一种通用离心泵口环试验台的制作方法

本发明涉及一种通用离心泵口环试验台，具体的说为一种通用的研究离心泵口环各项参数对流体泄漏量影响的试验台。

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要意义。离心泵运行中主要存在着三种损失：机械损失、容积损失、水力损失，且口环泄漏损失是容积损失的重要组成部分。口环泄漏损失是指在叶轮入口处的密封环，即口环，其两侧存在压力差，一侧压力接近出口压力，一侧为入口压力，高压区液体通过口环间隙流向低压区，这部分液体由叶轮做工而获得能量，但液体并未由离心泵出口流出，这样就造成了水泵供水量的减少，即离心泵能量损失。现实中相对于整体来说，口环间隙很小，且内部流动复杂，在普通的离心泵实验中，都是进行整机实验，对于口环的研究停留在数值模拟以及经验估算的阶段。近年来对于离心泵口环的研究越来越多且提出了很多新型的口环结构，但一直没有一种能够即简单有准确的测量口环泄漏量的实验装置。

技术实现要素：

针对目前的离心泵在口环泄漏测试方面的不足，本发明提供一种结构简单，操作容易，测试准确，且能满足多种类试样，多工况的通用离心泵口环试验台。

本发明所述的一种通用离心泵口环试验台，其特征在于：包括口环测试单元、流体介质供给单元、泄漏液体收集单元以及试验桌，所述流体介质供给单元、口环测试单元以及泄漏液体收集单元安装在所述试验桌上，所述流体介质供给单元与所述口环测试单元的密封腔的进口连通，所述口环测试单元的密封腔的出口与所述泄漏液体收集单元管路连通；

所述口环测试单元包括腔体、前盖板、用于放置待测试口环样件的主轴、压盖以及用于向腔体提供回转力的动力驱动装置，所述腔体一侧带有开口，所述前盖板设置在腔体的开口处，并与之密封固接形成密封腔；所述主轴水平支撑在所述密封腔内，所述主轴外壁设有用于卡住待测试口环样件的台阶，所述台阶将所述密封腔分为前后两腔，且前腔为靠近前端盖一侧，后腔为远离前端盖一侧；所述腔体上设有用于与所述泄漏液体收集单元连通的上导水孔、分别用于与流体介质供给单元连通的后导水孔、下导水孔、用于测试前腔压力的前测压孔和用于测试后腔压力的后测压孔；所述压盖套接所述主轴的台阶处，所述待测试口环样件夹在所述压盖以及主轴台阶面之间；所述腔体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、泵、稳压罐、储液罐以及用于支撑稳压罐的安装架，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稳压罐连通，泵的进液端通过回水管与储液罐连通；所述稳压罐通过进液软管与腔体的后腔连通；

所述泄漏液体收集单元包括集液量筒和集液软管，所述集液软管的一端与所述密封腔的前腔连通，所述集液软管的另一端与集液量筒连通。

所述驱动装置包括第二电机、转速仪、永磁罩以及永磁铁，所述第二电机、转速仪同轴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永磁罩的安装端相连，所述永磁罩罩在腔体的尾部；所述永磁铁嵌在位于后腔的主轴外壁，并保持所述腔体、所述转速仪以及第二电机同轴设置。

所述试验桌上配有调节台，所述调节台上安装密封腔、转速仪以及第二电机，且所述密封腔、转速仪以及第二电机同轴布置。

所述输水管和所述回水管分别配有相应的控制阀。

所述腔体的前测压孔和后测压孔沿腔体径向设置，且前测压孔与腔体的前腔连通，后测压孔与腔体的后腔连通；所述前测压孔和所述后测压孔皆配有用于测定前后腔压力差的压力表。

所述腔体的上导水孔设置在腔体的前端上部，所述腔体的下导水孔设置在腔体的前端下部；所述腔体的后端设有向腔内凹陷的环形深槽，所述环形深槽将腔体的尾部端面分隔为内环端面和外环端面，所述外环端面均匀设有4个后导水孔，所述后导水孔通过进液软管与所述稳压罐连通；所述环形深槽内倒扣永磁罩，主轴的尾部嵌入的永磁铁容纳在永磁罩内腔，保证永磁铁与永磁罩形成电磁感应。

腔体尾部内端面、前端盖的内端面均安装塑料防水轴承，所述主轴两端通过塑料防水轴承水平安装在密封腔的内部。

所述前端盖的内端面嵌有第一O型密封圈。

所述主轴的外壁设有三级台阶，台阶的外径沿主轴轴向从前向后渐增，且最后端的台阶面嵌有第二O型密封圈。

由于腔体的内径长度等参数都是固定的，所以在研究口环间隙长度等各项参数的时候，仅需要更换待测试口环样件的外径或者长度或者形式即可，操作简单方便。前端顶部的上导水孔用于收集口环泄漏的液体，将其引导至集液装置区。导水口设计在顶部有效的避免了重力的干扰。前端底部的下导水孔用以在试验之后将装置中的液体回收到储液罐当中，节能环保。后端尾部的四个后导水孔，用以将稳压罐中的液体输送到口环测试单元内，开设均布的四个孔，有助于使液体平稳的流入，降低流体流动造成的压力变化。密封腔后端外部有永磁罩，永磁罩通过联轴器与第二电机相连，其间还带有转速仪。当第二电机转动时，带动永磁罩转动，永磁罩与主轴后部的永磁铁产生电磁感应，带动主轴和口环试样转动。密封腔的进水由稳压罐通过输水管进行输送，稳压罐上除了输水管、出水管的接口以外，自带有压力表，以保障试验台系统的运行稳定。输水管前部管路连接泵机，管路上带有阀门，控制泵注入稳压罐中流体的流量。泵通过回水管路从储液罐中取水。测试口环泄漏的流体通过软管输送到集液量筒中，通过对比单位时间内量筒内流体体积的变化情况，可以得知口环泄漏量。待测试完毕后，打开回水管路上的阀门，将实验装置中的流体流回储液罐。

本发明的有益效果是：该装置应用研究范围广泛，可适用于测量不同口环间隙，不同口环长度，不同口环样式下口环的泄漏量。操作极为方便，在对不同的试样进行实验时，仅需要更换测试口环即可，绝大部分结构无需拆卸。测量结果准确，通过转子部分的完全密封及差额法准确测量介质泄漏量，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；实验后的液体介质可以重新返回储液罐再次使用；管路中恰当的设置了阀门及稳压管，保证实验台可靠性。改口环实验台为离心泵设计研发提供了可靠的实验依据。

附图说明

图1是本发明的结构图。

图2是本发明的口环测试单元的结构图。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明

参照附图：

实施例1本发明所述的一种通用离心泵口环试验台，其特征在于：包括口环测试单元、流体介质供给单元、泄漏液体收集单元以及试验桌，所述流体介质供给单元、口环测试单元以及泄漏液体收集单元安装在所述试验桌上，所述流体介质供给单元与所述口环测试单元的密封腔的进口连通，所述口环测试单元的密封腔的出口与所述泄漏液体收集单元管路连通；

所述口环测试单元包括腔体14、前盖板6、用于放置待测试口环样件12的主轴11、压盖10以及用于向腔体提供回转力的动力驱动装置，所述腔体14一侧带有开口，所述前盖板6设置在腔体14的开口处，并与之密封固接形成密封腔；所述主轴11水平支撑在密封腔内，所述主轴11外壁设有用于卡住待测试口环样件12的台阶，所述台阶将所述密封腔分为前后两腔，且前腔为靠近前端盖6一侧，后腔为远离前端盖6一侧；所述腔体14上设有用于与所述泄漏液体收集单元连通的上导水孔141、分别用于与流体介质供给单元连通的后导水孔142、下导水孔143、用于测试前腔压力的前测压孔和用于测试后腔压力的后测压孔；所述压盖10套接所述主轴11的台阶处，所述待测试口环样件12夹在所述压盖10以及主轴台阶面之间；所述腔体14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26、泵25、稳压罐22、储液罐29以及用于支撑稳压罐29的安装架27，所述第一电机26、泵25均安装在所述试验桌1上，所述第一电机26的输出端与泵25的驱动端相连，泵25的出液端通过输水管23与稳压罐22连通，泵25的进液端通过回水管31与储液罐29连通；所述稳压罐22通过进液软管20与腔体14的后腔连通；

所述泄漏液体收集单元包括集液量筒3和集液软管4，所述集液软管4的一端与所述密封腔的前腔连通，所述集液软管4的另一端与集液量筒3连通。

所述驱动装置包括第二电机28、转速仪19、永磁罩17以及永磁铁15，所述第二电机28、转速仪19同轴安装在所述试验桌1上，所述第二电机28的输出轴与所述转速仪19的输入端相连，所述转速仪19的输出端通过联轴器18与所述永磁罩17的安装端相连，所述永磁罩17罩在腔体14的尾部；所述永磁铁15嵌在位于后腔的主轴11外壁，并保持所述腔体14、所述转速仪19以及第二电机28同轴设置。

所述试验桌1上配有调节台2，所述调节台2上安装密封腔、转速仪19以及第二电机28，且所述密封腔、转速仪19以及第二电机28同轴布置。

所述输水管23和所述回水管31分别配有相应的控制阀(24、30)。

所述腔体14的前测压孔和后测压孔沿腔体14径向设置，且前测压孔与腔体14的前腔连通，后测压孔与腔体14的后腔连通；所述前测压孔和所述后测压孔皆配有用于测定前后腔压力差的第一压力表16。

所述稳压罐22上配有第二压力表21。

所述腔体14的上导水孔141设置在腔体14的前端上部，所述腔体14的下导水孔143设置在腔体14的前端下部；所述腔体14的后端设有向腔内凹陷的环形深槽，所述环形深槽将腔体14的尾部端面分隔为内环端面和外环端面，所述外环端面均匀设有4个后导水孔142，所述后导水孔142通过进液软管20与所述稳压罐22连通；所述环形深槽内倒扣永磁罩17，主轴11的尾部嵌入的永磁铁容纳在永磁罩17内腔，保证永磁铁15与永磁罩17形成电磁感应。

腔体14尾部内端面、前端盖6的内端面均安装塑料防水轴承5，所述主轴11两端通过塑料防水轴承5水平安装在密封腔的内部。

所述前端盖6的内端面嵌有第一O型密封圈7。

所述主轴11的外壁设有三级台阶，台阶的外径沿主轴轴向从前向后渐增，且最后端的台阶面嵌有第二O型密封圈13。

由于腔体14的内径长度等参数都是固定的，所以在研究口环间隙长度等各项参数的时候，仅需要更换待测试口环样件12的外径或者长度或者形式即可，操作简单方便。前端顶部的上导水孔用于收集口环泄漏的液体，将其引导至集液装置区，设计在顶部有效的避免了重力的干扰。前端底部的下导水孔143用以在试验之后将装置中的液体回收到储液罐当中，节能环保。后端尾部的四个后导水孔142，用以将稳压罐22中的液体输送到口环测试单元内，开设均布的四个孔，有助于使液体平稳的流入，降低流体流动造成的压力变化。密封腔后端外部有永磁罩17，永磁罩17通过联轴器18与第二电机28相连，其间还带有转速仪19。当第二电机28转动时，带动永磁罩17转动，永磁罩17与主轴11后部的永磁铁15产生电磁感应，带动主轴11和口环试样12转动。密封腔的进水由稳压罐22通过进液软管20进行输送，稳压罐22上除了输水管23、进液软管20的接口以外，自带有压力表21，以保障试验台系统的运行稳定。输水管23前部管路连接泵机25，管路上带有阀门24，控制泵注入稳压罐中流体的流量。泵25通过回水管路从储液罐29中取水。测试口环泄漏的流体通过软管4输送到集液量筒3中，通过对比单位时间内量筒内流体体积的变化情况，可以得知口环泄漏量。待测试完毕后，打开回水管路上的阀门30，将实验装置中的流体流回储液罐29。

如图1所示，离心泵口环实验台主要设置在钢结构的试验桌1上。腔体14由螺栓8连接安放在调节台2上，调节台2高度可调，方便与之后的设备进行对中调节。将测试口环12，压盖10，螺钉9，第二O型圈13，塑料防水轴承5等转子部件依次装配完毕，再统一放入腔体内部，盖上前盖板6，由螺栓8拧紧。连接第一压力表16。

固定转速仪19位置并连接联轴器18及永磁罩17，调整对中及轴向位置使得永磁罩17处于合理驱动主轴11旋转的位置。安装固定第一电机26并对中，安装完毕后对第一电机轴联轴器进行盘车，确认外部转子部分运转稳定无恙。

流体介质供给单元：稳压罐22安装于支撑架27上，管道除与泵连接的部位外皆采用螺纹口连接，泵与管道的连接根据泵的尺寸选用合适的法兰进行连接。

连接流体介质供给单元，口环测试单元，泄漏液体收集单元之间的软管。再次检查各个阀门(24、30)开度，压力表(16、21)示数，对转子部件进行盘车，确保运行无障碍。然后启动泵25，缓慢开启阀门24，待流体充满稳压罐22和腔体14后，观察集液量筒3处是否有流体流出。当集液量筒3中有流体流出时，说明整个装置内部充满液体并排出全部空气，调节阀门24并观察稳压罐22及腔体14上的第一压力表16、第二压力表21，调节管路上的阀门22的开度使得压力表示数稳定，此时，集液软管中的流体流动应当平稳。采用秒表计时，并同时记录量筒3内流体体积，待单位时间后，再次记录量筒3内流体体积，多次记录数值，其差值即为单位时间内该口环形式下液体的泄漏量。

实验完全结束后，关闭第一电机、第二电机，打开阀门30，使稳压罐14和腔体内的流体流回到储液罐29内。拆卸前盖板6，使得转子部件可以取出。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。