用于研究诱导轮轴向距离的可调节实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于研究诱导轮轴向距离的可调节实验装置。轴向移动管Ⅰ、轴向移动管Ⅱ和固定管之间通过凸块与滑槽移动副实现诱导轮和叶轮之间轴向距离的改变，进给装置、推拉杆和弹簧均布置于空腔中，推拉杆穿过弹簧，推拉杆和弹簧两端连接于轴向移动管Ⅰ前端部和进给装置；轴向移动管Ⅰ外凸缘上安装有超声波发生器；固定管外凸缘上安装有超声波位移信号接收器；固定管后端在叶轮进口处安装有压力脉动传感器。本发明专利技术能用于检测调节装置变动的轴向距离，能够实时检测不同轴向距离下的汽蚀变化情况的目的；用于研究诱导轮相对于叶轮的轴向距离对汽蚀效果的影响，同时手动调节轴向距离既不准确又大量增加不必要的拆装工时。

An adjustable experimental device for studying the axial distance of induced wheels

The invention discloses an adjustable experimental device for studying the axial distance of the induced wheel. The axial distance between the guide wheel and the impeller is changed between the axial moving tube I, the axial moving tube II and the fixed tube by the convex and the sliding pair. The feed device, the push-pull rod and the spring are arranged in the cavity. The push-pull rod passes through the spring, and the push-pull rod and the spring are connected to the front end of the axial moving tube I and the feed device. An ultrasonic generator is installed on the outer flange of the axial moving pipe I, an ultrasonic displacement receiver is installed on the outer flange of the fixed pipe, and a pressure pulsation sensor is installed at the inlet of the impeller at the back end of the fixed pipe. The invention can be used to detect the axial distance of the adjusting device, and can detect the cavitation change at different axial distances in real time; it is used to study the influence of the axial distance of the inducer relative to the impeller on the cavitation effect; and the manual adjustment of the axial distance is not accurate and greatly increases the unnecessary disassembly and assembly time.

【技术实现步骤摘要】
用于研究诱导轮轴向距离的可调节实验装置
本专利技术涉及了一种诱导轮实验装置及方法，尤其是涉及了一种用于研究诱导轮轴向距离的可调节实验装置。
技术介绍
随着宇航技术和石化等工业的发展，离心泵已越来越向高速高压和高效化发展。要使泵产生更高的单级扬程，就必须提高转速，转速提高后，就对泵的汽蚀性能提出了更高的要求。目前普遍采用的方法是在离心轮前增添诱导轮以保证泵机组能够具有优越的汽蚀性能。诱导轮属于轴流式叶轮，可以在一定程度的汽蚀状态下工作，其产生的扬程增加了离心轮入口的能量，从而保证离心轮能够无汽蚀地运行。对离心泵而言，诱导轮和叶轮间的轴向距离非常关键。当轴向距离较小时，诱导轮和叶轮间的干涉作用较强，叶轮内的流态可能会产生较大的波动；当轴向距离过大时，整机的轴向尺寸会过长，不紧凑。近年，关于轴向相对位置对各种气力机械性能的影响已通过数值模拟和试验被证实存在。而在传统实验中在研究诱导轮轴向距离时，每次更改轴向距离时需手动调节轴向距离既不准确又大量增加不必要的拆装工时，降低了工作效率反复拆装后还会导致密封性的下降使实验失败。并且传统对于诱导轮汽蚀性能的实验主要运用振动加速度传感器，其受旋转影响较大。
技术实现思路
基于此，本专利技术提出了一种用于研究诱导轮轴向距离的可调节实验装置，使用套管结构、超声波测轴向距离、压力脉动测试和误差补偿与精度调节研究诱导轮相对于叶轮的轴向距离对汽蚀效果影响。本专利技术针对上述问题，采用以下技术方案：一、一种用于研究诱导轮轴向距离的可调节实验装置：包括诱导轮、叶轮和转轴，转轴上固定套装叶轮，还包括轴向移动管Ⅰ、轴向移动管Ⅱ、固定管、进给装置、推拉杆、弹簧、超声波发生器、超声波位移信号接收器、压力脉动传感器、凸块Ⅰ、滑槽Ⅰ、凸块Ⅱ和滑槽Ⅱ；轴向移动管Ⅰ前端通过螺纹套装于诱导轮后端面的螺纹孔中，轴向移动管Ⅰ后端套装在轴向移动管Ⅱ前端中，轴向移动管Ⅱ后端套装在固定管前端中，固定管后端与转轴端部同轴固定连接；轴向移动管Ⅰ外周面的两侧均固定有凸块Ⅰ，轴向移动管Ⅱ内表面的两侧开有与凸块Ⅰ配合安装的滑槽Ⅰ，滑槽Ⅰ沿轴向移动管Ⅱ轴向布置，凸块Ⅰ嵌装于滑槽Ⅰ中使得轴向移动管Ⅰ和轴向移动管Ⅱ之间套接后沿轴线自由移动；轴向移动管Ⅱ外周面的两侧均固定有凸块Ⅱ，固定管内表面的两侧开有与凸块Ⅱ配合安装的滑槽Ⅱ，滑槽Ⅱ沿固定管轴向布置，凸块Ⅱ嵌装于滑槽Ⅰ中使得轴向移动管Ⅱ和固定管之间套接后沿轴线自由移动；使得轴向移动管Ⅰ、轴向移动管Ⅱ和固定管之间通过凸块与滑槽之间的移动副实现诱导轮和叶轮之间轴向距离的改变；进给装置、推拉杆和弹簧均布置于轴向移动管Ⅰ、轴向移动管Ⅱ和固定管套接所形成的空腔中，进给装置被固定于固定管内腔中，弹簧一端焊接固定于轴向移动管Ⅰ前端部(即封闭的前端内端面)，另一端焊接固定于进给装置，此处进给装置只为弹簧起到支撑固定作用；推拉杆穿过弹簧，一端焊接固定于轴向移动管Ⅰ前端部(即封闭的前端内端面)，另一端轴向活动连接到进给装置；轴向移动管Ⅰ前端部设有外凸缘，外凸缘面向后端的台阶面上安装有超声波发生器；固定管后端部设有外凸缘，外凸缘面向前端的台阶面上安装有超声波位移信号接收器；固定管后端在叶轮进口处安装有压力脉动传感器。所述的轴向移动管Ⅰ、轴向移动管Ⅱ和固定管直径依次增大。所述的进给装置通过周围伸出的支臂固定到固定管内壁，使得进给装置和固定管固定连接。所述的进给装置和推拉杆之间形成滑动配合，进给装置驱动推拉杆沿轴向向前推进或向后退回，以到达调节与推拉杆相连的诱导轮轴向位置的目的。主要由轴向移动管Ⅰ、轴向移动管Ⅱ、固定管、进给装置、推拉杆和弹簧组成了轴向距离调节模块。所述的压力脉动传感器采用德国WIKA压力脉动传感器，型号S-10，精度为±0.25％，响应时间小于等于1ms，量程0～0.4MPa。所述的进给装置和推拉杆采用采用型号为XZLNG25绿奈源推杆进给装置，行程范围50mm，进给方式齿条齿轮啮合型，承受载荷9.8N。通过齿轮啮合传动的方式依靠齿轮组旋转方向的改变来调节推拉杆的前进与后退。推拉杆一端有齿条形机构，进给装置中含有齿轮组，推拉杆的齿条与进给装置中的齿轮组啮合。进给装置中的齿轮顺时针旋转将带动与其啮合的推拉杆向前推进，进给装置中的齿轮逆时针旋转将带动与其啮合的推拉杆向后退。二、一种用于研究诱导轮轴向距离的测试方法：包括误差补偿模块、轴向距离调节模块和误差精度调节模块；其中误差补偿模块和误差精度调节模块均为软件计算模块，轴向距离调节模块为机械装置模块。首先，向误差补偿模块输入所需调整后的诱导轮与叶轮之间的轴向距离值，误差补偿模块根据装配间隙和管路距离对输入的理论轴向距离值进行补偿，获得用于调节轴向移动管Ⅰ和固定管的外凸缘之间的理论轴向距离值；接着，补偿后的理论轴向距离值以脉冲信号的形式输入到轴向距离调节模块的进给装置，通过所输入信号不同的幅值控制进给装置使得推拉杆轴向移动进而调节诱导轮和叶轮之间的轴向距离；由于在旋转过程中流体的冲击，轴向移动管Ⅰ会受到一定波动，使用超声波测位移的方法即不影响本身的流场又可实时测定轴向距离并进行反馈。然后，通过超声波发生器和超声波位移信号接收器测得轴向移动管Ⅰ和固定管的外凸缘之间的实际轴向距离值，将实际轴向距离值与补偿后的理论轴向距离值进行比较获得误差精度结果，反馈轴向距离并计入实时汽蚀情况。通过误差精度调节模块对误差精度结果的比较判断方式进行自定义，以达到输出不同精度的实验结果的目的。比较后若误差在百分之五以内时，则认为误差精度满足要求。本专利技术的技术效果在于：本专利技术实现了不用反复拆装实验装置的情况下对诱导轮轴向距离进行了准确的调节；利用超声波测距离的方法实现了实时轴向距离的反馈保证了实时实验数据的可靠性；利用压力脉动检测汽蚀信号可以避免旋转对像振动加速度传感器这类传统传感器的测量影响；通过误差精度调节模块对误差精度进行自主定义，以达到输出不同精度的实验结果的目的。本专利技术能用于检测调节装置变动的轴向距离，能够实时检测不同轴向距离下的汽蚀变化情况的目的；用于研究诱导轮相对于叶轮的轴向距离对汽蚀效果的影响，同时手动调节轴向距离既不准确又大量增加不必要的拆装工时。附图说明图1是实验装置半剖结构图；图2是轴向距离调节装置局部细节图；图3是轴向距离调节装置结构爆炸图；图4是实验装置整体效果图。图5是轴向距离调节与测试方法流程框图；图中：诱导轮1、叶轮2、转轴3、轴向移动管Ⅰ4、轴向移动管Ⅱ5、固定管6、进给装置7、推拉杆8、弹簧9、超声波发生器10、超声波位移信号接收器11、压力脉动传感器12、凸块Ⅰ13、滑槽Ⅰ14、凸块Ⅱ15、滑槽Ⅱ16；误差补偿模块17、轴向距离调节模块18、误差精度调节模块19。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步的说明。如图1和图4所示，本专利技术的诱导轮部分包括诱导轮1、叶轮2和转轴3，转轴3上固定套装叶轮2，诱导轮1的尺寸与轴向移动管Ⅰ4顶部的螺纹相匹配。固定管6的尺寸与转轴3的尺寸大小相匹配。轴向距离调节装置整体的尺寸大小要尽量减小，不能对原流场产生影响。如图1所示，本专利技术具体实施是增设了轴向移动管Ⅰ4、轴向移动管Ⅱ5、固定管6、进给装置7、推拉杆8、弹簧9、超声波发生器10、超声波位移信号接收器11、压力脉动传感器12、凸本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于研究诱导轮轴向距离的可调节实验装置，包括诱导轮(1)、叶轮(2)和转轴(3)，转轴(3)上固定套装叶轮(2)，其特征在于：包括轴向移动管Ⅰ(4)、轴向移动管Ⅱ(5)、固定管(6)、进给装置(7)、推拉杆(8)、弹簧(9)、超声波发生器(10)、超声波位移信号接收器(11)、压力脉动传感器(12)、凸块Ⅰ(13)、滑槽Ⅰ(14)、凸块Ⅱ(15)和滑槽Ⅱ(16)；轴向移动管Ⅰ(4)前端通过螺纹套装于诱导轮(1)后端面的螺纹孔中，轴向移动管Ⅰ(4)后端套装在轴向移动管Ⅱ(5)前端中，轴向移动管Ⅱ(5)后端套装在固定管(6)前端中，固定管(6)后端与转轴(3)端部同轴固定连接；轴向移动管Ⅰ(4)外周面的两侧均固定有凸块Ⅰ(13)，轴向移动管Ⅱ(5)内表面的两侧开有与凸块Ⅰ(13)配合安装的滑槽Ⅰ(14)，滑槽Ⅰ(14)沿轴向移动管Ⅱ(5)轴向布置，凸块Ⅰ(13)嵌装于滑槽Ⅰ(14)中使得轴向移动管Ⅰ(4)和轴向移动管Ⅱ(5)之间套接后沿轴线自由移动；轴向移动管Ⅱ(5)外周面的两侧均固定有凸块Ⅱ(15)，固定管(6)内表面的两侧开有与凸块Ⅱ(15)配合安装的滑槽Ⅱ(16)，滑槽Ⅱ(16)沿固定管(6)轴向布置，凸块Ⅱ(15)嵌装于滑槽Ⅰ(14)中使得轴向移动管Ⅱ(5)和固定管(6)之间套接后沿轴线自由移动；使得轴向移动管Ⅰ(4)、轴向移动管Ⅱ(5)和固定管(6)之间通过凸块与滑槽之间的移动副实现诱导轮(1)和叶轮(2)之间轴向距离的改变；进给装置(7)、推拉杆(8)和弹簧(9)均布置于轴向移动管Ⅰ(4)、轴向移动管Ⅱ(5)和固定管(6)套接所形成的空腔中，进给装置(7)被固定于固定管(6)内腔中，弹簧(9)一端焊接固定于轴向移动管Ⅰ(4)前端部(即封闭的前端内端面)，另一端焊接固定于进给装置(7)，此处进给装置(7)只为弹簧(9)起到支撑固定作用；推拉杆(8)穿过弹簧(9)，一端焊接固定于轴向移动管Ⅰ(4)前端部(即封闭的前端内端面)，另一端轴向活动连接到进给装置(7)；轴向移动管Ⅰ(4)前端部设有外凸缘，外凸缘面向后端的台阶面上安装有超声波发生器(10)；固定管(6)后端部设有外凸缘，外凸缘面向前端的台阶面上安装有超声波位移信号接收器(11)；固定管(6)后端在叶轮(2)进口处安装有压力脉动传感器(12)。...

【技术特征摘要】
1.一种用于研究诱导轮轴向距离的可调节实验装置，包括诱导轮(1)、叶轮(2)和转轴(3)，转轴(3)上固定套装叶轮(2)，其特征在于：包括轴向移动管Ⅰ(4)、轴向移动管Ⅱ(5)、固定管(6)、进给装置(7)、推拉杆(8)、弹簧(9)、超声波发生器(10)、超声波位移信号接收器(11)、压力脉动传感器(12)、凸块Ⅰ(13)、滑槽Ⅰ(14)、凸块Ⅱ(15)和滑槽Ⅱ(16)；轴向移动管Ⅰ(4)前端通过螺纹套装于诱导轮(1)后端面的螺纹孔中，轴向移动管Ⅰ(4)后端套装在轴向移动管Ⅱ(5)前端中，轴向移动管Ⅱ(5)后端套装在固定管(6)前端中，固定管(6)后端与转轴(3)端部同轴固定连接；轴向移动管Ⅰ(4)外周面的两侧均固定有凸块Ⅰ(13)，轴向移动管Ⅱ(5)内表面的两侧开有与凸块Ⅰ(13)配合安装的滑槽Ⅰ(14)，滑槽Ⅰ(14)沿轴向移动管Ⅱ(5)轴向布置，凸块Ⅰ(13)嵌装于滑槽Ⅰ(14)中使得轴向移动管Ⅰ(4)和轴向移动管Ⅱ(5)之间套接后沿轴线自由移动；轴向移动管Ⅱ(5)外周面的两侧均固定有凸块Ⅱ(15)，固定管(6)内表面的两侧开有与凸块Ⅱ(15)配合安装的滑槽Ⅱ(16)，滑槽Ⅱ(16)沿固定管(6)轴向布置，凸块Ⅱ(15)嵌装于滑槽Ⅰ(14)中使得轴向移动管Ⅱ(5)和固定管(6)之间套接后沿轴线自由移动；使得轴向移动管Ⅰ(4)、轴向移动管Ⅱ(5)和固定管(6)之间通过凸块与滑槽之间的移动副实现诱导轮(1)和叶轮(2)之间轴向距离的改变；进给装置(7)、推拉杆(8)和弹簧(9)均布置于轴向移动管Ⅰ(4)、轴向移动管Ⅱ(5)和固定管(6)套接所形成的空腔中，进给装置(7)被固定于固定管(6)内腔中，弹簧(9)一端焊接固定于轴向移动管Ⅰ(4)前端部(即封闭的前端内端面)，另一端焊接固定于进给装置(7)，此处进给装置(7)只为弹簧(9)起到支撑固定作用；推拉杆(8)...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔宝玲，张陈良，皇雅坤，翟璐璐，贾晓奇，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33