阅读说明：本技术 一种实验用可视化的多级混输泵 (Visual multistage mixed transportation pump for experiments ) 是由 罗兴锜 闫思娜 孙帅辉 张乐福 陈森林 冯建军 朱国俊 于 2020-11-30 设计创作，主要内容包括：本发明的公开了一种实验用可视化的多级深海混输泵,包括有机玻璃外壳,有机玻璃外壳,为长方体状中空结构,有机玻璃外壳,两端分别固定设置入口挡板和内侧出口挡板；内侧出口挡板上设置与有机玻璃外壳同轴的出口轴承座,出口轴承座连接出流段,出流段连接外侧出口挡板,外侧出口挡板固定连接有出口连接管；本发明解决现有实验泵可视化结构在高压及高转速工况进行高速摄像,无法清晰地观测泵进出口段以及每一级泵流道内的流场分布的问题。(The invention discloses a visual multistage deep sea mixed transportation pump for experiments, which comprises an organic glass shell, wherein the organic glass shell is of a cuboid hollow structure, and an inlet baffle and an inner side outlet baffle are fixedly arranged at two ends of the organic glass shell respectively; an outlet bearing seat coaxial with the organic glass shell is arranged on the inner side outlet baffle plate, the outlet bearing seat is connected with an outflow section, the outflow section is connected with the outer side outlet baffle plate, and an outlet connecting pipe is fixedly connected with the outer side outlet baffle plate; the invention solves the problem that the existing visual structure of the experimental pump can not clearly observe the flow field distribution in the inlet and outlet sections of the pump and the flow channel of each stage of the pump when high-speed camera shooting is carried out under the working conditions of high pressure and high rotating speed.)

一种实验用可视化的多级混输泵

技术领域

本发明属于流体机械工程设备技术领域，具体涉及一种实验用可视化的多级深海混输泵。

背景技术

泵是用来输送流体的机械，在实际生产生活中，需要输送的介质常常是气液两相混合物，所需扬程较高，现有的多级混输泵是由多个泵级串联组合而成，各级泵的结构相同，流体从泵进口流入，进入首级叶轮，再进入导叶，沿导叶出口流向下一级叶轮，最终从泵出口流出。多级混流泵的压力随着泵级数的增加而增加，为了对叶轮和扩压器进行保护，往往采用厚度为15mm的不锈钢泵壳将泵头泵尾连接起来，当多级混输泵入流含气时，气液两相流工况的压力喘振以及流道中的气囊均会导致泵的压升降低，同时，压力喘振会导致泵的振动以及减少泵的使用年限，流道中的气囊会严重限制泵的产量，影响性能，严重时会导致泵无法正常运行。

现有的实验泵可视化结构是将泵所有的过流部件，包括叶轮、导叶以及外壳，采用有机玻璃制成，仅适用于增压较小泵的可视化技术，但多级混输泵的进口压力及增压能力均较高，有机玻璃材料的强度较低，耐压性能较差，若采用一体化有机玻璃材料制成多级混输泵的外壳，导叶，特别是叶轮这种旋转的过流部件，将无法进行高压高转速工况的实验；同时多级混输泵的叶轮以及导叶的上盖板与泵壳之间存在腔体，流体通过间隙进入腔体内会形成死水区，该区域的流体为气液两相流，而高速摄像通过在泵壳外面给多级泵内流场打光，从而捕捉泵的内流场，这部分的流体流动状态会对叶轮及导叶的流场拍摄产生干扰。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种实验用可视化的多级深海混输泵，解决现有实验泵可视化结构在高压及高转速工况进行高速摄像，无法清晰地观测泵进出口段以及每一级泵流道内的流场分布的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种实验用可视化的多级深海混输泵，包括有机玻璃外壳，有机玻璃外壳为长方体状中空结构，有机玻璃外壳两端分别固定设置入口挡板和内侧出口挡板；

内侧出口挡板上设置与有机玻璃外壳同轴的出口轴承座，出口轴承座连接出流段，出流段连接外侧出口挡板，外侧出口挡板固定连接有出口连接管；

有机玻璃外壳上部靠近入口挡板侧壁开设入口连接管，入口挡板上固定连接轴承箱，轴承箱内设置与有机玻璃外壳同轴的轴承箱旋转轴，有机玻璃外壳内设置旋转泵轴，旋转泵轴连接轴承箱旋转轴，旋转泵轴固定套接若干级旋转叶轮，旋转叶轮配合设置导叶。

本发明的特点还在于，

轴承箱旋转轴远离有机玻璃外壳一端连接扭矩转速仪，扭矩转速仪连接电机；轴承箱旋转轴上依次并列套合甩水环、泵入口机械密封、支架衬套。

入口挡板上设置与有机玻璃外壳同轴的入口轴承座，泵轴一端穿过入口轴承座伸入于有机玻璃外壳内且与轴承箱旋转轴通过联轴器相连接，旋转泵轴的另一端位于出口轴承座内。

入口挡板和内侧出口挡板的四个角开设螺纹孔，螺纹孔内配设拉杆。

导叶叶片上设置盖板，盖板包括上盖板和下盖板，上盖板包括位于上盖板两端的导叶进口端金属盖板、导叶出口端金属盖板，位于导叶进口端金属盖板与导叶出口端金属盖板中间粘接环状导叶有机玻璃盖板，导叶进口端金属盖板和导叶出口端金属盖板为宽度2mm金属材质盖板并与导叶下盖板一体成型。

位于入口挡板和内侧出口挡板之间为入流段，位于入流段与首级泵的有机玻璃外壳之间，入流段与入口挡板之间，末级泵有机玻璃外壳与内侧出口挡板之间均设置O型密封圈。

泵轴位于多级泵入口和出口端均设置弹簧挡圈。

拉杆、入口挡板和内侧出口挡板均采用金属材质。

轴承箱旋转轴通过联轴器连接扭矩转速仪一端的旋转轴，扭矩转速仪另一端的旋转轴通过联轴器连接电机驱动的电机旋转轴。

入口连接管上连接入口泵盖，出口连接管连接出口泵盖。

本发明的有益效果是，本发明一种实验用可视化的多级深海混输泵，具有以下优点：

(1)有机玻璃外壳通过卡接结构连接起来，进口和出口段配有有机玻璃管，采用拉杆结构对其固定，金属材质的叶轮下盖板与叶片为一体，金属材质的导叶下盖板与叶片以及上盖板靠近进出口端的盖板为一体，导叶有机玻璃盖板卡接在导叶进出口端金属盖板之间，这样既保证了泵的运行稳定性又可以实现对导叶内流场的拍摄；

(2)有机玻璃外壳代替金属材质的叶轮和导叶上盖板以及泵外壳，有机玻璃的进出口管代替金属材质的进出口管，便于采用高速摄像技术对泵的进口流态、叶轮流道的流态、导叶流道内的流态以及泵出口的流态进行测试；

(3)有机玻璃外壳的形状为方形，保证拍摄面为平面，避免拍摄时反光及光折射时对拍摄结果造成影响，同时避免了金属材质的过流部件的颜色与流体颜色接近无法加以区分，对叶轮和导叶的流道以及其连接的叶片均采用烤漆技术处理，使过流部件表面的颜色与流体颜色形成反差，便于后续数据处理。

附图说明

图1是本发明一种实验用可视化的多级深海混输泵的结构示意图；

图2是本发明一种实验用可视化的多级深海混输泵的A-A截面示意图；

图3是本发明一种实验用可视化的多级深海混输泵中某一泵级的结构示意图。

图中，1.拉杆，2.入口挡板，3.出流段，4.出口连接管，5.内侧出口挡板，6.入流段，7.轴承箱，8.入口连接管，9.轴承箱旋转轴，10.旋转泵轴，11.联轴器，12.导叶，13.旋转叶轮，14.外侧出口挡板，15.弹簧挡圈，16.支架衬套，17.泵入口机械密封，18.甩水环，19.有机玻璃外壳，20.导叶有机玻璃盖板，21.导叶进口端金属盖板，22.导叶出口端金属盖板。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明提供了一种实验用可视化的多级深海混输泵的结构，如图1所示，包括有机玻璃外壳19，有机玻璃外壳19为长方体状中空结构，有机玻璃外壳19两端分别固定设置入口挡板2和内侧出口挡板5；

内侧出口挡板5上设置与有机玻璃外壳19同轴的出口轴承座，出口轴承座连接出流段3，出流段3连接外侧出口挡板14，外侧出口挡板14固定连接有出口连接管4；

入口挡板2上固定连接轴承箱7，轴承箱7内设置与有机玻璃外壳19同轴的轴承箱旋转轴9，有机玻璃外壳19内设置旋转泵轴10，旋转泵轴10连接轴承箱旋转轴9，轴承箱旋转轴9远离有机玻璃外壳19一端连接扭矩转速仪，扭矩转速仪连接电机；轴承箱旋转轴9上依次并列套合甩水环18、泵入口机械密封17、支架衬套16，有机玻璃外壳19上部靠近入口挡板2侧壁开设入口连接管8，位于入口挡板2和内侧出口挡板5之间为入流段6，入口连接管8上连接入口泵盖，出口连接管4连接出口泵盖，泵轴10连接入流段6和出流段3，如图2所示，入口挡板2上设置与有机玻璃外壳19同轴的入口轴承座，泵轴10一端穿过入口轴承座伸入于有机玻璃外壳19内且与轴承箱旋转轴9通过联轴器11相连接，轴承箱旋转轴9通过联轴器11连接扭矩转速仪一端的旋转轴，扭矩转速仪另一端的旋转轴通过联轴器11连接电机驱动的电机旋转轴。旋转泵轴10的另一端位于出口轴承座内，旋转泵轴10固定套接若干级旋转叶轮13，如图3所示，旋转叶轮13配合设置导叶12。导叶12叶片上设置盖板，盖板包括上盖板和下盖板，上盖板包括位于上盖板两端的导叶进口端金属盖板21、导叶出口端金属盖板22，位于导叶进口端金属盖板21与导叶出口端金属盖板22中间粘接环状导叶有机玻璃盖板20，导叶进口端金属盖板21和导叶出口端金属盖板22为宽度2mm金属材质盖板并与导叶12下盖板一体成型。每一级泵均位于有机玻璃外壳19内部，各级泵的有机玻璃外壳19内壁前半部分套接在叶轮上充当叶轮的上盖板，后半部分套接在导叶盖板外侧，多级泵通过有机玻璃外壳19卡接结构连接起来，首级泵有机玻璃外壳靠近进口段与入流段以卡接的型式连接，另一端与下一级泵的有机玻璃外壳19以卡接的型式连接，末级泵有机玻璃外壳19与出口挡板5卡接。

叶轮13和导叶12的流道以及它们的叶片均采用烤漆技术处理。

入口挡板2和内侧出口挡板5的四个角开设螺纹孔，螺纹孔内配设拉杆1，拉杆1对入口挡板2和出口挡板5进行固定。

位于入流段6与首级泵的有机玻璃外壳19之间，入流段6与入口挡板2之间，末级泵有机玻璃外壳19与内侧出口挡板5之间均设置O型密封圈14，

泵轴10位于多级泵入口和出口端均设置弹簧挡圈15。

拉杆1、入口挡板2和内侧出口挡板5均采用金属材质。

本发明一种实验用可视化的多级深海混输泵的工作过程及原理为:多级泵工作时，液体介质通过入口连接管8穿过入流段6进入到首级叶轮13的轮盖内，在叶轮13的轮盘旋转作用下，液体沿叶轮13的轮盖径向流入导叶12，在导叶12内将液体的动能转化为静压力能，依次经过多级叶轮13和导叶12后由出流段3导出到出口连接管4内。

通过上述方式，本发明一种实验用可视化的多级深海混输泵实现采用高速摄像技术对多级泵的进口流态、叶轮流道的流态、导叶流道内的流态以及多级泵出口的流态进行可视化测试。