[发明专利]一种高精度的水泵模型实验装置

说明书

本发明涉及一种高精度的水泵模型实验装置，包括顺序组装在一起的进水段、泵段、尾水段和弯头段；泵段包括叶轮机构和导叶机构，叶轮安装在泵轴的一端，并通过泵轴转动支撑在叶轮外管内，泵轴的另一端贯穿弯头段后伸出；导叶芯管套设于泵轴外周并与之不相接触，导叶一体固定于导叶芯管外周，导叶外周与导叶外锥管内壁固定连接；尾水锥为半卵形壳体，其套设在位于尾水外锥管内的泵轴外周并与之留有间隙，尾水锥的敞口端与导叶芯管固定连接；在尾水段处沿出口方向给泵轴外周套设轴护管。本发明结构紧凑，实验精度高，有效避免了实验装置重要部件加工中可能存在的叶形失真，消除了泵轴高速运转对流态的不利影响，可应用于高精度水力性能模型实验。

技术领域

本发明涉及一种流体机械装置，具体是关于一种结构紧凑、实验精度高的水泵模型实验装置。

背景技术

由于实际应用中的水泵装置体积巨大，加工费用高昂，往往很难进行原型泵装置的实验，一般采取对原型泵装置按比例缩小制作模型泵装置后开展实验的方法，根据得到的模型泵装置实验结果，通过给定的公式换算成原型泵装置的相关数据。

作为流体机械设计中必不可少的手段，水泵模型实验装置得到了广泛的应用。但由于实验装置在设计、加工及测量等方面也存在一些问题，导致实验装置实验精度不高，与原型泵装置的观测结果存在较大的偏差。

现有水泵模型实验装置的导叶多采用单独加工芯管、叶片体和导叶外锥管，然后对芯管和导叶外锥管中间的叶片体分别进行焊接，该加工方法不仅工作量大，加工繁琐，而且很难保证流道区域的准确性和光滑性；由于高速传动轴通过流体区域，不可避免会对流体产生扰动，会在一定程度上改变流态；对于带出口弯头的装置，传统测压点取弯头出口2倍直径的位置，无法忽略弯头水力损失影响，影响了泵段流动参数的测量准确性。

为此，现有水泵模型实验装置急需就设计、加工及测量等方面存在的问题进行进一步的改进，从而满足高精度实验的技术要求。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种高精度的水泵模型实验装置，不仅有效避免了实验装置重要部件加工中可能存在的叶形失真，而且消除了泵轴高速运转对流态的不利影响。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种高精度的水泵模型实验装置，其特征在于，该装置包括顺序组装在一起的进水段、泵段、尾水段和弯头段；所述泵段包括叶轮机构和导叶机构，所述叶轮机构包括叶轮外管和叶轮，所述叶轮外管的进口与所述进水段的出口可拆卸地连接，所述叶轮安装在泵轴的一端，并通过所述泵轴转动支撑在所述叶轮外管内，所述泵轴的另一端贯穿所述弯头段的管壁后伸出以与驱动机构连接；所述导叶机构包括导叶外锥管、导叶芯管和导叶，所述导叶外锥管的进口与所述叶轮外管的出口可拆卸地连接，所述导叶芯管套设于所述泵轴外周并与之不相接触；所述导叶一体固定于所述导叶芯管外周，且所述导叶靠近所述叶轮的出口，所述导叶外周与所述导叶外锥管内壁固定连接；所述尾水段包括尾水外锥管、尾水直管和尾水锥，所述尾水外锥管的进口与所述导叶外锥管的出口可拆卸地连接，所述尾水直管的两端分别与所述尾水外锥管的出口和所述弯头段的进口可拆卸地连接；所述尾水锥为半卵形壳体，其套设在位于所述尾水外锥管内的所述泵轴外周并与之留有间隙，所述尾水锥的敞口端与所述导叶芯管固定连接；在所述尾水段处沿出口方向给所述泵轴外周套设轴护管，所述轴护管的一端与所述尾水锥固定连接，所述轴护管的另一端向所述弯头段延伸，所述轴护管内壁与所述泵轴留有间隙。

在一个优选的实施例中，在距所述导叶出口2倍所述叶轮直径的所述尾水直管上设置出口测压机构，所述出口测压机构包括沿所述尾水直管周向对称开设的四个取压孔，每一所述取压孔上连接一取压接头的一端，其中三个所述取压接头的另一端连接一个三通，一个所述取压接头的另一端连接一个四通，相邻的所述三通之间以及所述三通与四通之间通过环形软管相连通，最终从所述四通上的出口接出连接压力传感器。

在一个优选的实施例中，所述导叶芯管和导叶采用五轴联动加工中心整体锻造加工，然后将加工好的所述导叶芯管和导叶的整体锻件与所述导叶外锥管进行定位焊接。