CN110259701A - 一种自吸泵试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自吸泵试验装置，包括自吸泵、电机、进口弯管、出口直管、压力采集单元、阀体、高速影像采集单元；自吸泵和电机均安装在一高台上，电机的动力输出轴与自吸泵的泵轴传动连接，自吸泵的进口与进口弯管相连通，自吸泵的出口与出口直管连通；进口弯管上间隔设有压力采集单元和阀体，压力采集单元用于采集自吸过程中进口弯管气体吸入自吸泵内的速度；高速影像采集单元与出口直管相对，高速影像采集单元用于采集自吸过程中出口直管内气体的溢出速度。本发明试验装置不仅可以得到在自吸过程中自吸泵进口弯管中气体吸入泵体的速度，还可以得到气体从自吸泵内部向出口直管逸出的速度。

Description

一种自吸泵试验装置

技术领域

本发明涉及离心泵技术领域，特别涉及一种自吸泵试验装置。

背景技术

根据国家标准“喷灌机械名词术语”(GB6956—86)，自吸离心泵简称自吸泵，由于自吸泵泵体的特殊结构，水泵停转后，泵体内存有一定量的水，泵再次启动后由于叶轮旋转作用，进口管道中的空气进入泵体内部，与里面的水充分混合，并被排到气水分离室，气水分离室上部的气体溢出，下部的水返回叶轮，重新和进口管道的剩余空气混合，直到把泵及进口管道的气体全部排出，完成自吸，并正常抽水。在这个过程中，随着进口管道中的空气不断进入泵内，水池中的水也不断进入到进口管道，即进口管道中的水柱不断上升。自吸离心泵操作简单，比普通离心泵有更强的适应性，广泛应用于农业、消防、市政、电力、矿山等部门，尤其适用于流动排灌、启动频繁或灌液困难的场合。高速摄影指在非常快的时间内拍摄照片的技术，1948年，电影电视工程师协会(SMPTE)将高速摄影定义为拍摄速度每秒超过128帧，并且连续拍摄至少3帧。高速摄影技术可以清晰地捕捉气泡的运动过程。

国内学者对自吸离心泵进行了大量的研究，其主要内容集中在自吸时间的计算、储液室容积、回流孔的面积和位置、隔舌间隙等几个方面。在文献“50PG-28型射流式自吸喷灌泵的改进与试验”(2008年)中，刘建瑞在正导叶的基础上增设反导叶，减少了流体对泵壳的冲击损失，并可以有效地消除泵腔的速度环量，使气水分离速度加快，泵的自吸性能得到提高。在文献“关于自吸式离心泵储液室容积的研究和探讨”(1994年)中，仪群通过对国产的29台自吸离心泵进行统计，并结合理论分析得出了不同比转数的自吸离心泵储液室容积(以L计)与泵的设计流量(以L/s计)之间的关系。在文献“自吸泵气水分离室容积对自吸性能影响的试验”(1996年)，颜和平对隔舌间隙展开论述：内混式自吸离心泵气水混合物是在叶轮流道内完成的，故对隔舌间隙的要求不象外混式那样严格，隔舌间隙在0.5～2m范围内，对自吸性能没有影响；间隙超过2mm，则使气水混合物在隔舌间隙的回流量增大，自吸时间稍有延长；间隙过小，则大流量时产生汽蚀和噪音。在文献“自吸泵研究现状及发展趋势”(2005年)中，吕智君总结了自吸泵的发展史，介绍了回流空大小、位置的计算公式，以及隔舌间隙与泵内储水容积和气液分离室容积的控制。可以发现：已有的自吸泵的公开论文资料大部分是研究自吸泵的结构对自吸性能的影响，没有深入展开对自吸泵自吸机理的研究，即自吸过程中气水吸入及气水逸出的变化规律，而以前学者们的自吸公式都是经过大量的简化，只能适用于部分被研究的产品，其应用的普遍性是值得商榷的。国外由于知识产权保护及技术封锁，基本未见学术研究方面的公开报道。

经检索，目前用于观测自吸泵自吸现象的高速摄像试验台方面的专利还未见相关报道。

发明内容

为解决上述至少一个技术问题，本发明公开了一种自吸泵试验装置，包括自吸泵、电机、进口弯管、出口直管、压力采集单元、阀体、高速影像采集单元；

所述自吸泵和所述电机均安装在一高台上，所述电机的动力输出轴与所述自吸泵的泵轴传动连接，所述自吸泵的进口与进口弯管相连通，所述自吸泵的出口与所述出口直管连通；

所述进口弯管上间隔设有压力采集单元和阀体，所述压力采集单元用于采集自吸过程中所述进口弯管气体吸入所述自吸泵内的速度；

所述高速影像采集单元与所述出口直管相对，所述出口直管具有沿所述出口直管的轴线方向设置的可视区域，所述高速影像采集单元的视场覆盖所述可视区域，用于采集自吸过程中所述出口直管内气体的溢出速度。

可选地，所述出口直管为透明状的出口直管。

可选地，所述自吸泵试验装置还包括光源，所述光源与所述出口直管相对，所述光源的出射方向朝向所述出口直管。

可选地，所述压力采集单元包括压力真空表和图像采集子单元，所述压力真空表设置于所述进口弯管上，所述图像采集子单元与所述真空压力表相对设置，用于采集所述真空压力表的数值变化。

可选地，所述进口弯管的液面上的高度为3m。

可选地，所述出口直管的高度为2m。

可选地，所述出口直管的材质为透明有机玻璃材料。

可选地，所述图像采集子单元为单反相机。

可选地，所述阀体为球阀。

可选地，所述光源为强光灯；

和/或，

所述高速影像采集单元为高速摄影相机。

采用上述技术方案，本发明所述的自吸泵试验装置具有如下有益效果：

该发明所述的自吸泵试验装置通过压力采集单元可以得到在自吸过程中自吸泵进口管内水柱上升的速度，即进口管中气体吸入泵体的速度，还可以通过高速影像采集单元得到自吸泵出口管内气体的逸出速度。

进一步地，本发明结构合理、生产制造容易、使用方便，出口直管可以完全采用有机玻璃材料制造，并利用高速摄影相机拍摄自吸过程中出口直管内流场的变化过程，可以清晰得到气体从自吸泵内部向出口直管逸出的速度。

进一步地，本发明采用单反相机拍摄压力真空表，得到自吸泵在自吸过程中进口弯管内的负压变化规律，换算出从试验台水池中的水进入进口弯管形成水柱的上升高度，从而计算出进口弯管水柱的上升速度，即进口弯管气体吸入自吸泵内的速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例自吸泵试验装置的一种结构示意图；

以下对附图作补充说明：

1-试验台水池、2-进口弯管、3-压力真空表、4-球阀、5-自吸泵、6-出口直管、7-电机、8-高台、9-单反相机、10-高速摄影强光灯、11-高速摄影相机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

实施例：

参考图1所示，本发明实施例提供一种自吸泵5试验装置，包括自吸泵5、电机7、进口弯管2、出口直管6、压力采集单元、阀体、高速影像采集单元；

所述自吸泵5和所述电机7均安装在一高台8上，所述电机7的动力输出轴与所述自吸泵5的泵轴传动连接，所述自吸泵5的进口与进口弯管2相连通，所述自吸泵5的出口与所述出口直管6连通；

所述进口弯管2上间隔设有压力采集单元和阀体，所述压力采集单元用于采集自吸过程中所述进口弯管2气体吸入所述自吸泵5内的速度；

所述高速影像采集单元与所述出口直管6相对，所述出口直管6具有沿所述出口直管6的轴线方向设置的可视区域，所述高速影像采集单元的视场覆盖所述可视区域，用于采集自吸过程中所述出口直管6内气体的溢出速度。

在一些实施例中，所述出口直管6为透明状的出口直管6。

在一些实施例中，所述自吸泵5试验装置还包括光源，所述光源与所述出口直管6相对，所述光源的出射方向朝向所述出口直管6。

在一些实施例中，所述压力采集单元包括压力真空表3和图像采集子单元，所述压力真空表3设置于所述进口弯管2上，所述图像采集子单元与所述真空压力表相对设置，用于采集所述真空压力表的数值变化。

在一些实施例中，所述进口弯管2的液面上的高度为3m。

在一些实施例中，所述出口直管6的高度为2m。

在一些实施例中，所述出口直管6的材质为透明有机玻璃材料。

在一些实施例中，所述图像采集子单元为单反相机9。

在一些实施例中，所述阀体为球阀4。

在一些实施例中，所述光源为强光灯

在一些实施例中，所述高速影像采集单元为高速摄影相机11。

具体地，如图1所示，本发明试验装置包括试验台水池1、进口弯管2、压力真空表3、球阀4、自吸泵5、出口直管6、电机7、高台8、高速摄影专用强光灯(高速摄影强光灯10)、高速摄影相机11及单反相机9。自吸泵5与电机7相连，放置于高台8上，压力真空表3及球阀4安装在进口弯管2上，其中进口弯管2水上竖直高度为标准自吸高度3m，而出口直管6高度为2m并采用透明有机玻璃材料制造。在自吸泵5出口管(出口直管6)后边架一台高速摄影专用强光灯来保证光源，并采用一台高速摄影相机11用于拍摄自吸泵5在自吸过程中出口直管6内气泡的逸出现象。用一台单反相机9正对进口管(进口弯管2)压力真空表3，用于拍摄自吸泵5在自吸过程中进口弯管2内的负压变化过程。

在一些实施例中，所述自吸泵5试验装置还可以包括支撑架，单反相机9、高速摄影相机11、高速摄影相机11均支撑设置于支撑架上。

本发明实施例的自吸泵5实验装置工作原理如下：

开启高速摄影强光灯10，保证出口直管6的光源，启动电机7，电机7的动力输出轴的转动带动自吸泵5泵轴的转动，从而开启自吸泵5，自吸泵5开启，打开球阀4，试验台水池1内的水经进口弯管2、自吸泵5从出口直管6排出；

使用高速摄影相机11拍摄在自吸过程中出口直管6内气泡的逸出现象，从而计算出气体从自吸泵5内部向出口直管6逸出的速度；与此同时，用单反相机9正对压力真空表3，拍摄在自吸过程中进口弯管2内部的负压变化过程，换算出从试验台水池1中的水进入进口弯管2形成水柱的上升高度，从而计算出进口弯管2水柱的上升速度，即进口弯管2内部气体吸入自吸泵5内的速度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自吸泵试验装置，其特征在于：包括自吸泵(5)、电机(7)、进口弯管(2)、出口直管(6)、压力采集单元、阀体和高速影像采集单元；所述自吸泵(5)和所述电机(7)均安装在一高台(8)上，所述电机(7)的动力输出轴与所述自吸泵(5)的泵轴传动连接，所述自吸泵(5)的进口与进口弯管(2)相连通，所述自吸泵(5)的出口与所述出口直管(6)连通；

所述进口弯管(2)上间隔设有压力采集单元和阀体，所述压力采集单元用于采集自吸过程中所述进口弯管(2)气体吸入所述自吸泵(5)内的速度；

所述高速影像采集单元与所述出口直管(6)相对，所述出口直管(6)具有沿所述出口直管(6)的轴线方向设置的可视区域，所述高速影像采集单元的视场覆盖所述可视区域，用于采集自吸过程中所述出口直管(6)内气体的溢出速度。

2.根据权利要求1所述的自吸泵试验装置，其特征在于：所述出口直管(6)为透明状的出口直管(6)。

3.根据权利要求2所述的自吸泵试验装置，其特征在于：所述自吸泵试验装置还包括光源，所述光源与所述出口直管(6)相对，所述光源的出射方向朝向所述出口直管(6)。

4.根据权利要求1所述的自吸泵试验装置，其特征在于：所述压力采集单元包括压力真空表(3)和图像采集子单元，所述压力真空表(3)设置于所述进口弯管(2)上，所述图像采集子单元与所述真空压力表相对设置，用于采集所述真空压力表的数值变化。

5.根据权利要求1所述的自吸泵试验装置，其特征在于：所述进口弯管(2)的液面上的高度为3m。

6.根据权利要求1-3任意一项所述的自吸泵试验装置，其特征在于：所述出口直管(6)的高度为2m。

7.根据权利要求2所述的自吸泵试验装置，其特征在于：所述出口直管(6)的材质为透明有机玻璃材料。

8.根据权利要求4所述的自吸泵试验装置，其特征在于：所述图像采集子单元为单反相机(9)。

9.根据权利要求1所述的自吸泵试验装置，其特征在于：所述阀体为球阀(4)。

10.根据权利要求3所述的自吸泵试验装置，其特征在于：所述光源为强光灯；

和/或，

所述高速影像采集单元为高速摄影相机(11)。