[發明專利]一種深井離心泵PIV內部流場測量裝置

無效

• 申請號: 201310211294.8
• 申請日: 2013-05-23
• 公開（公告）號: CN103410744A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 周嶺;陸偉剛;施衛東;徐磊;郎濤
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

所屬技術領域

本發明是一種用于對深井離心泵進行PIV測量的裝置臺，可以對常見的徑流式單級或多級深井離心泵進行PIV流場測量。

背景技術

PIV的英文全稱為Particle?Image?Velocimetry，又稱粒子圖像測速法，是一種瞬態、多點、無接觸式的流體力學測速方法，廣泛用于流場測試測量。

深井離心泵由于在井下工作，受到井徑的限制，其直徑較小。同時大多采用流道式導流殼，結構緊湊精巧。如何對深井離心泵內部流場進行PIV流場測量，對于分析流場結構，改善泵性能具有重要的基礎理論意義。

目前對于蝸殼式離心泵，或其他葉輪直徑較大的泵，國內外都有大量的關于PIV流場測量裝置的文獻報道，然而對于深井離心泵的內部流場測量方法，國內外尚未檢索到相關文獻。

發明內容

為了克服深井離心泵葉輪直徑較小，泵軸較長，無法在軸向對流場直接進行測量的問題，本發明設計了一種通過鏡面反射來實現PIV流場測量的裝置。在泵軸兩端布置兩個水潤滑軸承，解決了長軸的安放和固定問題。

本發明的技術方案是：

通過左右兩端安置的水潤滑軸承支撐起整個泵軸，泵的進口段和出口段分別放置一個具有中心孔的鏡面來對葉輪和導葉的流場進行折射，從而為布置PIV拍攝必須的CCD相機和激光器提供足夠的空間，其創新點在于：

1.兩端的水潤滑軸承支撐起了整個泵軸，在水做潤滑劑的情況下，在軸承的表面形成水膜，有效地減少泵在高速旋轉時的摩擦阻力。

2.通過鏡面來對葉輪和導葉的流場圖像進行折射鏡面與泵軸的夾角為45度，在鏡子的中部加工出一個缺口，其頂部呈半橢圓形，橢圓的尺寸根據泵的進口段和出口段的直徑來計算確定。

3.裝置的泵軸左端安裝機械密封，并設計了通流孔來對高速旋轉下機械密封產生的熱量降溫。

4.泵軸從左至右呈階段下降狀，左端與電機聯軸器相聯，直徑較大，并逐漸向右減小，可以實現葉輪與導葉在泵軸右側的安裝和拆卸，并滿足了高速旋轉下的強度要求。

本發明實現了多級深井泵PIV內部流場測量，對于研究泵體內部流場結構，提高深井泵的設計方法和性能具有重要意義。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1是本發明在深井離心泵上的一個實施例簡圖(以單級泵為例)；

圖2是本發明實施例中鏡面的俯視圖；

圖中：1.進口座?2.泵軸?3.右水潤滑軸承?4.右鏡面?5.葉輪?6.導流殼?7.左鏡面?8.PIV專用激光發射器?9.PIV專用CCD相機?10.出口彎管?11.通流孔?12.壓蓋?13.機械密封?14.左水潤滑軸承

具體實施方式

圖1所示實施例是對一臺由葉輪5和導流殼6組成的深井離心泵的PIV測量裝置，可以實現對單級或多級的深井離心泵進行流場測量，整個泵軸2的左右兩端安放了左水潤滑軸承14和右水潤滑軸承3來支撐起葉輪5和導流殼6，泵軸2左端通過壓蓋12和機械密封13來實現密封，并通過通流孔11來對機械密封13進行降溫。在葉輪進口前側布置右鏡面4，在導流殼6后側布置左鏡面7，鏡面與泵軸2的夾角為45度，通過PIV專用激光發射器8發出激光對葉輪或導葉的內部進行照射，經過鏡面的反射，通過PIV專業CCD相機對流場圖像進行拍攝。

圖2是左鏡面7和右鏡面4的俯視圖，鏡面中的橢圓狀孔的尺寸根據葉輪5前側的進口段和導流殼7后側的出口段的直徑來計算決定。