一種通用離心泵口環試驗臺的製作方法

2024-03-20 08:48:05

本發明涉及一種通用離心泵口環試驗臺，具體的說為一種通用的研究離心泵口環各項參數對流體洩漏量影響的試驗臺。

背景技術：

離心泵廣泛應用於工業和生活過程中的流體介質輸送，提高離心泵工作效率對於節能減排，降低企業生產成本具有重要意義。離心泵運行中主要存在著三種損失：機械損失、容積損失、水力損失，且口環洩漏損失是容積損失的重要組成部分。口環洩漏損失是指在葉輪入口處的密封環，即口環，其兩側存在壓力差，一側壓力接近出口壓力，一側為入口壓力，高壓區液體通過口環間隙流向低壓區，這部分液體由葉輪做工而獲得能量，但液體並未由離心泵出口流出，這樣就造成了水泵供水量的減少，即離心泵能量損失。現實中相對於整體來說，口環間隙很小，且內部流動複雜，在普通的離心泵實驗中，都是進行整機實驗，對於口環的研究停留在數值模擬以及經驗估算的階段。近年來對於離心泵口環的研究越來越多且提出了很多新型的口環結構，但一直沒有一種能夠即簡單有準確的測量口環洩漏量的實驗裝置。

技術實現要素：

針對目前的離心泵在口環洩漏測試方面的不足，本發明提供一種結構簡單，操作容易，測試準確，且能滿足多種類試樣，多工況的通用離心泵口環試驗臺。

本發明所述的一種通用離心泵口環試驗臺，其特徵在於：包括口環測試單元、流體介質供給單元、洩漏液體收集單元以及試驗桌，所述流體介質供給單元、口環測試單元以及洩漏液體收集單元安裝在所述試驗桌上，所述流體介質供給單元與所述口環測試單元的密封腔的進口連通，所述口環測試單元的密封腔的出口與所述洩漏液體收集單元管路連通；

所述口環測試單元包括腔體、前蓋板、用於放置待測試口環樣件的主軸、壓蓋以及用於向腔體提供迴轉力的動力驅動裝置，所述腔體一側帶有開口，所述前蓋板設置在腔體的開口處，並與之密封固接形成密封腔；所述主軸水平支撐在所述密封腔內，所述主軸外壁設有用於卡住待測試口環樣件的臺階，所述臺階將所述密封腔分為前後兩腔，且前腔為靠近前端蓋一側，後腔為遠離前端蓋一側；所述腔體上設有用於與所述洩漏液體收集單元連通的上導水孔、分別用於與流體介質供給單元連通的後導水孔、下導水孔、用於測試前腔壓力的前測壓孔和用於測試後腔壓力的後測壓孔；所述壓蓋套接所述主軸的臺階處，所述待測試口環樣件夾在所述壓蓋以及主軸臺階面之間；所述腔體與所述動力驅動裝置的輸出端相連；

所述流體介質供給單元包括第一電機、泵、穩壓罐、儲液罐以及用於支撐穩壓罐的安裝架，所述第一電機、泵均安裝在所述試驗桌上，所述第一電機的輸出端與泵的驅動端相連，泵的出液端通過輸水管與穩壓罐連通，泵的進液端通過回水管與儲液罐連通；所述穩壓罐通過進液軟管與腔體的後腔連通；

所述洩漏液體收集單元包括集液量筒和集液軟管，所述集液軟管的一端與所述密封腔的前腔連通，所述集液軟管的另一端與集液量筒連通。

所述驅動裝置包括第二電機、轉速儀、永磁罩以及永磁鐵，所述第二電機、轉速儀同軸安裝在所述試驗桌上，所述第二電機的輸出軸與所述轉速儀的輸入端相連，所述轉速儀的輸出端通過聯軸器與所述永磁罩的安裝端相連，所述永磁罩罩在腔體的尾部；所述永磁鐵嵌在位於後腔的主軸外壁，並保持所述腔體、所述轉速儀以及第二電機同軸設置。

所述試驗桌上配有調節臺，所述調節臺上安裝密封腔、轉速儀以及第二電機，且所述密封腔、轉速儀以及第二電機同軸布置。

所述輸水管和所述回水管分別配有相應的控制閥。

所述腔體的前測壓孔和後測壓孔沿腔體徑向設置，且前測壓孔與腔體的前腔連通，後測壓孔與腔體的後腔連通；所述前測壓孔和所述後測壓孔皆配有用於測定前後腔壓力差的壓力表。

所述腔體的上導水孔設置在腔體的前端上部，所述腔體的下導水孔設置在腔體的前端下部；所述腔體的後端設有向腔內凹陷的環形深槽，所述環形深槽將腔體的尾部端面分隔為內環端面和外環端面，所述外環端面均勻設有4個後導水孔，所述後導水孔通過進液軟管與所述穩壓罐連通；所述環形深槽內倒扣永磁罩，主軸的尾部嵌入的永磁鐵容納在永磁罩內腔，保證永磁鐵與永磁罩形成電磁感應。

腔體尾部內端面、前端蓋的內端面均安裝塑料防水軸承，所述主軸兩端通過塑料防水軸承水平安裝在密封腔的內部。

所述前端蓋的內端面嵌有第一O型密封圈。

所述主軸的外壁設有三級臺階，臺階的外徑沿主軸軸向從前向後漸增，且最後端的臺階面嵌有第二O型密封圈。

由於腔體的內徑長度等參數都是固定的，所以在研究口環間隙長度等各項參數的時候，僅需要更換待測試口環樣件的外徑或者長度或者形式即可，操作簡單方便。前端頂部的上導水孔用於收集口環洩漏的液體，將其引導至集液裝置區。導水口設計在頂部有效的避免了重力的幹擾。前端底部的下導水孔用以在試驗之後將裝置中的液體回收到儲液罐當中，節能環保。後端尾部的四個後導水孔，用以將穩壓罐中的液體輸送到口環測試單元內，開設均布的四個孔，有助於使液體平穩的流入，降低流體流動造成的壓力變化。密封腔後端外部有永磁罩，永磁罩通過聯軸器與第二電機相連，其間還帶有轉速儀。當第二電機轉動時，帶動永磁罩轉動，永磁罩與主軸後部的永磁鐵產生電磁感應，帶動主軸和口環試樣轉動。密封腔的進水由穩壓罐通過輸水管進行輸送，穩壓罐上除了輸水管、出水管的接口以外，自帶有壓力表，以保障試驗臺系統的運行穩定。輸水管前部管路連接泵機，管路上帶有閥門，控制泵注入穩壓罐中流體的流量。泵通過回水管路從儲液罐中取水。測試口環洩漏的流體通過軟管輸送到集液量筒中，通過對比單位時間內量筒內流體體積的變化情況，可以得知口環洩漏量。待測試完畢後，打開回水管路上的閥門，將實驗裝置中的流體流回儲液罐。

本發明的有益效果是：該裝置應用研究範圍廣泛，可適用於測量不同口環間隙，不同口環長度，不同口環樣式下口環的洩漏量。操作極為方便，在對不同的試樣進行實驗時，僅需要更換測試口環即可，絕大部分結構無需拆卸。測量結果準確，通過轉子部分的完全密封及差額法準確測量介質洩漏量，大大提高了實驗精度，保證結果的可靠性。綠色節能環保，所採用的泵為小流量高揚程的泵，功率較小；實驗後的液體介質可以重新返回儲液罐再次使用；管路中恰當的設置了閥門及穩壓管，保證實驗臺可靠性。改口環實驗臺為離心泵設計研發提供了可靠的實驗依據。

附圖說明

圖1是本發明的結構圖。

圖2是本發明的口環測試單元的結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖進一步說明本發明

參照附圖：

實施例1本發明所述的一種通用離心泵口環試驗臺，其特徵在於：包括口環測試單元、流體介質供給單元、洩漏液體收集單元以及試驗桌，所述流體介質供給單元、口環測試單元以及洩漏液體收集單元安裝在所述試驗桌上，所述流體介質供給單元與所述口環測試單元的密封腔的進口連通，所述口環測試單元的密封腔的出口與所述洩漏液體收集單元管路連通；

所述口環測試單元包括腔體14、前蓋板6、用於放置待測試口環樣件12的主軸11、壓蓋10以及用於向腔體提供迴轉力的動力驅動裝置，所述腔體14一側帶有開口，所述前蓋板6設置在腔體14的開口處，並與之密封固接形成密封腔；所述主軸11水平支撐在密封腔內，所述主軸11外壁設有用於卡住待測試口環樣件12的臺階，所述臺階將所述密封腔分為前後兩腔，且前腔為靠近前端蓋6一側，後腔為遠離前端蓋6一側；所述腔體14上設有用於與所述洩漏液體收集單元連通的上導水孔141、分別用於與流體介質供給單元連通的後導水孔142、下導水孔143、用於測試前腔壓力的前測壓孔和用於測試後腔壓力的後測壓孔；所述壓蓋10套接所述主軸11的臺階處，所述待測試口環樣件12夾在所述壓蓋10以及主軸臺階面之間；所述腔體14與所述動力驅動裝置的輸出端相連；

所述流體介質供給單元包括第一電機26、泵25、穩壓罐22、儲液罐29以及用於支撐穩壓罐29的安裝架27，所述第一電機26、泵25均安裝在所述試驗桌1上，所述第一電機26的輸出端與泵25的驅動端相連，泵25的出液端通過輸水管23與穩壓罐22連通，泵25的進液端通過回水管31與儲液罐29連通；所述穩壓罐22通過進液軟管20與腔體14的後腔連通；

所述洩漏液體收集單元包括集液量筒3和集液軟管4，所述集液軟管4的一端與所述密封腔的前腔連通，所述集液軟管4的另一端與集液量筒3連通。

所述驅動裝置包括第二電機28、轉速儀19、永磁罩17以及永磁鐵15，所述第二電機28、轉速儀19同軸安裝在所述試驗桌1上，所述第二電機28的輸出軸與所述轉速儀19的輸入端相連，所述轉速儀19的輸出端通過聯軸器18與所述永磁罩17的安裝端相連，所述永磁罩17罩在腔體14的尾部；所述永磁鐵15嵌在位於後腔的主軸11外壁，並保持所述腔體14、所述轉速儀19以及第二電機28同軸設置。

所述試驗桌1上配有調節臺2，所述調節臺2上安裝密封腔、轉速儀19以及第二電機28，且所述密封腔、轉速儀19以及第二電機28同軸布置。

所述輸水管23和所述回水管31分別配有相應的控制閥(24、30)。

所述腔體14的前測壓孔和後測壓孔沿腔體14徑向設置，且前測壓孔與腔體14的前腔連通，後測壓孔與腔體14的後腔連通；所述前測壓孔和所述後測壓孔皆配有用於測定前後腔壓力差的第一壓力表16。

所述穩壓罐22上配有第二壓力表21。

所述腔體14的上導水孔141設置在腔體14的前端上部，所述腔體14的下導水孔143設置在腔體14的前端下部；所述腔體14的後端設有向腔內凹陷的環形深槽，所述環形深槽將腔體14的尾部端面分隔為內環端面和外環端面，所述外環端面均勻設有4個後導水孔142，所述後導水孔142通過進液軟管20與所述穩壓罐22連通；所述環形深槽內倒扣永磁罩17，主軸11的尾部嵌入的永磁鐵容納在永磁罩17內腔，保證永磁鐵15與永磁罩17形成電磁感應。

腔體14尾部內端面、前端蓋6的內端面均安裝塑料防水軸承5，所述主軸11兩端通過塑料防水軸承5水平安裝在密封腔的內部。

所述前端蓋6的內端面嵌有第一O型密封圈7。

所述主軸11的外壁設有三級臺階，臺階的外徑沿主軸軸向從前向後漸增，且最後端的臺階面嵌有第二O型密封圈13。

由於腔體14的內徑長度等參數都是固定的，所以在研究口環間隙長度等各項參數的時候，僅需要更換待測試口環樣件12的外徑或者長度或者形式即可，操作簡單方便。前端頂部的上導水孔用於收集口環洩漏的液體，將其引導至集液裝置區，設計在頂部有效的避免了重力的幹擾。前端底部的下導水孔143用以在試驗之後將裝置中的液體回收到儲液罐當中，節能環保。後端尾部的四個後導水孔142，用以將穩壓罐22中的液體輸送到口環測試單元內，開設均布的四個孔，有助於使液體平穩的流入，降低流體流動造成的壓力變化。密封腔後端外部有永磁罩17，永磁罩17通過聯軸器18與第二電機28相連，其間還帶有轉速儀19。當第二電機28轉動時，帶動永磁罩17轉動，永磁罩17與主軸11後部的永磁鐵15產生電磁感應，帶動主軸11和口環試樣12轉動。密封腔的進水由穩壓罐22通過進液軟管20進行輸送，穩壓罐22上除了輸水管23、進液軟管20的接口以外，自帶有壓力表21，以保障試驗臺系統的運行穩定。輸水管23前部管路連接泵機25，管路上帶有閥門24，控制泵注入穩壓罐中流體的流量。泵25通過回水管路從儲液罐29中取水。測試口環洩漏的流體通過軟管4輸送到集液量筒3中，通過對比單位時間內量筒內流體體積的變化情況，可以得知口環洩漏量。待測試完畢後，打開回水管路上的閥門30，將實驗裝置中的流體流回儲液罐29。

如圖1所示，離心泵口環實驗臺主要設置在鋼結構的試驗桌1上。腔體14由螺栓8連接安放在調節臺2上，調節臺2高度可調，方便與之後的設備進行對中調節。將測試口環12，壓蓋10，螺釘9，第二O型圈13，塑料防水軸承5等轉子部件依次裝配完畢，再統一放入腔體內部，蓋上前蓋板6，由螺栓8擰緊。連接第一壓力表16。

固定轉速儀19位置並連接聯軸器18及永磁罩17，調整對中及軸向位置使得永磁罩17處於合理驅動主軸11旋轉的位置。安裝固定第一電機26並對中，安裝完畢後對第一電機軸聯軸器進行盤車，確認外部轉子部分運轉穩定無恙。

流體介質供給單元：穩壓罐22安裝於支撐架27上，管道除與泵連接的部位外皆採用螺紋口連接，泵與管道的連接根據泵的尺寸選用合適的法蘭進行連接。

連接流體介質供給單元，口環測試單元，洩漏液體收集單元之間的軟管。再次檢查各個閥門(24、30)開度，壓力表(16、21)示數，對轉子部件進行盤車，確保運行無障礙。然後啟動泵25，緩慢開啟閥門24，待流體充滿穩壓罐22和腔體14後，觀察集液量筒3處是否有流體流出。當集液量筒3中有流體流出時，說明整個裝置內部充滿液體並排出全部空氣，調節閥門24並觀察穩壓罐22及腔體14上的第一壓力表16、第二壓力表21，調節管路上的閥門22的開度使得壓力表示數穩定，此時，集液軟管中的流體流動應當平穩。採用秒表計時，並同時記錄量筒3內流體體積，待單位時間後，再次記錄量筒3內流體體積，多次記錄數值，其差值即為單位時間內該口環形式下液體的洩漏量。

實驗完全結束後，關閉第一電機、第二電機，打開閥門30，使穩壓罐14和腔體內的流體流回到儲液罐29內。拆卸前蓋板6，使得轉子部件可以取出。

本說明書實施例所述的內容僅僅是對發明構思的實現形式的列舉，本發明的保護範圍不應當被視為僅限於實施例所陳述的具體形式，本發明的保護範圍也包括本領域技術人員根據本發明構思所能夠想到的等同技術手段。