[發明專利]一種高精度的水泵模型實驗裝置

在審

• 申請號: 201711305935.0
• 申請日: 2017-12-11
• 公開（公告）號: CN108223396A
• 公開（公告）日: 2018-06-29
• 發明（設計）人: 張志民;何磊;廖翠林;李鐵友;王萬鵬;陸力;趙立策;王武昌;瞿軍;孟龍
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院;北京中水科水電科技開發有限公司
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00;F04D29/043;F04D29/06;F04D29/52;F04D29/54;F04D29/58
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;謝斌

本發明涉及一種高精度的水泵模型實驗裝置，包括順序組裝在一起的進水段、泵段、尾水段和彎頭段；泵段包括葉輪機構和導葉機構，葉輪安裝在泵軸的一端，并通過泵軸轉動支撐在葉輪外管內，泵軸的另一端貫穿彎頭段后伸出；導葉芯管套設于泵軸外周并與之不相接觸，導葉一體固定于導葉芯管外周，導葉外周與導葉外錐管內壁固定連接；尾水錐為半卵形殼體，其套設在位于尾水外錐管內的泵軸外周并與之留有間隙，尾水錐的敞口端與導葉芯管固定連接；在尾水段處沿出口方向給泵軸外周套設軸護管。本發明結構緊湊，實驗精度高，有效避免了實驗裝置重要部件加工中可能存在的葉形失真，消除了泵軸高速運轉對流態的不利影響，可應用于高精度水力性能模型實驗。

技術領域

本發明涉及一種流體機械裝置，具體是關于一種結構緊湊、實驗精度高的水泵模型實驗裝置。

背景技術

由于實際應用中的水泵裝置體積巨大，加工費用高昂，往往很難進行原型泵裝置的實驗，一般采取對原型泵裝置按比例縮小制作模型泵裝置后開展實驗的方法，根據得到的模型泵裝置實驗結果，通過給定的公式換算成原型泵裝置的相關數據。

作為流體機械設計中必不可少的手段，水泵模型實驗裝置得到了廣泛的應用。但由于實驗裝置在設計、加工及測量等方面也存在一些問題，導致實驗裝置實驗精度不高，與原型泵裝置的觀測結果存在較大的偏差。

現有水泵模型實驗裝置的導葉多采用單獨加工芯管、葉片體和導葉外錐管，然后對芯管和導葉外錐管中間的葉片體分別進行焊接，該加工方法不僅工作量大，加工繁瑣，而且很難保證流道區域的準確性和光滑性；由于高速傳動軸通過流體區域，不可避免會對流體產生擾動，會在一定程度上改變流態；對于帶出口彎頭的裝置，傳統測壓點取彎頭出口2倍直徑的位置，無法忽略彎頭水力損失影響，影響了泵段流動參數的測量準確性。

為此，現有水泵模型實驗裝置急需就設計、加工及測量等方面存在的問題進行進一步的改進，從而滿足高精度實驗的技術要求。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種高精度的水泵模型實驗裝置，不僅有效避免了實驗裝置重要部件加工中可能存在的葉形失真，而且消除了泵軸高速運轉對流態的不利影響。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種高精度的水泵模型實驗裝置，其特征在于，該裝置包括順序組裝在一起的進水段、泵段、尾水段和彎頭段；所述泵段包括葉輪機構和導葉機構，所述葉輪機構包括葉輪外管和葉輪，所述葉輪外管的進口與所述進水段的出口可拆卸地連接，所述葉輪安裝在泵軸的一端，并通過所述泵軸轉動支撐在所述葉輪外管內，所述泵軸的另一端貫穿所述彎頭段的管壁后伸出以與驅動機構連接；所述導葉機構包括導葉外錐管、導葉芯管和導葉，所述導葉外錐管的進口與所述葉輪外管的出口可拆卸地連接，所述導葉芯管套設于所述泵軸外周并與之不相接觸；所述導葉一體固定于所述導葉芯管外周，且所述導葉靠近所述葉輪的出口，所述導葉外周與所述導葉外錐管內壁固定連接；所述尾水段包括尾水外錐管、尾水直管和尾水錐，所述尾水外錐管的進口與所述導葉外錐管的出口可拆卸地連接，所述尾水直管的兩端分別與所述尾水外錐管的出口和所述彎頭段的進口可拆卸地連接；所述尾水錐為半卵形殼體，其套設在位于所述尾水外錐管內的所述泵軸外周并與之留有間隙，所述尾水錐的敞口端與所述導葉芯管固定連接；在所述尾水段處沿出口方向給所述泵軸外周套設軸護管，所述軸護管的一端與所述尾水錐固定連接，所述軸護管的另一端向所述彎頭段延伸，所述軸護管內壁與所述泵軸留有間隙。

在一個優選的實施例中，在距所述導葉出口2倍所述葉輪直徑的所述尾水直管上設置出口測壓機構，所述出口測壓機構包括沿所述尾水直管周向對稱開設的四個取壓孔，每一所述取壓孔上連接一取壓接頭的一端，其中三個所述取壓接頭的另一端連接一個三通，一個所述取壓接頭的另一端連接一個四通，相鄰的所述三通之間以及所述三通與四通之間通過環形軟管相連通，最終從所述四通上的出口接出連接壓力傳感器。

在一個優選的實施例中，所述導葉芯管和導葉采用五軸聯動加工中心整體鍛造加工，然后將加工好的所述導葉芯管和導葉的整體鍛件與所述導葉外錐管進行定位焊接。