一种混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置的制作方法

本发明涉及模型试验，特别是一种混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置。

背景技术：

1、水轮机顶盖是水轮机核心部件，构成流道结构，承载导叶及传动操纵机构，传递水流压力，当水流流动时，会在顶盖与转轮的间隙处形成低压区，当压力低于流体的饱和蒸气压时，会发生汽化并形成气泡。在随后的流体运动过程中，这些气泡随着流体流向高压区时迅速溃灭，溃灭瞬间会产生极大的局部冲击力和高温，这种反复的空泡形成与溃灭过程会对顶盖内表面尤其是间隙上方的区域造成严重的物理破坏，表现为材料的剥蚀、疲劳损伤甚至结构破裂。顶盖空蚀不仅会降低设备的工作效率，加速零部件的磨损和损坏，还会伴随有噪声和振动问题，影响整个系统的稳定性和安全性。

2、现有的旋转圆盘空蚀模拟装置一般是在转盘上安装试件，并在转盘上开扰流孔，用于模拟水轮机转轮进而测试出材料的抗空蚀性能，但模拟顶盖空蚀的很少，并且该装置不能很好的模拟出水轮机的运行工况。

技术实现思路

1、鉴于上述现有技术中存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明所要解决的问题在于试验装置不能很好的模拟出水轮机的运行工况。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置，其包括，转盘，包括驱动装置、转盘轴、端盖、试件，所述转盘轴设置于所述转盘中部，所述驱动装置设置于所述转盘上端，与所述转盘轴相连接，所述端盖设置于所述转盘轴的侧壁，所述试件设置于所述端盖下端，沿所述端盖的圆周均匀分布；流体单元，包括进水管路、出水管路、蓄水箱、转盘室、循环冷却机、循环泵，所述进水管路由所述蓄水箱连接至所述转盘室，所述出水管路由所述转盘室连接至所述蓄水箱，所述转盘设置于所述转盘室内，所述循环冷却机设置于所述出水管路上，所述循环泵设置于所述进水管路上；连接单元，包括接端，接头，所述接端设置于所述端盖上，所述接头设置于所述试件下端。

4、作为本发明所述混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述转盘下表面设置有叶片。

5、作为本发明所述混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述进水管路上设置有进水阀门；所述出水管路上设置有出水阀门；所述转盘室设置有进水口、出水口，所述进水口对称设置于所述转盘室的侧壁；所述出水口设置于所述转盘室下表面的中心处。

6、作为本发明所述混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述端盖的周向也均布有所述出水口。

7、作为本发明所述混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述接端包括筒体、转筒、卡接件、脱开盘，所述筒体设置于所述端盖内，所述转筒与所述筒体内壁转动配合，所述卡接件设置于所述筒体侧壁，所述脱开盘设置于所述筒体端部。

8、作为本发明所述混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述筒体设置有通道、扭簧槽、侧槽、端槽、限位柱，所述通道设置于所述筒体中部，所述扭簧槽设置于所述筒体端部，所述侧槽设置于所述通道侧壁，所述端槽设置于所述筒体的端部，且连通所述侧槽；所述侧槽分为横槽、竖槽，所述横槽周向设置于所述通道侧壁，所述竖槽轴向设置于所述通道侧壁，所述竖槽连通所述横槽及所述端槽。

9、作为本发明所述混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述转筒设置有螺旋槽、直槽，所述螺旋槽设置于所述转筒的内壁，所述直槽设置于所述转筒的外壁。

10、作为本发明所述混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述卡接件包括底座、移动端、第一扭簧，所述底座的端部与所述横槽的端部滑动配合，所述移动端设置于所述底座上，所述第一扭簧设置于所述底座与所述横槽的端面之间；所述底座设置有孔洞、弹簧槽，所述孔洞设置于所述底座的端面上，所述弹簧槽设置于所述孔洞的外侧；所述移动端设置有连杆、弹簧、凸块，所述连杆设置于所述移动端的一端，与所述孔洞滑动配合，所述弹簧设置于所述弹簧槽与所述移动端端面之间，所述凸块设置于所述移动端的侧壁，与所述直槽滑动配合。

11、作为本发明所述混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述脱开盘设置有挡板、第二扭簧、插块、操作槽，所述挡板设置于所述脱开盘端部，与所述扭簧槽滑动配合，所述第二扭簧设置于所述挡板与所述扭簧槽端面之间，所述插块设置于所述脱开盘的端部，且位于所述端槽内，所述操作槽设置于所述脱开盘端面上；所述插块的下端设置有斜。

12、作为本发明所述混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置的一种优选方案，其中：所述接头设置有限位槽、凸起，所述限位槽设置于所述接头中部，所述凸起设置于所述接头外壁，与所述螺旋槽滑动配合。

13、本发明有益效果为：本发明的混流式水轮机顶盖空蚀试验装置，在转盘上安装翼型的叶片，能够很好的模拟实际水轮机叶片产生的翼型扰流，即能够很好的模拟出水轮机运行时的工况；在本发明中，进水管与出水管各有一个阀门，通过调整阀门模拟出真机的流量，通过调整循环泵的参数模拟出真机的压力；此外，通过本发明所设计的试验装置可以更好的研究端盖与转轮之间的间隙值和运行时间与顶盖空蚀程度之间的关系及不同抗空蚀材料的性能；并且本发明中的试件与端盖之间通过连接单元连接，可以很方便的实现试件与端盖的拆卸与安装，且能够保证试件在试验过程中能够保持固定与稳定。

技术特征：

1.一种混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置，其特征在于：包括，

2.如权利要求1所述的混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置，其特征在于：所述转盘（100）下表面设置有叶片（105）。

3.如权利要求2所述的混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置，其特征在于：所述进水管路（201）上设置有进水阀门（201a）；

4.如权利要求3所述的混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置，其特征在于：所述端盖（103）的周向也均布有所述出水口（204b）。

5.如权利要求4所述的混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置，其特征在于：所述接端（301）包括筒体（303）、转筒（304）、卡接件（305）、脱开盘（306），所述筒体（303）设置于所述端盖（103）内，所述转筒（304）与所述筒体（303）内壁转动配合，所述卡接件（305）设置于所述筒体（303）侧壁，所述脱开盘（306）设置于所述筒体（303）端部。

6.如权利要求5所述的混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置，其特征在于：所述筒体（303）设置有通道（303a）、扭簧槽（303b）、侧槽（303c）、端槽（303d）、限位柱（303e），所述通道（303a）设置于所述筒体（303）中部，所述扭簧槽（303b）设置于所述筒体（303）端部，所述侧槽（303c）设置于所述通道（303a）侧壁，所述端槽（303d）设置于所述筒体（303）的端部，且连通所述侧槽（303c）；

7.如权利要求6所述的混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置，其特征在于：所述转筒（304）设置有螺旋槽（304a）、直槽（304b），所述螺旋槽（304a）设置于所述转筒（304）的内壁，所述直槽（304b）设置于所述转筒（304）的外壁。

8.如权利要求7所述的混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置，其特征在于：所述卡接件（305）包括底座（305a）、移动端（305b）、第一扭簧（305c），所述底座（305a）的端部与所述横槽（303f）的端部滑动配合，所述移动端（305b）设置于所述底座（305a）上，所述第一扭簧（305c）设置于所述底座（305a）与所述横槽（303f）的端面之间；

9.如权利要求8所述的混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置，其特征在于：所述脱开盘（306）设置有挡板（306a）、第二扭簧（306b）、插块（306c）、操作槽（306d），所述挡板（306a）设置于所述脱开盘（306）端部，与所述扭簧槽（303b）滑动配合，所述第二扭簧（306b）设置于所述挡板（306a）与所述扭簧槽（303b）端面之间，所述插块（306c）设置于所述脱开盘（306）的端部，且位于所述端槽（303d）内，所述操作槽（306d）设置于所述脱开盘（306）端面上；

10.如权利要求9所述的混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置，其特征在于：所述接头（302）设置有限位槽（302a）、凸起（302b），所述限位槽（302a）设置于所述接头（302）中部，所述凸起（302b）设置于所述接头（302）外壁，与所述螺旋槽（304a）滑动配合。

技术总结本发明涉及模型试验技术领域，特别是一种混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置，混流式水轮机顶盖空蚀模拟试验装置包括转盘、流体单元和连接单元。转盘包括驱动装置、转盘轴、端盖、试件；流体单元包括进水管路、出水管路、蓄水箱、转盘室和循环冷却机；连接单元包括接端和接头。本发明在转盘上安装翼型的叶片，能够模拟出水轮机运行时的工况；通过调整阀门模拟出真机的流量，通过调整循环泵的参数模拟出真机的压力，此外本发明可以更好的研究端盖与转轮之间的间隙值和运行时间与顶盖空蚀程度之间的关系及不同抗空蚀材料的性能；并且试件与端盖之间通过连接单元连接，便于试件与端盖的拆卸与安装，保证试件在试验过程中保持固定与稳定。技术研发人员：陈伟东,成传诗,徐宁,徐柳铭,杨小龙,宫海鹏,王永业,刘鸿举受保护的技术使用者：中国长江电力股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27