一种可用于诱导轮气液两相可视化测试的实验装置

1.本发明涉及了一种可用于诱导轮气液两相可视化测试的实验装置，主要用于诱导轮空化的可视化拍摄和进出口压力测量，进而对于诱导轮内空化过程进行研究。


背景技术：

2.诱导轮用来提高泵进口的压力，因此泵可以在汽蚀引起性能损失不大的情况下运行。诱导轮主要安装在泵的前部，可以起到对于离心叶轮的增压作用，对于离心泵可以保证有较好的汽蚀性能。研究诱导轮空化过程对于诱导轮研究有重要的意义。
3.由于诱导轮的特殊结构，其内部空化流动涉及湍流、相变等复杂过程，因此可视化实验是研究诱导轮的主要实验研究手段。通过与高速摄影机的配合，可以观察到整个空化气泡的发展过程，能够更好的观察空化现象发生的位置。
4.目前国内外使用的诱导轮的实验装置大部分都是用于闭式试验台，对用于开式实验进行气液两相流的实验装置还很少，该实验装置对于独自的诱导轮上气泡的产生、发展、破坏的研究有重要的作用。此发明不仅对诱导轮进行了可视化的实验，并且在测试段安装压力传感器用以测量诱导轮的进出口压力，可对诱导轮的扬程进行单独研究。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.本发明要解决的技术问题是：在开式试验台上进行诱导轮可视化实验，用以采集诱导轮发生空化时气泡发展过程的图像以及进出口压力。
7.(二)技术方案
8.为解决上述技术问题，本发明提供了一种可用于可视化测试的诱导轮及其实验装置，包括测试段、泵段和固定段。
9.所述的泵段包括泵体(5)、叶轮(6)、泵盖(7)和泵轴(9)，泵轴(9)一端通过联轴器和电机的输出轴相连，泵轴(9)的另一端伸出泵盖(7)，泵轴(9)上通过键连接有叶轮(6)；泵轴的端部通过底部中心螺纹紧固连接有诱导轮(2)，诱导轮(2)底部凸台套在叶轮(6)的后盖板轴套内；泵体(5)和泵盖(7)之间设有密封圈；
10.所述的测试段(1)由有机玻璃管构成，测试段(1)与泵体(5)间通过双头螺栓(16)固定连接，测试段(1)和泵体(5)进口锥管(4)中心通孔外端面之间设有用于密封的垫圈(17)；水流由测试段的进口流入，经诱导轮(2)、进口锥管(4)和叶轮(6)后从泵体上部的出口流出；
11.所述的固定段由压盖(8)、轴承箱(10)、滚动轴承(13)和轴承箱盖(12)组成，所述的固定段固定泵轴(9)，轴承箱(10)内固定有3组滚动滚动轴承(13)，轴承箱(10)一端通过内六角螺钉(14)与泵盖(7)连接，另一端通过双头螺栓(16)与轴承箱盖(12)连接。
12.进一步，所述的诱导轮(2)主体前端为球形头，诱导轮(2)主体上圆周间隔180度排布2个等螺距叶片，诱导轮(2)底部有外凹底座。
13.进一步，叶片直径为39毫米。
14.进一步，所述的测试段(1)壳体采用透明材质，外方内圆，两端设有法兰，在位于测试段(1)壳体上游和下游各布置两个测压孔(3)。
15.进一步，法兰厚度为10毫米。
16.进一步，所述的测试段(1)与泵体(5)的进口端面之间设有橡胶密封圈。
17.进一步，所述泵体(5)的进口锥管(4)为水平放置的圆筒结构，泵体(5)通过底座螺栓固定在试验台上，所述泵体(5)底部中心位置开有排水孔(15)。
18.(三)有益效果
19.本发明可以在不对离心泵结构进行特别处理的情况下，实现对于诱导轮的可视化测量，其结构简单，易于加工和安装。
20.本发明可以在测试段安装压力传感器用以测量诱导轮的进出口压力，可对诱导轮的扬程进行单独研究。
21.本发明可以在开式试验台上进行气液两相流实验。
22.本发明在泵体的中部设有排水孔，便于气液两相实验做完后对于内部气体和液体的排除。
23.本发明的整个装置可以观察诱导轮内部空泡的产生、发展、破坏，对于诱导轮的设计改进提供了实验支持。
附图说明
24.下面结合附图和对本发明的技术方案进一步更加详细地说明。
25.图1是本发明的结构示意图。
26.图2是本发明测试段壳体结构的立体图。
27.图3是本发明诱导轮结构的立体图。
28.图4时本发明泵体结构的立体图。
29.图中：1.测试段，2.诱导轮，3.测压孔，4.进口锥管，5.泵体，6.叶轮，7.泵盖，8.压盖，9.泵轴，10.轴承箱，11.螺栓，12.轴承箱盖，13.滚动轴承，14.内六角螺钉，15.排水孔，16.双头螺栓，17.垫圈。
具体实施方式
30.为进一步阐明本发明的目的、内容和优点，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
31.如图1所示，本发明包括测试段、泵段和固定段。测试段1的一端与泵段的进口锥管4法兰连接，泵体5、叶轮6、泵盖7和泵轴9。泵轴9一端通过联轴器和电机的输出轴相连，另一端伸出泵盖7，键连接有叶轮6；诱导轮通过底部中心螺纹紧固连接在泵轴的端部，诱导轮2底部凸台套在叶轮6的后盖板轴套内；泵体5和泵盖7之间设有密封圈。
32.如图2所示，测试段1整体采用有机玻璃加工，采用外方内圆结构可以更加清晰地拍摄到空化实验过程；在上游距叶片前缘5倍管径处和下游3倍管径处布置两个测压孔3，用以安装稳态压力传感器；两端法兰通过螺栓与上游管路和泵体进口锥管连接，并用橡胶密封圈密封。
33.如图3所示，诱导轮1为不锈钢加工，以防止长期实验生锈对空化拍摄结果产生不利影响。诱导轮通过底部内螺纹与泵轴连接，头部设置为圆球状。在诱导轮轴体的端部设置螺纹安装孔，通过螺纹安装孔与泵轴前端的螺纹轴直接连接固定，避免了累加轴向偏差，诱导轮尾部凸台与叶轮间隙配合，用来保证泵轴、诱导轮和叶轮相互的轴向对正准确。
34.如图4所示，泵体5底部中心位置开有用于测试液体排出的排水孔15，作用是在实验结束后对泵体内水进行排放，防止水中杂质在泵体内部沉淀导致实验装置生锈，进而影响水的透明度。
35.本发明的具体实施工作过程如下：
36.实验时测试段1的入口端连接进口，水由左侧流入壳体内，泵轴9在电机带动下旋转，进而带动叶轮6和诱导轮2旋转，水流经诱导轮2，通过泵体的进口锥管4进入叶轮6，在叶轮6的带动下由泵体5的出口端流出。透过测试段1的透明有机玻璃进行观察诱导轮2的可视化测试，并对诱导轮空化过程进行高速摄像。在测试段1上下游两个测压孔3各安装压力传感器用以测量诱导轮2的压力，进而计算诱导轮的扬程。
37.具体实施过程中，气液两相实验前先用软橡胶塞堵住排水孔15，在实验完成后取下软橡胶塞，排除测试段1残余的气体。
38.由此本发明实现了气液两相条件下诱导轮的可视化测试，并在最大程度上减少了出口的水力损失，为诱导轮的性能设计与改进提供了实验支持。


技术特征：
1.一种可用于可视化测试的诱导轮及其实验装置，其特征在于，包括测试段、泵段和固定段，所述的泵段包括泵体(5)、叶轮(6)、泵盖(7)和泵轴(9)，泵轴(9)一端通过联轴器和电机的输出轴相连，泵轴(9)的另一端伸出泵盖(7)，泵轴(9)上通过键连接有叶轮(6)；泵轴的端部通过底部中心螺纹紧固连接有诱导轮(2)，诱导轮(2)底部凸台套在叶轮(6)的后盖板轴套内；泵体(5)和泵盖(7)之间设有密封圈；所述的测试段(1)由有机玻璃管构成，测试段(1)与泵体(5)间通过双头螺栓(16)固定连接，测试段(1)和泵体(5)进口锥管(4)中心通孔外端面之间设有用于密封的垫圈(17)；水流由测试段的进口流入，经诱导轮(2)、进口锥管(4)和叶轮(6)后从泵体上部的出口流出；所述的固定段由压盖(8)、轴承箱(10)、滚动轴承(13)和轴承箱盖(12)组成，所述的固定段固定泵轴(9)，轴承箱(10)内固定有3组滚动滚动轴承(13)，轴承箱(10)一端通过内六角螺钉(14)与泵盖(7)连接，另一端通过双头螺栓(16)与轴承箱盖(12)连接。2.根据权利要求1所述的一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，其特征在于：所述的诱导轮(2)主体前端为球形头，诱导轮(2)主体上圆周间隔180度排布2个等螺距叶片，诱导轮(2)底部有外凹底座。3.根据权利要求2所述的一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，其特征在于：叶片直径为39毫米。4.根据权利要求1所述的一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，其特征在于：所述的测试段(1)壳体采用透明材质，外方内圆，两端设有法兰，在位于测试段(1)壳体上游和下游各布置两个测压孔(3)。5.根据权利要求4所述的一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，其特征在于：法兰厚度为10毫米。6.根据权利要求1所述的一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，其特征在于：所述的测试段(1)与泵体(5)的进口端面之间设有橡胶密封圈。7.根据权利要求1所述的一种用于诱导轮可视化测试的实验装置，其特征在于：所述泵体(5)的进口锥管(4)为水平放置的圆筒结构，泵体(5)通过底座螺栓固定在试验台上，所述泵体(5)底部中心位置开有排水孔(15)。

技术总结
本发明公开了一种可用于诱导轮气液两相可视化测试的实验装置，主要由测试段、泵段和固定段组成。泵段主要包括泵体、叶轮、泵盖和泵轴，测试段壳体与泵体进口锥管通过螺栓连接并套有密封圈，诱导轮通过底部螺纹与泵轴连接。本发明实现了在气液两相实验条件下对于单独诱导轮的可视化实验，其结构简单，便于观察诱导轮上空化的发展过程，同时可以对诱导轮的进出口压力进行测量，对于研究诱导轮性能有重要作用。作用。作用。


技术研发人员：王勇 吕立霖 刘厚林 周润泽 蒋玲林
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2021.08.16
技术公布日：2021/11/9