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申请/专利权人：江苏大学镇江流体工程装备技术研究院;江苏大学

摘要：本发明提供一种旋流泵空蚀试验装置，包括旋流泵和加固支架，旋流泵包括泵壳、后盖板、进口管和出口管；泵壳包括侧壁和端壁，侧壁与端壁连接形成泵腔，进口管与端壁连接，后盖板与侧壁远离端壁的一端连接，出口管设置于侧壁上，进口管、出口管分别于泵腔连通；加固支架套设于进口管的外侧，加固支架与泵壳的前端连接，进口管的远离泵壳的一端支撑于加固支架上，加固支架具有用于观测的镂空区域；端壁的至少部分区域为第一可视化区域，进口管的至少部分区域为第二可视化区域。本发明通过进口管与泵壳的端壁至少部分采用有机玻璃制备来保证试验装置可视化性，其余部分采用铸铁保证了硬度和耐磨性，进口管外围设有加固支架保证整体的稳定性。

主权项：1.一种旋流泵空蚀试验装置，其特征在于：包括旋流泵和加固支架，所述旋流泵包括泵壳、后盖板、进口管3和出口管8；所述泵壳包括侧壁5和端壁4，所述侧壁5与所述端壁4连接形成泵腔；所述进口管3与所述端壁4连接，所述后盖板与所述侧壁5远离所述端壁4的一端连接，所述出口管8设置于所述侧壁5上，所述进口管3、所述出口管8分别于所述泵腔连通；所述加固支架套设于所述进口管3的外侧，所述加固支架与所述泵壳的前端连接，所述进口管3的远离所述泵壳的一端支撑于所述加固支架上，所述加固支架具有用于观测的镂空区域；所述端壁4的至少部分区域为第一可视化区域，所述进口管3的至少部分区域为第二可视化区域，所述第一可视化区域和所述第二可视化区域的材质为有机玻璃；所述进口管3与所述端壁4间隙配合，所述进口管3和所述端壁4通过粘接方式密封连接。

全文数据：一种旋流泵空蚀试验装置技术领域本发明涉及空蚀试验测试设备技术领域，特别涉及一种旋流泵空蚀试验装置。背景技术空化包含相变、非定常、多维湍流和可压缩等多种复杂流动现象，在流体机械中会引起振动、噪声以及性能下降等问题。泵长时间在气蚀条件下工作时，泵过流部件的某些地方会遭到腐蚀破坏，这是因为汽泡在凝结时金属表面受到高频600～25000Hz的强烈冲击，压力达49MPa，致使金属表面出现麻点以致穿孔，气蚀破坏除机械力作用外还伴有电解、化学腐蚀等多种很复杂的作用。因此，泵等水力机械中的空化空蚀现象一直是国内外的研究热点。旋流泵是一种适用于输送混合介质的无堵塞泵，与一般离心泵相比，旋流泵明显具有以下几个方面的优点：1.结构简单，制造容易，运行平稳；2.叶轮与泵体间无配合间隙；3.抗堵塞性能好，对物料破坏较小。正是由于上述优点，旋流泵越来越受到市场欢迎，适用的场合也越来越广，在化工、制药、污水处理以及造纸等行业起着重要的作用。在国家对节能减排的大力号召下，各个行业都在对已有产品进行效率性能的优化。而在水力机械中，仅仅关注效率是远远不够的，尤其是旋流泵等用在多相流工况下的水力机械，空化一直阻碍产品更新升级的难题，伴随着空化空蚀的产生，不仅过流部件会受到物理损伤，其带来的变工况条件往往会影响泵的无堵塞特性，严重时会危害整个机组的正常运行。而随着实验条件的改善，越来越多学者也开始研究关注多相流泵中的流动机理，因此发明一种适用于旋流泵空化试验的装置具有较大意义。经检索，已公开的专利“一种可视化空泡流气蚀同步试验装置”申请号201710261777.7，其主要是针对柴油发动机中喷嘴内部空化和喷嘴内部的空蚀问题。而已公开的专利“一种空化空蚀关系测量的可视化试验装置”申请号：201610190058.6，其装置能够在试验段诱导空化产生，并且能够在试验段较好的观测到空泡群产生，但是该装置并不能有效的适用于所有水力机械，如旋流泵。旋流泵因其结构特殊导致流场异与一般离心泵，故需要更为特配的装置来观测其空化空蚀的演化过程，从而研究其气蚀特性。发明内容为解决上述至少一个技术问题，本发明公开了一种旋流泵空蚀试验装置，包括旋流泵和加固支架，所述旋流泵包括泵壳、后盖板、进口管和出口管；所述泵壳包括侧壁和端壁，所述侧壁与所述端壁连接形成泵腔，所述进口管与所述端壁连接，所述后盖板与所述侧壁远离所述端壁的一端连接，所述出口管设置于所述侧壁上，所述进口管、所述出口管分别于所述泵腔连通；所述加固支架套设于所述进口管的外侧，所述加固支架与所述泵壳的前端连接，所述进口管的远离所述泵壳的一端支撑于所述加固支架上，所述加固支架具有用于观测的镂空区域；所述端壁的至少部分区域为第一可视化区域，所述进口管的至少部分区域为第二可视化区域。进一步地，所述第一可视化区域和所述第二可视化区域的材质为有机玻璃也称为聚甲基丙烯酸甲酯。进一步地，所述第一可视化区域和所述第二可视化区域进行抛光处理，用于减少折射。所述进口管和所述端壁全部区域的材质均为有机玻璃。进一步地，所述进口管与所述端壁间隙配合，所述进口管和所述端壁通过粘接方式密封连接。进一步地，所述加固支架包括法兰盘、连接环和多个肋板，所述法兰盘和所述连接环间隔预设距离，多个所述肋板位于所述法兰盘与所述连接环之间，所述肋板的一端与所述法兰盘相连，所述肋板的另一端与所述连接环相连，多个肋板沿所述连接环的周向间隔设置；所述连接环与所述端壁通过连接件可拆卸连接。进一步地，多个所述肋板之间形成有多个所述镂空区域，所述镂空区域便于安装高频相机和试验拍摄，避免高频相机与所述旋流泵接触而产生的震动。进一步地，所述进口管为圆管，所述进口管的长度为所述进口管直径的10-15倍。进一步地，所述旋流泵还包括叶轮，所述叶轮位于所述泵腔内；所述试验装置还包括电机，所述电机的输出轴一端位于所述泵腔内，所述叶轮通过连接件固定于所述输出轴上，所述输出轴能够带动所述叶轮旋转运动。具体的，通过叶轮螺母等连接件。进一步地，所述侧壁和所述后盖板的材质为铸铁。进一步地，所述试验装置还包括进口测压管，所述进口管远离所述端壁的一端通过所述法兰盘与所述进口测压管连通。进一步地，所述试验装置还包括出口测压管，所述出口测压管与所述出口管连通，所述出口测压管上还设有出口阀门。采用上述技术方案，本发明所述的试验装置具有如下有益效果：1本发明试验装置根据旋流泵的空化试验特点而专门设计，旋流泵用于抽送复杂介质，一旦发生空化将会比清水泵工作时伴随更加剧烈的震动，因此，在进口管外围设计了加固支架来确保系统的稳定性，该装置能够有效的消除试验时系统附加振动力，减小振动幅值，维持装置连接处的可靠性，此外，加固支架能保护有机玻璃部分在装置安装存放过程中减少刮擦磕碰，提高装置安全系数。2本发明试验装置，除了能够达到旋流泵空化试验中的可视化要求，该装置还能够减小了装配难度，提高在运输和存放中安全系数，装置本身的选材能够保证在长期的旋流泵试验中保证其使用寿命。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为旋流泵空蚀试验装置的结构示意图；图2为旋流泵空蚀试验装置的部分三维示意图。以下对附图作补充说明：1.进口测压管，2.肋板，3.进口管，4.端壁，5.侧壁，6.叶轮，7.螺栓，8.出口管，9.出口测压管，10.出口阀门，11.电机，12.螺钉。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。结合图1和图2所示，一种旋流泵空蚀试验装置，包括旋流泵和加固支架，所述旋流泵包括泵壳、后盖板、进口管3和出口管8；所述泵壳包括侧壁5和端壁4，所述侧壁5与所述端壁4连接形成泵腔，所述进口管3与所述端壁4连接，所述后盖板与所述侧壁5远离所述端壁4的一端连接，所述出口管8设置于所述侧壁5上，所述进口管3、所述出口管8分别于所述泵腔连通；所述加固支架套设于所述进口管3的外侧，所述加固支架与所述泵壳的前端连接，所述进口管3的远离所述泵壳的一端支撑于所述加固支架上，所述加固支架具有用于观测的镂空区域；所述端壁4的至少部分区域为第一可视化区域，所述进口管3的至少部分区域为第二可视化区域。具体的，所述后盖板与所述侧壁5远离所述端壁4的一端通过多个螺栓7连接。在一些实施例中，所述第一可视化区域和所述第二可视化区域的材质为有机玻璃也称为聚甲基丙烯酸甲酯。在一些实施例中，所述第一可视化区域和所述第二可视化区域进行抛光处理，用于减少折射。此外，还能够增加拍摄清晰度。所述第一可视化区域和所述第二可视化区域根据所述旋流泵内部流动特点，选择在磨损较轻的位置处，且该位置能够完整观测出空化衍生过程，同时能保证在长期工作后可视化窗口依旧清晰。该装置不同于普通的可视化试验装置，其根据旋流泵的流动特性以及空化特性选择在部分区域使用可视化材料有机玻璃，这样能够在保证观测实验的可行性同时，最大限度的提升整个装置的硬度，避免长期泵送固体颗粒对泵壳等过流部件造成的磨损。在一些实施例中，所述进口管3和所述端壁4全部区域的材质均为有机玻璃。在一些实施例中，所述进口管3与所述端壁4间隙配合，所述进口管3和所述端壁4通过粘接方式密封连接。具体的，如有机玻璃胶水。所述加固支架包括法兰盘、连接环和多个肋板2，所述法兰盘和所述连接环间隔预设距离，多个所述肋板2位于所述法兰盘与所述连接环之间，所述肋板2的一端与所述法兰盘相连，所述肋板2的另一端与所述连接环相连，多个肋板2沿所述连接环的周向间隔设置；在一些实施例中，所述连接环与所述端壁4通过连接件可拆卸连接。具体的，所述连接环通过多个螺钉12与所述端壁4连接。在一些实施例中，多个所述肋板2之间形成有多个所述镂空区域，所述镂空区域便于安装高频相机和试验拍摄，避免高频相机与所述旋流泵接触而产生的震动。多个所述肋板2能够在安装或存放时减少所述进口管3的管壁的刮擦，便于重复安装和试验等试验测量设备。具体的，所述肋板2的数量为三个。在一些实施例中，所述进口管3和所述端壁4粘接连接，配合所述加固支架的支撑作用，能够在所述旋流泵运行时，消除所述进口管3上存在的水力激振力和系统振动附加力，使得进口管3的所述第二可视化区域不易被震裂，且可减小所述进口管3振动幅值。尤其是，在输送颗粒以及发生气蚀时，会伴随明显的震动，加固的肋板2能够有效的保持整个装置在试验时的稳定，有利于提高试验拍摄效果。在一些实施例中，所述进口管3为圆管，所述进口管3的长度为所述进口管3直径的10-15倍。在一些实施例中，所述旋流泵还包括叶轮6，所述叶轮6位于所述泵腔内；所述试验装置还包括电机11，所述电机11的输出轴一端位于所述泵腔内，所述叶轮6通过连接件固定于所述输出轴上，所述输出轴能够带动所述叶轮6旋转运动。具体的，通过叶轮6螺母等连接件。当进行气蚀试验时，可通过所述进口管3和所述端壁4观测其空化演化过程，所述加固支架的所述镂空区域可以安装高频相机进行试验拍摄，且便于保证试验及拍摄的稳定进行。在一些实施例中，所述侧壁5和所述后盖板的材质为铸铁。采用铸铁制造，减少成本，增加使用频率和寿命。在一些实施例中，所述试验装置还包括进口测压管1，所述进口管3远离所述端壁4的一端通过所述法兰盘与所述进口测压管1连通。在一些实施例中，所述试验装置还包括出口测压管9，所述出口测压管9与所述出口管8连通，所述出口测压管9上还设有出口阀门10。本发明试验装置根据旋流泵的空化试验特点而专门设计，旋流泵用于抽送复杂介质，一旦发生空化将会比清水泵工作时伴随更加剧烈的震动，因此，在进口管外围设计了加固支架来确保系统的稳定性，该装置能够有效的消除试验时系统附加振动力，减小振动幅值，维持装置连接处的可靠性，此外，加固支架能保护有机玻璃部分在装置安装存放过程中减少刮擦磕碰，提高装置安全系数。本发明试验装置，除了能够达到旋流泵空化试验中的可视化要求，该装置还能够减小了装配难度，提高在运输和存放中安全系数，装置本身的选材能够保证在长期的旋流泵试验中保证其使用寿命。本发明试验装置可用于旋流式无堵塞泵的空化空蚀可视化试验，也可用于观测泵内含有长纤维如稻草、塑料、绳子、固体颗粒如木块、塑料块等介质的输送，研究其固相运动规律，应用广泛，运行平稳，其可靠性、安全性、寿命等均优于其他类似装置。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种旋流泵空蚀试验装置，其特征在于：包括旋流泵和加固支架，所述旋流泵包括泵壳、后盖板、进口管3和出口管8；所述泵壳包括侧壁5和端壁4，所述侧壁5与所述端壁4连接形成泵腔，所述进口管3与所述端壁4连接，所述后盖板与所述侧壁5远离所述端壁4的一端连接，所述出口管8设置于所述侧壁5上，所述进口管3、所述出口管8分别于所述泵腔连通；所述加固支架套设于所述进口管3的外侧，所述加固支架与所述泵壳的前端连接，所述进口管3的远离所述泵壳的一端支撑于所述加固支架上，所述加固支架具有用于观测的镂空区域；所述端壁4的至少部分区域为第一可视化区域，所述进口管3的至少部分区域为第二可视化区域。2.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述第一可视化区域和所述第二可视化区域的材质为有机玻璃。3.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述进口管3和所述端壁4全部区域的材质均为有机玻璃。4.根据权利要求1所述的试验装置，其特征在于：所述进口管3与所述端壁4间隙配合，所述进口管3和所述端壁4通过粘接方式密封连接。5.根据权利要求1-4任意一项所述的试验装置，其特征在于：所述加固支架包括法兰盘、连接环和多个肋板2，所述法兰盘和所述连接环间隔预设距离，多个所述肋板2位于所述法兰盘与所述连接环之间，所述肋板2的一端与所述法兰盘相连，所述肋板2的另一端与所述连接环相连，多个肋板2沿所述连接环的周向间隔设置；所述连接环与所述端壁4通过连接件可拆卸连接。6.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于：多个所述肋板2之间形成有多个所述镂空区域，所述镂空区域便于安装高频相机和试验拍摄。7.根据权利要求1-4任意一项所述的试验装置，其特征在于：所述进口管3为圆管，所述进口管3的长度为所述进口管3直径的10-15倍。8.根据权利要求1-4任意一项所述的试验装置，其特征在于：所述旋流泵还包括叶轮6，所述叶轮6位于所述泵腔内；所述试验装置还包括电机11，所述电机11的输出轴一端位于所述泵腔内，所述叶轮6通过连接件固定于所述输出轴上，所述输出轴能够带动所述叶轮6旋转运动。9.根据权利要求1-4任意一项所述的试验装置，其特征在于：所述侧壁5和所述后盖板的材质为铸铁。10.根据权利要求5所述的试验装置，其特征在于：所述试验装置还包括进口测压管1，所述进口管3远离所述端壁4的一端通过所述法兰盘与所述进口测压管1连通；所述试验装置还包括出口测压管9，所述出口测压管9与所述出口管8连通，所述出口测压管9上还设有出口阀门10。

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