高速泵喷推进器实质是一种高速轴流泵,主要水力部件为进水导流室,叶轮和出水导叶三部分,水流沿着圆周径向进入导流室,通过叶轮做功产生推力。泵试验台上无法实现推进器真机的圆周径向入流,因此本文的目的即设计一种实验装置既能够推进器进行水力性能的测试,也能考虑进水导流室结构变化带来的影响,同时试验装置要紧凑简便。由于主要结构差别在于导流室,因此本文主要通过泵壳(导流室)的创新设计来完成;泵壳即是轴,密封,轴承的载体,也是叶轮前的过流部件,并且要与实验测试回路相连。本文所采用的方法是采用90度弯管与叶片相结合的新型设计来完成泵壳的设计,经过CFD分析优化的90度弯管能够保证即与实验回路相连又能紧凑布置轴承和密封,直叶片能够保证泵壳出流均匀;同时这种结合的结构还具有加工简单的特性。最终在泵壳结构基础上上,设计完成了其他结构部件;通过结构设计和CFD分析,解决了水下高速推进器在泵试验台上的水力性能测试。
试验装置总体结构为卧式,与真机推进器一样试验装置的水力部件同样由泵壳,叶轮,导叶三部分组成,其他部件主要有转轴,机械密封,滚动轴承,滑动导轴。通过泵体:轴承体、密封函体与叶轮筒体、导流体进行紧凑连接。该设计的泵壳包括弯管、直出叶片、两个导轴承座、一个机封腔、一个轴承体连接环和一个底座。弯管前后是法兰,前法兰与实验回路连接,后法兰与叶轮筒体连接。底座通过螺栓固定在实验台上。弯管出口侧通过直导叶与其中一个导轴承座连接,直导叶可以保证弯管出流即叶轮来流均匀一致,这样即可在直导叶处设置测试点;另一个导轴承座位于机械密封腔前部。安装时,先安装两个导轴承,再装入轴,然后旋转叶轮通过锁紧螺母锁紧在轴上。泵体结构简单且紧凑。叶轮筒体单独设计,好处是当叶轮外径加大时,可以保证其他部件不变,直接加工筒内径即可进行试验。
该试验装置优点:
1.本实验装置可在泵实验台上进行高速轴流泵喷的水力性能试验。此装置结构简化紧凑,部件加工简单。
2.通过泵壳的设计使得实验装置结构简单紧凑,零部件少。能够保证与实验回路相连又能紧凑布置轴承和密封。
3.通过叶轮筒体的设计可实现叶轮外径变化的更换而保证其他部件不动。
4.通过采用90度弯管与叶片相结合的新型设计泵壳,能保证实验装置泵体内叶轮前来流与真机尽可能地一致。
5.通过泵壳的出口直叶片和导流壳的延长设计,可在这两处布置测试点,使得测试结果能过准确的反映出设计性能