一种用于闭式水泵性能试验台的卧式稳流筒的制作方法

1.本实用新型涉及水泵试验技术领域，尤其涉及一种闭式水泵性能试验台的卧式稳流装置。


背景技术：

2.闭式水泵性能试验台循环管路的变径、弯管、节流等结构，会引起管路截面内试验介质流速分布不均匀、湍流等现象，此外水泵运行于非设计工况时会产生轻微或严重空化，空泡会在闭式循环管路内聚集并跟随试验介质流动，最终导致流量、压力传感器测量误差及水泵运行状态恶化。而卧式稳流筒作为一种闭式循环管路内的稳流及除气装置，可以使循环管路内试验介质流速分布均匀、消除湍流现象，由于卧式结构不受试验室层高限制，其体积可略微大于立式稳流桶，故对试验介质的流速均匀化与稳流程度往往优于立式装置，所以经常放置于水泵出口作为第一道稳流除气装置，其作用可见一斑，此外通过定时打开顶部阀门，也可有效排除试验介质空泡形成的气体。
3.虽然卧式稳流桶已在闭式水泵性能试验台中广泛应用，但为达到有效的稳流及除气效果需要满足一定筒体直径和长度，导致卧式稳流筒体积大、造价昂贵，同时对试验室的占地面积及平面空间提出了相应要求，故常规卧式稳流筒不适合场地、空间及资金有限的闭式水泵性能试验台使用。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是：提供一种适合场地、空间及资金有限的闭式水泵性能试验台使用的卧式稳流筒。
5.为了达到上述目的，本实用新型的技术方案提供了一种用于闭式水泵性能试验台的卧式稳流筒，包括外筒、设于所述外筒内的内筒、设于所述外筒一侧的进流管路、设于所述外筒另一侧的出流管路、设于所述外筒底部的排水管路、以及设于所述外筒顶部的排气管路；所述内筒为两头1/4椭圆缺口筒体。
6.优选的，所述外筒内壁与所述内筒外壁之间连接有左支撑筋和右支撑筋。
7.优选的，所述外筒设有人字孔。
8.优选的，所述外筒设有视镜。
9.优选的，所述进流管路为轴线与所述外筒壁成150
°
的长直圆管。
10.优选的，所述出流管路与所述进流管路高度一致，设于经过倒圆处理的所述内筒侧面出口，倒圆半径为所述出流管路管径的1/2。
11.优选的，所述外筒内径为所述内筒直径的长度为所述内筒长度的两端焊接有封头。
12.优选的，所述内筒的直径为所述出流管路管径的3倍，1/4椭圆长轴为所述内筒直径的2倍且短轴为所述出流管路管径的2倍，长度为所述出流管路管径的10倍。
13.优选的，所述出流管路与所述内筒接口倒圆，倒圆半径为所述出流管路管径的1/
2。
14.优选的，所述外筒为卧式稳流筒的圆柱形外壳。
15.综上所述，本实用新型包括以下有益技术效果：
16.本实用新型既保证了出流介质流速分布均匀、湍流程度较低、有效除气，又缩小了卧式稳流筒体直径、长度及造价，实现了提高水泵性能试验准确度的同时降低成本、提升设计效率、破除试验室空间制约。
17.运用本实用新型后，经过卧式稳流筒的试验介质稳流、除气效果得到提升，且筒体设计更便捷、造价更低、布置更加灵活，此外闭式水泵性能试验台的占地面积减小，实现了提高水泵性能试验准确度的同时降低成本、提升设计效率、破除试验室平面空间制约目的。
附图说明
18.图1为本实用新型一种用于闭式水泵性能试验台的卧式稳流筒的主视图；
19.图2是本实用新型一种用于闭式水泵性能试验台的卧式稳流筒的俯视图。
20.附图标记：1、内筒；2、进流管路；3、出流管路；4、外筒；5、排气管路；6、左支撑筋；7、右支撑筋；8、排水管路；9、人字孔；10、视镜。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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做出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。
22.本实用新型实施例公开一种用于闭式水泵性能试验台的卧式稳流筒，其包括外筒4、设于外筒4内的内筒1、连接外筒4内壁和内筒1外壁的左支撑筋6和右支撑筋7、设于外筒4一侧的进流管路2和人字孔9、设于外筒4另一侧的出流管路3、设于外筒4底部的排水管路8、以及设于外筒4顶部的排气管路5；此外，外筒4外壁还设有视镜10。
23.外筒4为卧式稳流筒的圆柱形外壳，用于将进流介质向中心流动进入内筒1，并使介质完成气液分离，气体汇集于筒顶。外筒4内径为内筒1直径的1.67倍、长度为内筒1长度的1.25倍、两端焊接有封头。
24.内筒1为两头1/4椭圆缺口筒体，用于收集出流介质。内筒1的直径为出流管路3管径的3倍，1/4椭圆长轴为内筒1直径的2倍且短轴为出流管路3管径的2倍，长度为出流管路3管径的10倍，侧面开设介质出口，与外筒4通过左支撑筋6与右支撑筋7焊接并固定于外筒4内。
25.左支撑筋6、右支撑筋7焊接于内筒1外壁与外筒4内壁，用于固定锥度固定的内筒1于外筒4内。
26.进流管路2为轴线与外筒4壁成150
°
的长直圆管，用于减弱进流试验介质与内筒1外壁的冲击。进流管路2的轴线高度与外筒4的筒体水平轴高度一致，并通过法兰连接与外筒4的法兰端面。
27.出流管路3为两根固定直径的长直圆管，用于排出试验介质，左侧用于不启动辅助泵时使用，右侧用于启动辅助泵时使用。出流管路3与进流管路2高度一致，焊接于经过倒圆
处理的内筒1侧面出口，倒圆半径为出流管路3管径的1/2，出流管路3穿过外筒4后通过法兰连接外部管路。
28.排气管路5焊接于外筒4顶部，通过连接电动或手操阀，用于排除外筒4顶部汇集的气体。
29.排水管路8焊接于外筒4底部，通过连接电动或手操阀，用于排放固定锥度内筒1及外筒4内介质。
30.人字孔9焊接于外筒4侧面，当人字孔9开启后，可用于筒内检修。
31.本实用新型的较优实例中，通过cfd流场数值计算，优化卧式稳流筒结构及尺寸，根据闭式水力性能试验台的设计与布置，通过出流管路3管径即可确定卧式稳流筒尺寸，从而有效提升了出流管路3截面内试验介质流速分布均匀化程度并降低了湍流程度较低。
32.具体的，内筒1由常规的圆柱形筒体优化为两头1/4椭圆缺口型筒体，内筒1直径与长度分别优化为出流管路3管径的3倍与10倍，外筒4内径与长度分别优化为内筒1内径的1.67倍与长度的1.25倍，出流管路3与内筒1接口倒圆，倒圆半径为出流管路3管径的1/2。
33.本实用新型的较优实例中，通过cfd流场数值计算，优化卧式稳流筒的进流方式以及试验介质在筒内流动的模式，满足出流管路3截面介质流动状态要求，并使介质充分气液分离后汇集于筒顶并排出。
34.具体的，试验介质通过进流管路2流入外筒4侧面接口，由于流入方向与外筒4臂成150
°
适当减弱了对内筒1外壁的冲击，同时介质流速降低后由于气液两相的密度差异，液体所受重力会大于气体浮力，气液两相实现重力分离，气体向上运动并汇集于筒顶，液体介质从气相中沉降出来，同时位于外筒4中心位置的内筒1用于收集出流介质，使外筒4两侧区域不含气体的试验介质通过优化后的椭圆缺口流入内筒1并经过倒角过渡管路，以实现出口管路3截面的就职流速分布均匀化、湍流程度低。
35.本实用新型具体实例中，相较常规卧式稳流筒优化后其外形及内部结构尺寸较小，适用于对场地平面空间有限的闭式水泵性能试验台，并大幅降低了制造加工成本。
36.具体的，一般通过增大卧式稳流筒内部结构及外形尺寸，以满足出流管路3内试验介质流速分布、湍流程度及除气要求，但提高了制造成本、试验台占地面积。运用cfd流场数值计算技术，使介质在筒体内部、出流管路3内流动状态可视化，并以提高出流介质流动稳定性及有效除气为目标、计算机辅助设计及流场仿真为手段，从而合理确定筒体内部结构，有效缩小了内筒1和外筒4的尺寸大小且稳流装置整体加工制造成本。
37.本实用新型在常规卧式稳流筒外形及结构基础上，通过cfd流场数值计算，优化卧式稳流筒内部结构与尺寸、进流方式以及筒内试验介质的流动模式，具体：内筒1为两头1/4椭圆缺口型结构；根据出流管径确定内筒1直径及长度、内筒1两头1/4椭圆缺口的长轴与短轴尺寸；确定了内、外筒4直径及长度的合理比值；增加出口管路与内筒1壁相应比例倒圆；进流方式为进流管路2轴线与外筒4壁面成150
°
进流；介质流动模式由内筒1内设置孔板改为内筒1两头1/4椭圆缺口流入模式，从而提高了出流介质截面速度分布均匀化、降低了湍流程度并有效排除介质内气体，优化后的卧式稳流筒内、外筒4体相关尺寸易于确定且更小，整体体积也相应减小。
38.运用本实用新型后，经过卧式稳流筒的试验介质稳流、除气效果得到提升，且筒体设计更便捷、造价更低、布置更加灵活，此外闭式水泵性能试验台的占地面积减小，实现了
提高水泵性能试验准确度的同时降低成本、提升设计效率、破除试验室平面空间制约目的。
39.本实用新型相较传统卧式稳流筒，出流管路3内试验介质除气效果更好，cfd流场数值计算显示：左侧出流管路3内介质截面流速分布均匀程度提高13％、湍流程度降低3.5％；右侧出流管路3内介质截面流速分布均匀程度提高10％、湍流程度降低3％，优化后的卧式稳流筒外形及内部结构更小、尺寸更易于确定、制造加工成本更低、长度及占地面积更小，以国内、国际通用水泵模型dn300管路为例，本实用新型优化后的卧式稳流筒内径、长度分别为2000mm、5000mm，可缩小16％与20％。运用本实用新型后不仅提高了水泵性能试验准确度，而且卧式稳流筒体的设计效率得到显著提升、制造加工成本有效降低，同时释放了大量试验室平面空间。
40.通过cfd流场数值计算优化卧式稳流筒结构、尺寸、进流方式及介质内部流动模式，内筒1的1/4椭圆缺口长轴与短轴分别为内筒1直径与出流管路3直径的2倍，设置于稳流筒内底部，用于有效稳定、收集出流介质；出流管路3与内筒1侧面相接处设置相应比例倒圆，用于降低出流介质湍流程度；
41.此外根据出流管路3管径即可快速确定卧式稳流筒各部件尺寸。本实用新型既保证了出流介质流速分布均匀、湍流程度较低、有效除气，又缩小了卧式稳流筒体直径、长度及造价，实现了提高水泵性能试验准确度的同时降低成本、提升设计效率、破除试验室空间制约。
42.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。