本实用新型涉及一种流体机械装置，具体是关于一种结构紧凑、实验精度高的水泵模型实验装置。
背景技术：
由于实际应用中的水泵装置体积巨大，加工费用高昂，往往很难进行原型泵装置的实验，一般采取对原型泵装置按比例缩小制作模型泵装置后开展实验的方法，根据得到的模型泵装置实验结果，通过给定的公式换算成原型泵装置的相关数据。
作为流体机械设计中必不可少的手段，水泵模型实验装置得到了广泛的应用。但由于实验装置在设计、加工及测量等方面也存在一些问题，导致实验装置实验精度不高，与原型泵装置的观测结果存在较大的偏差。
现有水泵模型实验装置的导叶多采用单独加工芯管、叶片体和导叶外锥管，然后对芯管和导叶外锥管中间的叶片体分别进行焊接，该加工方法不仅工作量大，加工繁琐，而且很难保证流道区域的准确性和光滑性；由于高速传动轴通过流体区域，不可避免会对流体产生扰动，会在一定程度上改变流态；对于带出口弯头的装置，传统测压点取弯头出口2倍直径的位置，无法忽略弯头水力损失影响，影响了泵段流动参数的测量准确性。
为此，现有水泵模型实验装置急需就设计、加工及测量等方面存在的问题进行进一步的改进，从而满足高精度实验的技术要求。
技术实现要素：
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种高精度的水泵模型实验装置，不仅有效避免了实验装置重要部件加工中可能存在的叶形失真，而且消除了泵轴高速运转对流态的不利影响。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种高精度的水泵模型实验装置，其特征在于，该装置包括顺序组装在一起的进水段、泵段、尾水段和弯头段；所述泵段包括叶轮机构和导叶机构，所述叶轮机构包括叶轮外管和叶轮，所述叶轮外管的进口与所述进水段的出口可拆卸地连接，所述叶轮安装在泵轴的一端，并通过所述泵轴转动支撑在所述叶轮外管内，所述泵轴的另一端贯穿所述弯头段的管壁后伸出以与驱动机构连接；所述导叶机构包括导叶外锥管、导叶芯管和导叶，所述导叶外锥管的进口与所述叶轮外管的出口可拆卸地连接，所述导叶芯管套设于所述泵轴外周并与之不相接触；所述导叶一体固定于所述导叶芯管外周，且所述导叶靠近所述叶轮的出口，所述导叶外周与所述导叶外锥管内壁固定连接；所述尾水段包括尾水外锥管、尾水直管和尾水锥，所述尾水外锥管的进口与所述导叶外锥管的出口可拆卸地连接，所述尾水直管的两端分别与所述尾水外锥管的出口和所述弯头段的进口可拆卸地连接；所述尾水锥为半卵形壳体，其套设在位于所述尾水外锥管内的所述泵轴外周并与之留有间隙，所述尾水锥的敞口端与所述导叶芯管固定连接；在所述尾水段处沿出口方向给所述泵轴外周套设轴护管，所述轴护管的一端与所述尾水锥固定连接，所述轴护管的另一端向所述弯头段延伸，所述轴护管内壁与所述泵轴留有间隙。
在一个优选的实施例中，在距所述导叶出口2倍所述叶轮直径的所述尾水直管上设置出口测压机构，所述出口测压机构包括沿所述尾水直管周向对称开设的四个取压孔，每一所述取压孔上连接一取压接头的一端，其中三个所述取压接头的另一端连接一个三通，一个所述取压接头的另一端连接一个四通，相邻的所述三通之间以及所述三通与四通之间通过环形软管相连通，最终从所述四通上的出口接出连接压力传感器。
在一个优选的实施例中，所述导叶芯管和导叶采用五轴联动加工中心整体锻造加工，然后将加工好的所述导叶芯管和导叶的整体锻件与所述导叶外锥管进行定位焊接。
在一个优选的实施例中，所述进水段设置成进口大、出口小的变径管。
在一个优选的实施例中，所述轴护管的另一端穿过所述弯头段上预留的通孔并伸入设置于所述泵轴另一端的机械密封机构中，且所述轴护管与所述通孔之间留有间隙。
在一个优选的实施例中，所述取压孔的直径为3～6mm，或等于所述尾水直管直径的0.08，取二者中的小值，所述取压孔的深度不小于2.5倍所述取压孔的直径。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、由于高速旋转的泵轴穿过出水流道，高速旋转会对流态有影响，本实用新型给泵轴外周增设轴护管并使轴护管与泵轴留有一定的间隙，能够避免对流体产生扰动。2、本实用新型的导叶芯管和导叶采用五轴联动加工中心整体锻造加工，能够有力保证叶形的空间准确性和流道的光滑性，然后将加工好的导叶芯管和导叶的整体锻件与导叶外锥管进行定位焊接，避免了采用传统加工方式进行导叶焊接造成的叶形误差。3、本实用新型将进水段设置成进口大、出口小的变径管，可以使叶轮上游来流流动更加顺畅。4、本实用新型的轴护管另一端穿过弯头段上预留的通孔并伸入设置在泵轴另一端的机械密封机构中，且轴护管与该通孔之间留有间隙，这样部分流体能够穿过轴护管和通孔的间隙，并流入机械密封机构中进行润滑降温。5、对于带出口弯头的装置，传统测压点取弯头出口2倍直径的位置，弯头水力损失会影响泵段流动参数的测量准确性，而本实用新型将出口测压机构设在距导叶出口2倍叶轮直径的位置能够规避弯头水力损失。6、本实用新型结构紧凑，实验精度高，有效避免了实验装置重要部件加工中可能存在的叶形失真，消除了泵轴高速运转对流态的不利影响，提高了性能实验中流体流动测量的可靠性，可应用于高精度水力性能模型实验。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型导叶机构的结构示意图；
图3是本实用新型轴护管的结构示意图；
图4是本实用新型出口测压机构的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面将结合本实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清晰、详细的描述，显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1、图2所示，本实用新型提供的水泵模型实验装置包括顺序组装在一起的进水段1、泵段2、尾水段3和弯头段4。其中，泵段2包括叶轮机构21和导叶机构22，叶轮机构包括叶轮外管23和叶轮24，叶轮外管23的进口与进水段1的出口可拆卸地连接，叶轮24安装在泵轴5的一端，并通过泵轴5转动支撑在叶轮外管23内，泵轴5的另一端贯穿弯头段4的管壁后伸出以与驱动机构连接。导叶机构22包括导叶外锥管25、导叶芯管26和导叶27，导叶外锥管25的进口与叶轮外管23的出口可拆卸地连接，导叶芯管26套设在泵轴5上并与之不相接触；导叶27一体固定于导叶芯管25外周，且导叶27靠近叶轮24的出口，导叶27外周与导叶外锥管26内壁固定连接。尾水段3包括尾水外锥管31、尾水直管32和尾水锥33，尾水外锥管31的进口与导叶外锥管25的出口可拆卸地连接，尾水直管32的两端分别与尾水外锥管31的出口和弯头段4的进口可拆卸地连接；尾水锥33为半卵形壳体，其套设在位于尾水外锥管31内的泵轴5外周并与之留有间隙，尾水锥33的敞口端与导叶芯管26固定连接。
如图1、图3所示，在尾水段3处沿出口方向给泵轴5外周套设轴护管6，轴护管6的一端通过若干个螺栓与尾水锥33固定在一起，另一端向弯头段4延伸，轴护管6内壁与泵轴5留有一定的间隙，该间隙大小可以根据轴护管6材料性能及具体受力载荷决定。
在一个优选的实施例中，如图4所示，在距导叶27出口2倍叶轮直径的尾水直管32上设置出口测压机构7，出口测压机构7包括沿尾水直管32周向对称开设的四个取压孔，每一取压孔上连接一取压接头71的一端，其中三个取压接头71的另一端连接一个三通72，一个取压接头71的另一端连接一个四通73，相邻的三通72之间以及三通72与四通73之间通过环形软管74相连通，最终从四通73上的出口接出连接压力传感器(图中未示出)。
在一个优选的实施例中，为了提高导叶加工精度，导叶芯管26和导叶27采用五轴联动加工中心整体锻造加工，以保证导叶型线的准确性和光滑性，然后将加工好的导叶芯管26和导叶27的整体锻件与导叶外锥管25进行定位焊接，避免采用传统加工方式进行导叶焊接造成的叶形误差。
在一个优选的实施例中，如图1所示，为了使叶轮24上游来流流动更加顺畅，进水段1设置成进口大、出口小的变径管，变径管的长度只要能够覆盖泵轴5与流体直接接触的区域即可。
在一个优选的实施例中，如图3所示，轴护管6的另一端穿过弯头段4上预留的通孔并伸入设置在泵轴5另一端的机械密封机构8中，且轴护管6与该通孔之间留有间隙，这样部分流体能够穿过轴护管6和通孔的间隙，并流入机械密封机构8中进行润滑降温。
在一个优选的实施例中，取压孔的直径为3～6mm，或等于尾水直管32直径的0.08，取二者中的小值，取压孔的深度不小于2.5倍取压孔的直径。
上述各实施例仅用于说明本实用新型，各部件的连接和结构都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件的连接和结构进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。