Способ определения входного импеданса лопастного насоса и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК F04B51/00 

Изобретение относится, к машиностроительной гидравлике и может быть использовано при определении динамических характеристик, в частности импеданса различных гидравлических устройств, например лопастных насосов.

Цель изобретения - повышение производительности испытаний путем сок- .ращения времени на обработку результатов измерений.

На фиг.1 представлена схема устройства для осуществления способа определения входного импеданса лопастного насоса; на фиг. 2 - схема входной магистрали с узлами подключения пульсаторов;|на фиг, 3 - схема регистрации сигналов датчика давления.

Способ определения входного импеданса лопастного насоса заключается в том, что создают в одном из сечений входной магистрали на входе в насос гармонические пульсации расхода с заданной частотой и устанавливают требуемый режим работы насоса, измеряют и регистрируют пульсации давления и расхода, после обработки которых определяют входной импеданс, при этом дополнительно создают гармонические пульсации расхода в другом сечении входной магистрали насоса с той же частотой, после выхода насоса на режим изменяют амплитуду пульсаций расхода в одном сечении входной магистрали, а в другом сечении изменяют фазу пульсаций до момента получения нулевой амплитуды пульсаций давления в более удаленном от насоса сечении, после чего измеряют

отношение амплитуд пульсаций расхода и сдвиг фаз между пульсациями, а значение входного импеданса определяют согласно следующего выражения:

(О

7 -IR + iWI)

Ј. k™,.

1 + Јг е Ч А,

где Z - входной импеданс насоса,

с/см;

R, т - коэффициенты гидравлического и инерционного сопротивлений участка входной магистрали насоса- между сечениями с источниками пульсаций расхода, с/см;

Ш - угловая скорость вращения привода источников пульсаций расхода (и; 2Й) ; Ai

д- отношение амплитуд пульса- 1 ций расхода в ближнем к

насосу и удаленном сечениях соответственно;

i t/ - сдвиг по фазе пульсаций рас- хода в двух сечениях.

Устройство для осуществления способа содержит входную и напорную магистрали 1 и 2, подключенные соответственно к входу 3 и выходу А испытуе- мого насоса 5, поршневой пульсатор 6 с приводом 7, установленный во входной магистрали 1 на входе З в насос 5 датчик 8 давления, при этом устройство снабжено вторым пульсатором 9,узлом 10 регулирования хода поршня пульсатора и узлом 11 регулирования сдвига фаз пульсаций расхода пульсаторов Б и 9, второй пульсатор 9 установлен перед первым по входу пото5

ка пульсатором 6 и связан с подключенным к нему датчиком 8 давления, а также через узел 10 регулирования хода поршня - с приводом 7, одновременно подключенным с помощью узла 11 регулирования сдвига фаз к первому пульсатору 6, причем узел 10 регулирования хода поршня пульсатора 9 выполнен в виде платформы 12 с возможностью ее горизонтального перемещения относительно неподвижного основания 13 с установленными в ее стойках 14 и 15 двумя полумуфтами 16 и 17, связанными между собой перемычкой 18, расположенной под углом к оси вращения (не показано) полумуфт 16 и 17, а также посредством самоустанавливающегося подшипника 19, взаимодействующего с перемычкой 18, с вторым пульсатором 9, при этом одна из полумуфт 17 с помощью двух валов 20 и 21, связанных галицевой муфтой 22, подключена к приводу 7, узел 11 регулирования сдвига фаз пульсаций расхода выполнен в виде водила 23, опирающегося на резьбовую муфту 24, связанную одним валом 25 с приводом 7, а другим валом 26 - с пульсатором 6 на входе 3 в насос 5 с возможностью горизонтального перемещения водила 23 относительно неподвижного основания 27 совместно с муфтой 24 о Конструктивно подключение пульсаторов 6 и 9 к входной магистрали 1 выполняют с помощью коллекторов 28 и 29 соответственно. Датчик 8 давления подключен к пульсатору 9 через коллектор 29 и связан через фильтр 30 с вторичным прибором в виде вольтметра 31. Узел 10 регулирования хода поршня и узел 11 регулирования сдвига фаз для отсчета перемещений имеют реперные линейки 32 и 33, установленные на неподвижных основаниях 13 и 27 соответственно, а само перемещение узлов 10 и 11 осуществляют с помощью приводов в виде штурвалов 34 и 35 посредством передач винт-гайка соответственно.

В узле 11 регулирования сдвига фаз винтовая резьба на валах 25 и 26, а также муфте 24 выполнена таким образом, что тангенс угла подъема резьбы больше угла трения,благодаря чему при осевых перемещениях муфты 24 будет происходить прокручивание валов 25 и 26, ас целью полу

608006

чения большего проворачивания валов 25 и 26 при меньшем осевом смещении - муфты 24 направления резьб на валах 25 и 26 и на соответствующих участках (не показано) муфты 24 выполнены противоположными.

Устройство для осуществления способа работает следующим образом,

10 После заполнения входной магистрали 1 устройства рабочей жидкостью включают испытуемый насос 5, после выведения которого на заданный режим работы по давлению во входной

)5 мавистрали 1 и расходу в напорной магистрали 2 на выходе 4 насоса 5, включают привод 7 и посредством валов 20,21 и 25,26 с помощью муфт 22 и 24 приводят в движение пульсаторы

20 9 и 6 соответственно, а затем начинают с помощью узла 10 регулирования хода поршня изменять амплитуду пульсаций расхода, получаемых при работе пульсатора 9, а на входе 3 насоса

25 5 изменяют фазу пульсации расхода

с помопфю узла 11 регулирования сдвига фаз, связанного с установленным здесь пульсатором 6. Предпочтительнее первоначально вести изменение

30 фазы пульсаций расхода, создаваемых обоими пульсаторами 6 и 9. Для этого вращают штурвал 35 и перемещают посредством пары винт-гайка 37 водило 23 вместе с резьбовой муфтой 24. В зависимости от направления смещения муфты 24 будет происходить и разворот валов 25 и 26 относительно среднего положения на угол + ц или -ц, что фиксируется с помощью линейки 33, установленной на неподвижном основании 27. Направление вращения пары 37 винт-гайка осуществляют в ту или другую сторону так, чтобы обеспечить минимум показаний на вто45 ричном приборе в виде вольтметра 31, преобразующего сигнал, поступающий после фильтра 30 с датчика 8 давления. Затем с помощью узла 10 регулирования хода поршня изменяют ампли50 ТУДУ пульсаций расхода пульсатора, 9. Для этого вращают штурвал и с помощью передачи винт-гайка 36 смещают платформу 12 в ту или другую сторону вместе со стойками 14 и 15 и враге щающимися полумуфтами 16 и 17 и пере- мычкой 18, которая свободно перемещаясь внутри самоустанавливающего подшипника 19, благодаря своей установке под углом к оси вращения полу35

40

муфт 16 и 17, и при условии, что пульсатор 9 совершает перемещение только в одной плоскости, позволяет изменять ход порганя, а, следователь- но, и амплитуду пульсаций. Согласно показаний, снятых с установленной на неподвижном основании.13 линейки 32 в случае ее градуировки в делениях отношения A2/A,, непосредственно фик сируют текущее значение отношения А /А . Направление и перемещение платформы 12 регулируют до того момента, пока показания вольтметра 31 не станут равными нулю. Зафиксирован ное при этом значение отношения по показаниям линейки 32, а также угол сдвига фаз I/ , снятый по показаниям линейки 33, используют для определения входного импеданса насо- са 5,

При этом учитывают значения R и I, которые предварительно определяют по следующим Формулам:

2ЛР 1

R

G

и I

gF

(2)

где R - коэффициент гидравлического сопротивления участка входной магистрали между двумя пульсаторами; АР - перепад давления на участке входной магистрали между двумя пульсаторами; G - весовой расход насоса в

стационарном режиме; I - коэффициент инерционного

сопротивления участка входной магистрали между двумя пульсаторами;

1 - длина входной магистрали между двумя пульсаторами; F - площадь поперечного сечения

входной магистрали; g - ускорение силы тяжести. Для определения входного импеданса Z используют формулу (1), из которой находят действительную часть импеданса RgZ и мнимую ImZ, по которым судят о характере входного импе данса насоса.

Подобным образом определяют величину импеданса на других режимах работы насоса и на других частотах работы пульсаторов. По результатам ис- пытаний можно провести построение зависимости модуля и аргумента входного импеданса насоса от частоты вынужденных колебаний.

Формула-изобретения

1.Способ определения входного импеданса лопастного насоса, заключающийся в том, что создают в одном из сечений входной магистрали на входе в насос гармонические пульсации расхода с заданной частотой и устанавливают требуемый режим работы насоса, измеряют и регистрируютпульсации давления и расхода, после обработки которых определяют входной импеданс, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности испытаний путем сокращения времени на обработку результатов измерений, дополнительно создают гармонические пульсации расхода

в другом сечении входной магистрали насоса с той же частотой, после выхода насоса на режим изменяют амплитуду пульсаций расхода в одном сечении входной магистрали, при этом в другом сечении изменяют фазу пульсаций до момента получения нулевой амплитуды пульсаций давления в более удаленном от насоса сечении, после чего измеряют отношение амплитуд пульсаций расхода и сдвиг фаз между пульсациями, а значение входного импеданса насоса определяют по следующему выражению:

z -ilK-i-i l-,

1 + , е А1

где Z - входной импеданс насоса,

с/см;

R, I - коэффициенты гидравлического и инерционного сопротивлений участка входной магистрали насоса между сечениями с источниками пульсаций расхода, с/см; угловая скорость вращения привода источников пульсаций расхода;

А -г- - отношение амплитуд пульса1 ций расхода в ближнем к насосу и удаленном сечениях соответственно; If - сдвиг по фазе пульсаций расхода в двух сечениях.

2.Устройство для определения входного импеданса лопастного насоса, содержащее входную и напорную

магистрали, подключенные соответственно к входу и выходу испытуемого насоса, поршневой пульсатор с приводом, установленный во входной магистт рали на входе в насос, датчик пульсаций давления, отличающее- с я тем,, что, с целью повышения производительности испытаний путем сокращения времени на .обработку результатов измерений, устройство снабжено вторым пульса - тором, узлом регулирования хода поршня«. пульсатора и узлом регулирования сдвига фаз пульсаций расхода пуль сатора, второй пульсатор установлен перед- первым по ходу потока пульсатором и связан с подключенным к нему датчиком давления, а также через узел регулирования хода поршня - с приводом, одновременно подключенным с помощью узла регулирования сдвига фаз .к первому пульсатору.

.ч

3, Устройство по п.2, о т л и - а к щ е е с я тем, что узел регули800

10

10

15

рования хода поршня пульсатора выполнен в виде платформы с возможностью ее горизонтального перемещения относительно неподвижного основания с установленными в ее стойках двумя полумуфтами, связанными между собой перемычкой, расположенной под углом к оси вращения полумуфт, а также посредством самоустанавливающегося подшипника, взаимодействующего с перемычкой, - о вторым пульсатором, при этом одна из полумуфт с помощью двух валов, связанных шли- цедрй муфтой, подключена к приводу,, 4. Устройство по п.2, о тл и - чающееся тем, что узел регулирования сдвига фаз пульсаций расхода пульсаторов выполнен в виде во- 20 дила, опирающегося на резьбовую муфту, связанную одним валом с приводом, а другим - с пульсатором на входе в насос с возможностью горизонтального перемещения водила относительно неподвижного основания совместно с муфтой.

25

Изобретение относится к машиностроительной гидравлике и позволяет повысить производительность испытаний лопастного насоса для определения его входного импеданса путем сокращения времени на обработку результатов измерений. Входная и напорная магистрали 1 и 2 подключены соответственно к входу 3 и выходу 4 испытуемого насоса 5. Поршневой пульсатор (П) 6 с приводом 7 установлен в магистрали 1 на входе 3. Второй П 9 установлен перед П 6 по ходу потока и связан с подключенным к нему датчиком давления, через узел 10 регулирования хода поршня - с приводом 7. Узел 10 подключен с помощью узла 11 регулирования сдвига фаз к П6. Создают в одном из сечений магистрали 1 гармонические пульсации расхода с заданной частотой и устанавливают требуемый режим работы насоса 5. Измеряют и регистрируют пульсации давления и расхода и определяют входной импеданс. Создают пульсации в другом сечении с той же частотой. После выхода насоса 5 на режим изменяют амплитуду пульсаций расхода в одном сечении. При этом в другом сечении изменяют фазу пульсаций до момента получения нулевой амплитуды пульсаций давления в более удаленном от насоса 5 сечении. После чего измеряют отношение амплитуд пульсаций расхода и сдвиг фаз между пульсациями. По результатам испытаний можно провести построения зависимости модуля и аргумента входного импеданса от частоты вынужденных колебаний. 2 с.и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Фиг. 2

29

4

8

а

Редактор Ю.Середа

Составитель Л.Гостева

Техред М.Дидык Корректор ОоЦипле

Заказ 964

Тираж 496

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

4

30

Фиг.д

Подписное