泵的出液端连通，获得水。通过PIV测得间隙流流动的实验数据，并通过计算机处理实验数据，获得流体流动的结构状态。
本发明的有益效果主要表现在：该装置应用范围广泛，可适用于测量不同口环间隙时间隙流的流动结构。操作极为方便，在测量不同口环间隙时，仅需控制步进电机的脉冲信号即可，绝大部分结构无需拆卸。测量结果准确，通过步进电机准确控制左侧泵体的旋转圈数以及已知固定的螺距，大大提高了实验精度，保证结果的可靠性。绿色节能环保，所采用的泵为小流量高扬程的泵，功率较小；实验后的液体介质还可以重新返回水箱再次使用；管路中设置了阀门、流量计及压力表，保证了实验装置的可靠性。该离心泵口环间隙流实验装置为离心泵的设计研发提供了可靠的实验依据。
附图说明
图1是离心泵口环间隙流实验装置的结构图。
图2是图1的俯视图。。
图3是本发明的间隙流测试单元的结构图。。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图3，一种离心泵口环间隙流实验装置，包括电机架1，法兰2，旋转接头3，齿圈4，模型泵5，流量计6，压力表7，输水管8，阀,9，泵10，第一电机11，回水管12，水箱13，第二电机14，转速仪15，试验桌16，调节台17，步进电机18，小齿轮19。所述的模型泵5，电机机架1，转速仪15，泵10，第一电机11，第二电机14分别安置在试验桌16上；所述第二电机14先与转速仪15连接，通过转速仪15与模型泵5的主轴连接，实现动力的传动。
所述间隙流测试单元包括电机机架1、步进电机18、小齿轮19、齿圈4、模型泵5以及用于向模型泵提供回转力的动力驱动装置，所述模型泵5的泵体分为可拆的左右两部分，并通过螺纹连接，泵体的左侧部分与齿圈连接，与之成为一体；所述模型泵5的进水口与旋转接头3连接；所述模型泵5的出口处通过水管与水箱13连接；所述齿圈4与小齿轮19配合；所述小齿轮19与步进电机18连接；所述模型泵5与所述动力驱动装置的输出端相连。
所述流体介质供给单元包括第一电机11与泵10，所述第一电机11与泵10均安装在所述试验桌16上，所述第一电机11的输出端与泵10的驱动端相连，泵10的出液端通过输水管与旋转接头3连通，泵10的进液端通过回水管与水箱13连通；所述水箱13通过回水管与模型泵5的出水口连通。
所述驱动装置包括第二电机14与转速仪15，所述第二电机14与转速仪15通轴安装在所述试验桌16上，所述第二电机14的输出轴与所述转速仪15的输入端相连，所述转速仪15的输出端与模型泵5的主轴相连，并保持所述模型泵5、所述转速仪15以及第二电机14同轴布置。
所述试验桌16上配有调节台17，所述调节台17上安装模型泵5、转速仪15、以及第二电机14，且所述模型泵5、转速仪15以及第二电机14同轴布置。
所述输水管8和所述回水管12配有相应的流量计6、压力表7与控制阀9。
如图2所示，所述模型泵5结构包括泵体51，叶轮52，键54，密封环55，密封环56，泵盖57，轴套58，填料环510，填料511，填料压盖512，o型密封圈513，轴承体515，轴516，轴承端盖517，联轴器518，键519，悬架支架521，轴承522。所述的叶轮52通过键54安装在轴516上；所述的轴套58固定在轴516上；所述的轴承522固定在轴516上；所述轴516与联轴器518连接；所述填料环510安置在轴套58上；所述轴承体515通过双头螺柱59与泵体51连接；所述悬架支架521通过螺柱520与轴承体515连接；所述轴承端盖517与轴承体515连接，保证轴承外圈的轴向定位；所述密封环55通过锁紧螺钉523与泵体51连接；所述密封环56与叶轮52连接，保证口环间隙值能达到0的状态。
所述轴套58的内端面嵌有o型密封圈518。
本实施例的工作原理：在使用过程中，通过控制步进电机的脉冲信号控制齿圈与泵体转动的圈数并利用螺距的圈数之间的关系得知口环间隙的大小，启动第一电机11与第二电机14，带动模型泵5中叶轮的转动，泵10带动水箱13内部的流体介质进入模型泵5内，通过PIV测量模型泵5口环间隙内流体的实验数据，并利用计算机分析实验数据得出流体流动结构。
Claims (6)
1.一种离心泵口环间隙流实验装置，其特征在于：所述实验装置包括间隙流测试单元、流体介质供给单元与试验桌，所述流体介质供给单元与间隙流测试单元安装在所述试验桌上，所述流体介质供给单元与所述间隙流测试单元的进口相通，所述间隙流测试单元的出口与水箱连通；
所述间隙流测试单元包括电机机架、模型泵、齿圈、小齿轮、步进电机以及用于向模型泵提供回转力的动力驱动装置，所述模型泵的泵体是为可拆分左右两部分，并且通过螺纹连接，同时螺纹的螺距为确定已知的；所述模型泵的叶轮的叶片上焊有一个口环；所述齿圈与左侧泵体连接成为一体，通过齿圈转动带动左侧泵体的转动；所述小齿轮与齿圈配合，所述小齿轮同时与步进电机相连。
2.如权利要求1所述的离心泵口环间隙流实验装置，其特征在于：所述流体介质供给单元包括第一电机、泵以及水箱，所述第一电机，泵均安装在所述试验桌上，所述第一电机的输出端与泵的驱动端相连，泵的出液端通过输水管与模型泵的进口连通，泵的进液端通过第一回水管与水箱连通；所述水箱通过第二回水管与模型泵的出液端连通。
3.如权利要求1所述的离心泵口环间隙流实验装置，其特征在于：所述驱动装置包括第二电机与转速仪，所述第二电机、转速仪安装在所述试验桌上，所述第二电机的输出轴与所述转速仪的输入端相连，所述转速仪的输出端通过联轴器与所述模型泵的主轴连接，并保持所述模型泵、所述转速仪以及第二电机同轴设置。
4.如权利要求1～3之一所述的离心泵口环间隙流实验装置，其特征在于：所述试验桌上配有调节台，所述调节台上安装电机机架、模型泵、转速仪以及第二电机，且所述模型泵、转速仪以及第二电机同轴布置。
5.如权利要求2所述的离心泵口环间隙流实验装置，其特征在于：所述输入管与所述第一回水管、第二回水管分别配有相应的控制阀、流量计、压力表与旋转接头。
6.如权利要求1～3之一所述的离心泵口环间隙流实验装置，其特征在于：所述模型泵的泵体与叶轮材料为有机玻璃。
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