[发明专利]水泵水力模型试验装置

说明书

技术领域：本发明涉及水泵水力模型试验装置结构。 

背景技术：水力模型试验为在模型中重演（或预演）与原型相似的水流现象以观测分析研究水流运动规律的手段，当原型水流由于各种原因不能直接进行量测，普遍的理论模式和简单概化的实验又不能反映复杂的水流情况时，就须制作专门的模型，进行试验，19世纪末开始了近代的有科学依据的模型试验，20世纪得到长足的发展和广泛的应用。水力模型试验所有试验项目须在同一个试验台上和同一个模型装置上进行，目前水泵装置试验一般要求为效率试验、汽蚀试验、飞逸特性试验、压力脉动试验和力特性试验。水泵的全特性是基于外特性理论计算水泵站过渡过程不可缺少的原始资料之一，水泵全特性曲线是进行泵供水系统水力过渡过程分析、安全保护措施研究和泵供水系统优化设计的重要技术依据，水泵全特性试验条件十分复杂，获取难度大，现有资料非常有限。 

发明内容：本发明的目的是提供测试水力模型效率试验、汽蚀试验、压力脉动试验、全特性试验及力特性试验的试验装置，以测试水泵水力模型的各项水力性能。 

本发明的技术方案为： 

水泵水力模型试验装置：试验装置为卧式，由进水段（1）、泵体（2）、叶轮（3）、叶轮螺母（4）球轴承（5）、导叶（6）、叶轮罩 （7）、泵轴（8）、机械密封（9）、双列向心推力球轴承（10）、轴承悬架（11）、轴承支架（12）、径向悬臂测力装置（13）和轴向测力环（14）组成，泵体（2）为环形压水室结构，叶轮罩（7）位于泵体（2）环形压水室入口，叶轮罩（7）被进水段（1）压紧固定，叶轮（3）安装在泵轴（8）的一端并且用叶轮螺母（4）锁紧，叶轮（3）位于叶轮罩内（7），叶轮（3）后部泵轴（8）上依次套装固定球轴承（5）以及径向测力装置（13），导叶（6）紧靠叶轮（3）出口，作为叶轮（3）与泵体（2）环形压水室间的过渡装置，泵轴（8）中段布置机械密封圈（9），轴承悬架（11）与泵体（2）连接，轴承悬架（11）由泵轴（8）另一端的轴承支架（12）支撑，对应轴承支架（12）支撑位置的轴承悬架（11）内设置双列向心推力球轴承（10），轴承两侧布置轴向测力环（14）以测试轴向力。 

本装置的工作原理为： 

水泵水力模型试验装置，泵轴（8）的一侧通过扭矩仪与电机轴相连，测量电机传递到泵轴上的扭矩和轴的转速。叶轮（3）安装在泵轴的另一侧，随着泵轴（8）旋转。水经进水段（1）进入泵体，经由叶轮（3）旋转后加速升压，并流经导叶、泵体的环形压水室后流出。在叶轮和导叶之间，考虑由于液体的动静干涉作用，压力的脉动较大，故设置压力脉动测点；另外一个压力脉动测点设置在泵体的环形压水室上，提供测量压力脉动的连接接口。叶轮（3）后侧泵轴上安装球轴承（5），其采用悬臂梁金属弹性材料结构元件的径向悬臂测力装置（13）支撑，其弯曲微变形与径向力成正比，测量水流过叶轮对转子产生的径向力。泵轴（8） 中段布置机械密封（9），主要由动环（随泵轴一起旋转）、静环（固定在导叶上）、压紧弹簧和密封胶圈等组成。动环光洁的端面靠弹簧和水的压力紧密贴合在静环光洁端面上而形成径向密封，同时由密封胶圈完成轴向密封。轴承悬架（11）与泵体（2）连接，并靠泵轴（8）另一端的轴承支架（12）支撑，对应轴承支架（12）支撑位置的轴承悬架（11）内设置双列向心推力球轴承(10)，在轴承两侧布置轴向测力环(14),叶轮（2）工作时产生的轴向力通过泵轴（8）传递给轴向测力环(14)，根据轴向测力环(14)受力后的变形测轴向力。 

本发明的技术优点是： 

1.试验表明通常采用两个背对背推力轴承载荷太大，对心效果差，轴承温升过高，不利于测力环系统工作。本发明采用了双列向心推力球轴承承载转子的轴向力，轴系运转较为平稳。 

2.在双列向心推力球轴承两侧布置测力环，在测力环外表面180度方向粘贴并封装T形应变片，组成测力桥，以测试因叶轮升压作用而产生的轴向水推力，如图2所示。 

3.为了轴系的可靠运转，本发明叶轮后侧泵轴上安装球轴承，其采用悬臂梁金属弹性材料结构元件径向悬臂测力装置支撑，在悬臂梁内、外壁面，各粘贴两只平行应变片，形成全桥测量电路，分别测量互相垂直两个方向力，如图3所示。 

4.进口段采用有机玻璃材料，便于观察叶轮内水的流态，采用频闪仪等设备即可观察液体的流动状态及初生汽蚀时的现象。 

附图说明：

图1为本发明测试装置结构示意图 

图2轴向力测试装置示意图 

图3为径向力测试装置示意图 

图4为表1 

具体实施方式：