[实用新型]一种用于粒子图像测速的轴流泵

说明书

技术领域

本实用新型涉及到一种用于粒子图像测速的轴流泵，主要用于轴流泵叶轮和导叶内部流动的速度场测量。 

背景技术

粒子图像测速（Particle Image Velocimetry ，以下简称PIV）技术是近年来从流场显示技术基础上发展起来的一种新型流速测量技术，其基本原理为：激光片光源照射在某流场测量面上，通过相机连续拍摄2张示踪粒子在片光源面上显示的照片，根据示踪粒子在两幅照片上的位移差和时间差求得流场速度方向和大小。由于PIV测量技术既能克服流场单点测量的局限性，又能进行全流场瞬时、非接触测量，因此在旋转机械的内部流动研究中得到广泛应用。 

轴流泵属于低扬程、大流量泵型，主要用于农田排灌，工业热电站输送循环水、城市给排水、船坞升降水位或其它水利工程用水，使用范围十分广泛。目前，传统的PIV测量的轴流泵具有以下特点：(1)为了固定泵轴，需要在叶轮进口前重新设计一副直导叶，导致直导叶后的水迹尾流使叶轮进口的水流不均匀；(2)在直导叶后面加装一透明的圆形转轮室，并在转轮室外面包围一透明的有机玻璃长方体小水箱，结构复杂，增加了加工成本；(3)为了模拟后导叶轮毂，在叶轮轮毂的后面紧跟一根不锈钢管，这与真实的轴流泵结构有所差异。(4)仅是叶轮转轮室制作为透明的结构，试验泵结构与传统的轴流泵结构一样，未发现结构创新。扬州大学硕士学位论文“轴流泵叶轮出口流场的3D-PIV测量”（2005年）、“轴流泵叶轮与导叶内部流场的3D-PIV测量”（2006年）和上海交通大学硕士学位论文“轴流泵内流场的数值模拟与PIV实验研究”（2008年）所用的轴流泵都具有上述特点。 

经检索，在PIV测量的泵方面，江苏大学 “一种用于三维PIV测量的离心泵”（申请号：201010520430）的发明专利申请，两个发明的共同点是都是针对用于PIV测量的泵，但是研究对象分别属于离心泵与轴流泵，离心泵与轴流泵是两种完全不同的叶片泵，无论是使用的场合还是结构形式都相差甚远。已有的发明专利申请侧重保护离心泵PIV的高标定精度，而本专利侧重保护能够提高轴流泵叶轮和导叶有机玻璃外筒寿命，且能够用于叶轮和导叶内部流场粒子图像测速的新型轴流泵结构。 

发明内容

为了实现轴流泵粒子图像测速测量，增强粒子图像测速测量轴流泵的使用寿命，本实用新型提供了一种用于粒子图像测速的新型轴流泵，该泵不仅成本较低，而且结构更加合理、测量精度高。 

一种轴流泵，包括叶轮、导叶轮、透明有机玻璃筒、泵轴、流线型肋板和弯管段。叶轮与泵轴固定，随泵轴一起旋转；透明有机玻璃筒与弯管段之间连接有法兰；叶轮、导叶轮均在透明有机玻璃筒的内部；流线型肋板的一端与导叶轮上的导叶轮轮毂固定连接，流线型肋板另一端与法兰固定连接；导叶轮上的导叶轮轮毂内设有轴承，实现与泵轴的滚动连接，并控制叶轮旋转时的径向位置和跳动。 

上述的透明有机玻璃筒的断面形状采用外方内圆形结构，有机玻璃的折射率接近于水，避免激光直接通过透明有机玻璃筒产生的光折射误差，提高了测量精度。流线型肋板的断面形状是一种流线型翼形，与从导叶流出的水流方向基本一致。 

为了更好达到技术效果，叶轮叶片外缘与透明有机玻璃筒的径向间隙设为0.5mm，当叶轮随轴旋转运行时，叶轮叶片不会因泵轴的微小跳动擦伤有机玻璃，同时0.5mm的间隙对泵的性能影响较小。 

叶轮轮毂与泵轴的轴肩之间连接有轴套，可以通过调节轴套的长度控制叶轮与导叶轮之间的距离，实现轴流泵内叶轮和导叶轮间不同距离时内部流场的测量。 

泵轴轴端端面设有螺钉，螺钉将导水锥固定连接在叶轮轮毂前部，对叶轮进水起到导流作用，并且用来锁定叶轮轮毂的轴向位置。 

本实用新型的有益结果是：提高了轴流泵粒子图像测速（PIV）的测量精度，创新了新型轴流泵的结构，实现了轴流泵内部真实流场采用粒子图像测速，提高了用于粒子图像测速的新型轴流泵的使用寿命，并使得试验用轴流泵的流场更接近于真实产品泵的流场，并可同时观测和测量叶轮和导叶内部真实的流动。 

附图说明

下面结合附图和对本实用新型进一步说明。 

图1是一种用于粒子图像测速的新型轴流泵的装配示意图。 

图2是导叶叶片、导叶轮毂、导叶体法兰及流线型肋板的连接关系示意图。 

图3是图 2中流线型肋板的B-B截面图。 

图4是一种用于粒子图像测速的新型轴流泵的总装图A-A方向示意图。 

图5是一种用于粒子图像测速的新型轴流泵的试验测量原理图。