[發明專利]一種用于軸流泵葉輪進口橫截面PIV流場測量的進口裝置

有效

• 申請號: 201310117499.X
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN103195758A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 張華;施衛東;張德勝;徐焰棟
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D29/52
• 分類號: F04D29/52
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

技術領域

本發明涉及一種軸流泵的進口裝置，主要用于軸流泵葉輪進口垂直泵軸軸截面上流場PIV測試。

背景技術

粒子圖像測速技術（PIV）是近年發展起來的一種新型內部流動測試技術。由于PIV測量屬于非接觸式測量手段，不僅具有不干擾流場的特點，還具有較高的精確度和分辨率，更能夠獲得整場的流態分布。

軸流泵的特點是大流量、低揚程。在南水北調等大型水利工程和國防裝備上被應用廣泛。

目前PIV測試技術已經被用于軸流泵的內部流場研究。揚州大學碩士學位論文“軸流泵葉輪出口流場的3D-PIV測量”（2005年）、“軸流泵葉輪與導葉內部流場的3D-PIV測量”（2006年）和上海交通大學碩士學位論文“軸流泵內流場的數值模擬與PIV實驗研究”（2008年）均對軸流泵內部流場進行了PIV測試，然而上述學者也只是針對軸流泵內部過軸線的不同平面進行了研究，并沒有對垂直于軸線的橫截面進行PIV測試。軸流泵葉輪進口流場對軸流泵性能影響較大。由于軸流泵進口的來流方向與軸線一致，使得軸流泵進口垂直于軸線的橫截面上的PIV測試造成很大難度。

發明內容

為對軸流泵進口垂直于泵軸軸線橫截面上的流場進行PIV測試，本發明提供了一種軸流泵進口裝置，該裝置不僅工程造價低，而且對流場破壞小。

????本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是：一種用于軸流泵葉輪進口橫截面PIV流場測量的進口裝置，包括第一彎管、第二彎管和轉輪室，轉輪室的兩端分別和第一彎管和第二彎管密封連接，泵軸穿過第一彎管和轉輪室，轉輪室內的導葉體和葉輪依次固定在泵軸上，第一彎管與轉輪室在連接處的端面中心在轉輪室的軸線上，第二彎管與轉輪室在連接處的端面中心也在轉輪室的軸線上；第二彎管的彎曲段外管壁上設有凸臺，凸臺上開有通孔，通孔分別與第二彎管和轉輪室的內腔貫通，凸臺的外端面處安裝有有機玻璃片。

上述方案中，為了保證彎管的密封性，可以在有機玻璃片和凸臺外端面間設置一橡膠墊，有機玻璃片和橡膠墊通過螺栓固定連接在凸臺的外端面上。

?????上述方案中，凸臺位于第二彎管從第四法蘭盤一側的彎曲段開始?1/6~1/4的彎曲外管壁上。

上述方案中，轉輪室的兩端分布有第一法蘭盤和第二法蘭盤，其中第一法蘭盤與第一彎管端部的第三法蘭盤螺紋連接，第二法蘭盤與第二彎管端部的第四法蘭盤螺紋連接。

本發明的有益結果是：改進了軸流泵進水結構，使軸流泵葉輪進口垂直軸線方向橫截面上的PIV流場拍攝能夠順利完成，且結構的改變對軸流泵真實來流的破壞程度很小，能夠很高程度的保證來流的真實性，提高了PIV的測量精度。

附圖說明

下面結合附圖和對本發明的技術方案進一步更加詳細地說明。

圖1是本發明的軸流泵進口裝置結構示意圖。

圖2是本發明的軸流泵進口裝置右視圖。

圖3是本發明的軸流泵進口裝置進行流場PIV測量時的結構原理圖。

圖中1.第一彎管，11.第三法蘭盤，12.泵軸，2.第二彎管，21.第四法蘭盤，22.凸臺，23.通孔，24.外端面，25.有機玻璃片，26.橡膠墊，3.轉輪室，31.第一法蘭盤，32.第二法蘭盤，33.?導葉體，34.葉輪，4.相機。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，本發明的一種用于軸流泵葉輪進口橫截面PIV流場測量的進口裝置包括第一彎管1、第二彎管2和轉輪室3，轉輪室3的兩端分布有第一法蘭盤31和第二法蘭盤32，其中第一法蘭盤31與第一彎管1端部的第三法蘭盤11螺紋密封連接，第二法蘭盤32與第二彎管2端部的第四法蘭盤21螺紋密封連接，泵軸12穿過第一彎管1和轉輪室3，轉輪室3內的導葉體33和葉輪34依次固定在泵軸12上，第一彎管1與轉輪室3在連接處的端面中心在轉輪室3的軸線上，第二彎管2與轉輪室3在連接處的端面中心也在轉輪室3的軸線上；第二彎管2的彎曲段外管壁上設有凸臺22，凸臺22上開有通孔23，通孔23分別與第二彎管2和轉輪室3的內腔貫通，凸臺22的外端面24上安裝有有機玻璃片25，為了保證彎管2的密封性，可以在有機玻璃片25和凸臺外端面24間設置一橡膠墊26，有機玻璃片25和橡膠墊26通過螺栓固定連接在凸臺22的外端面24上。此外，當凸臺22位于第二彎管2從第四法蘭盤21一側的彎曲段開始?1/6~1/4的彎曲外管壁上時，本發明的進口裝置的使用效果更佳。

圖3為本發明的進口裝置使用狀態圖，使用時在有機玻璃片25外側放置一個相機4，厚度約為1mm的片光源從轉輪室3入射到流體內部，相機4以垂直片光源的方向對準轉輪室3內的待測區域，利用示蹤粒子對光的折射作用，記錄下兩次脈沖激光曝光時粒子的圖像，形成兩幅PIV底片，底片上記錄的是整個待測區域的粒子圖像，通過后處理軟件根據互相關算法，可以得到每個粒子在該極短時間內的位移，從而計算出該粒子的速度，最終得到整個速度場。