多级离心泵可视化实验装置

1.本实用新型属于流体机械设备技术领域，涉及一种多级离心泵可视化实验装置。


背景技术：

2.多级离心泵因为扬程高、体积小等优点在工业、农业及其他行业中被广泛应用，而在泵类产品中，泵的效率是一项非常重要的性能参数，是衡量其节能减排能力的关键指标，那么如何提高多级离心泵的效率、提升节能减排技术优势就成为了广大研究学者、设计人员面临的重要课题。
3.目前，国内外使用的多级离心泵实验装置大部分都是闭式实验系统，对于多级离心泵内部流场流动现象观测受限、有盲区；因此，需要设计一种多级离心泵可视化实验装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种多级离心泵可视化实验装置，解决了现有多级离心泵实验装置观测区域受限的问题。
5.本实用新型所采用的技术方案是，多级离心泵可视化实验装置，包括依次连接的透明玻璃状进水管段、透明玻璃状中间连接管段及透明玻璃状蜗壳，泵轴的一端依次穿过蜗壳、中间连接管段到达进水管段内，且泵轴上分别设有首级叶轮和次级叶轮，首级叶轮位于进水管段和中间连接管段的连接处，次级叶轮位于中间连接管段与蜗壳的连接处，首级叶轮上设有径向导叶。
6.本实用新型的特点还在于：
7.进水管段的进水端连接有入口法兰。
8.泵轴进入进水管段的一端端部设有锁紧螺母。
9.泵轴均通过泵轴用键与首级叶轮和次级叶轮连接。
10.泵轴上设有轴套，轴套位于中间连接管段所在位置处。
11.径向导叶包括正导叶和反导叶。
12.本实用新型的有益效果是，与现有技术相比，本实用新型是具有两级叶轮的多级离心泵，是针对多级离心泵径向导叶优化设计以及时序效应研究设计的实验装置，利用了有机玻璃材质表面光滑、透光性好的特点。通过合理的布置将多级离心泵实验装置设计为从右侧进水，依次经过首级叶轮、径向导叶、次级叶轮，最后通过蜗壳吸出，其中径向导叶与次级叶轮之间的中间连接管段满足了次级叶轮内部流场的可观测性，因此可以在次级叶轮前盖板方向利用高速摄像机拍摄到水在整个次级叶轮内部完整的流动图像。本实用新型结构简单、安装方便、适用范围广、易操作，对多级离心泵内部流场现象观测实验提供了平台，具有很强的实用价值。
附图说明
13.图1是本实用新型多级离心泵可视化实验装置的结构示意图；
14.图2是本实用新型多级离心泵可视化实验装置中泵轴的结构示意图；
15.图3是本实用新型多级离心泵可视化实验装置中首级叶轮的结构示意图；
16.图4是本实用新型多级离心泵可视化实验装置中正导叶和反导叶的安装状态示意图；
17.图5是本实用新型多级离心泵可视化实验装置中正导叶的结构示意图；
18.图6是本实用新型多级离心泵可视化实验装置中反导叶的结构示意图。
19.图中，1.入口法兰，2.进口测压孔，3.入口连接管，4.锁紧螺母，5.首级叶轮，6.正导叶，7.环形腔体，8.反导叶，9.进水管段，10.螺钉，11.o型密封圈i，12.导向轴承，13.中间连接管段，14.蜗壳，15.转轮定位连接轴套，16.次级叶轮，17.长螺栓，18.o型密封圈ii，19.泵轴用键，20.机械密封，21.泵轴。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
21.本实用新型多级离心泵可视化实验装置，如图1、2所示，包括进水管段9、中间连接管段13、蜗壳14；
22.进水管段9为入口法兰1到首级叶轮5之间，中间连接管段13为正导叶6到蜗壳14右半部分之间。
23.进水设备与入口连接管3通过入口法兰1连接，进水管段9与中间连接管段13通过螺钉10连接，中间连接管段13与蜗壳14左半部分通过长螺栓17固定连接。
24.泵轴21右端设置有锁紧螺母4用以确保首级叶轮5不发生位移，泵轴21上设置有泵轴用键19用以首级叶轮5和次级叶轮16的轴上定位，首级叶轮5的后盖板处设置有导向轴承12，用以带动首级叶轮5旋转，中间连接管段13处的泵轴上设置有轴套15，用以转轮定位连接。将首级叶轮5、次级叶轮16、正导叶6和反导叶8整体密封在一个相对封闭的环境下，避免了外部环境以及其他连接形式对其运行性能和安全问题的影响。
25.进水管段9与中间连接管段13之间、中间连接管段13与蜗壳14左半部分之间均采用o型圈密封i11、o型圈密封ii18，蜗壳14与泵轴21间采用机械密封20，减少了泄露损失。
26.入口连接管3在距离进口80mm处径向均布设置4个进口测压孔2以便于对进水的流动压力进行检测控制。
27.以正视于蜗壳14并垂直于泵轴21为起点，每90
°
分别设置一个测压孔2，蜗壳14的隔舌处设置一个测压孔2，用以水压测量。
28.进水管段9外壳、中间连接管段13外壳以及蜗壳14整体均采用有机玻璃加工，使整个结构内的流动现象可以更加高清地被拍摄到。
29.如图3所示，首级叶轮5选用闭式叶轮，为了保证叶轮前盖板表面光滑，使光源的光透过前盖板，利用高速摄像机拍摄到叶轮内部完整的流动图像，叶轮叶片与后盖板采用不锈钢加工为一体，前盖板采用有机玻璃单独加工，然后两者连接在一起形成完整的叶轮。
30.次级叶轮16的结构与首级叶轮5的结构相同。
31.如图4所示，径向导叶由正导叶6、反导叶8组成。
32.如图5和图6所示，径向导叶的正导叶6和反导叶8菌采用不锈钢加工，且叶片数均为7。
33.本实用新型多级离心泵可视化实验装置的工作原理为：电机带动泵轴21开始运转，进水设备与入口连接管3通过入口法兰1连接，达到进水目的，水通过入口连接管3平稳地流入首级叶轮5，后在首级叶轮5的高速旋转作用下，水流被正导叶6收集并输送至环形腔体7中来达到降低速度增大压能的效果，并通过反导叶8以最小损失把液体均匀地通过中间连接管段13引向次级叶轮16，在次级叶轮16的高速旋转作用下，水流径向流入蜗壳14中，最终在蜗壳14有效降低流速的作用下均匀流出。
34.本实用新型多级离心泵可视化实验装置中，入口法兰段、入口连接管与首级叶轮处的泵体外壳设计为一体，称为进水管段；径向导叶处泵体外壳、中间连接水管和蜗壳右半部分设计为一体，称为中间连接管段。简化了零件加工工序，并方便了后期的组装工作。
35.本实用新型提供的多级离心泵可视化实验装置，通过实验观察水在水力部件中的流动过程，布置的压力测点能够检测出在不同流动工况下，流道内水的流动压力分布情况，为多级离心泵的优化设计、布置运行提供参考。
36.本实用新型提供的多级离心泵可视化实验装置中设置中间连接管段，一方面，既保证了两级之间的流动连贯，又能研究级间流动现象和流动特性。另一方面，该段为有机玻璃材质，透光性的特点使得对次级叶轮内部水流动过程的观测得以实现。本实用新型方便对泵内流体流动过程进行观察，同时对径向导叶的优化设计研究提供了实验数据支撑。


技术特征：
1.多级离心泵可视化实验装置，其特征在于：包括依次连接的透明玻璃状进水管段(9)、透明玻璃状中间连接管段(13)及透明玻璃状蜗壳(14)，泵轴(21)的一端依次穿过蜗壳(14)、中间连接管段(13)到达进水管段(9)内，且泵轴(21)上分别设有首级叶轮(5)和次级叶轮(16)，首级叶轮(5)位于进水管段(9)和中间连接管段(13)的连接处，次级叶轮(16)位于中间连接管段(13)与蜗壳(14)的连接处，首级叶轮(5)上设有径向导叶。2.根据权利要求1所述的多级离心泵可视化实验装置，其特征在于：所述进水管段(9)的进水端连接有入口法兰(1)。3.根据权利要求1所述的多级离心泵可视化实验装置，其特征在于：所述泵轴(21)进入进水管段(9)的一端端部设有锁紧螺母(4)。4.根据权利要求1所述的多级离心泵可视化实验装置，其特征在于：所述泵轴(21)均通过泵轴用键(19)与首级叶轮(5)和次级叶轮(16)连接。5.根据权利要求1所述的多级离心泵可视化实验装置，其特征在于：所述泵轴(21)上设有轴套(15)，轴套(15)位于中间连接管段(13)所在位置处。6.根据权利要求1所述的多级离心泵可视化实验装置，其特征在于：所述径向导叶包括正导叶(6)和反导叶(8)。

技术总结
本实用新型公开了一种多级离心泵可视化实验装置，包括依次连接的透明玻璃状进水管段、透明玻璃状中间连接管段及透明玻璃状蜗壳，泵轴的一端依次穿过蜗壳、中间连接管段到达进水管段内，且泵轴上分别设有首级叶轮和次级叶轮，首级叶轮位于进水管段和中间连接管段的连接处，次级叶轮位于中间连接管段与蜗壳的连接处。解决了现有多级离心泵实验装置观测区域受限的问题。域受限的问题。域受限的问题。


技术研发人员：李晨昊 罗兴锜 李露 朱国俊 冯建军 王李科
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：2022.08.22
技术公布日：2022/11/15