Оптическая система контроля степени кавитации в лопастном насосе Советский патент 1993 года по МПК F04B51/00 

Изобретение относится к простой, дешевой оптической системе контроля степени кавитации в динамических насосах, которое не только позволяет эффективно, с помощью методов прямого контроля, а следовательно надежно, обнаруживать явление кавитации с момента возникновения первых пузырьков газа (начальная кавитация), но также дает возможность осуществлять точные и непрерывные измерения степени кавитации с последующим определением ее изменения во времени.

Цель изобретения - устранение указанных недостатков с помощью оптической системы контроля степени кавитации в лопастном насосе, на которую не воздействуют посторонние внешние факторы, т.к. используются методы прямого контроля, кроме того, указанное устройство позволяет обнаруживать кавитацию с начала формирования первых пузырьков газа, т.е. на начальной стадии, данное устройство устраняет необходимость постоянного присутствия оператора или использования сложного и дорогого оборудования, а за счет непрерывного анализа явления позволяет получить полную информацию об изменении степени кавитации во времени.

Цель данного изобретения достигается за счет того, что количественная характеристика излучения, отражаемого вращающимися лопастями динамического насоса, хотя и зависит от большого числа факторов, но во всех случаях существенно изменяется при появлении кавитации. Действительно, эксперименты показывают, что кзк только на ходовых кромках лопаток появляются первые пузырьки газа (начальная кавитация), сразу наблюдается заметное изменение величины отраженного излучения по сравнению с величиной, полученной при отсутствии пузырьков. Причем указанное

00

ю

00

ел

(л

изменение является достаточным, чтобы быть обнаруженным с помощью датчика и уосличивается пропорционально дальнейшему развитию явления.

Поэтому все, что нужно сделать для достижения вышеуказанной цели изобретения - это расположить оптический зонд вблизи от входного сопла, ведущего к лопаткам первой ступени динамического насоса, указанный зонд должен содержать источник излучения и и оптический датчик, которые расположены под таким углом по отношению друг к другу, чтобы наилучшим образом направляють пучок света на ходовые кромки лопаток, и таким образом обнаруживать кавитацию на самой ранней стадии, Свет, отраженный вращающимися лопатками, возбуждает оптический датчик, который вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный величине излучения, падающего на него. При начале кавитации указанная величина излучения, падающего на оптический датчик, немного изменяется. Соответствующим образом изменяется и электрический сигнал, который усиливается с помощью обычного усилителя и может быть использован, например, для питания индикаторного устройства, сигнализирующего о наличии кавитации. Кроме того, непрерывное измерение электрического сигнала, пропорционального степени кавитации, который вырабатывается датчиком, позволяет получать информацию об изменениях явления во времени.

Таким образом, оптическая система контроля степени кавитации в динамических насосах, содержащих множество вращающихся лопаток и входное сопло, согласно изобретению, отличается тем, что вблизи от входного сопла насоса размещают оптический зонд, содержащий источник излучения и оптический датчик, расположенные под таким углом по отношению друг к другу, чтобы наилучшим образом направлять пучок света на ходовые кромки указанных лопаток.

Согласно лучшему варианту выполнения данной изобретения, указанный оптический зонд, содержащий источник излучения и оптический датчик, размещается в герметичной стальной трубке, с прозрачным окном на ее активном торце, данная трубка вставляется в соответствующее отверстие, расположенное во входном сопле насоса, и закрепляется там таким образом, чтобы она не взаимодействовала с всасываемой средой и не вызывала возмущений потоке на входе насоса.

В дальнейшем изобретение описано со ссылками на сопроводительный чертеж, где

лучший вариант выполнения изобретения изображен только в качестве одного из возможных примеров, в котором без изменения существа изобретения могут быть

осуществлены некоторые технические и конструкционные доработки.

Например, вышеописанный зонд согласно изобретению может быть использован для анализа явления кавитации на

определенной лопатке насоса. Для этого, зная скорость вращения насоса, необходимо перевести источник излучения в импуль- сный режим, синхронизированный с указанной скоростью вращения.

На чертеже изображена оптическая система контроля, установленная в центробежном насосе, частичный разрез.

На чертеже ссылочный номер 1 относит- ся к рабочему колесу насоса, на котором

размещены лопатки 2,3,4,5, причем привод 6 рабочего колеса вращается в направлении стрелки 7. Ссылочным номером 8 обозначен диффузионный канал в корпусе 9, а номером 10 - выходное сопло рабочего колеса. В

указанном сопле 10 имеется отверстие 11, в котором закреплена герметичная стальная трубка 12 с прозрачным окном 13. Через указанное окно 13 проходят прямой и отраженный пучки света от/к оптическому зонду, размещенному в указанной трубке 12. Питание к указанному зонду подается через штепсельный разъем 14, который используется также для того, чтобы снимать выходной электрический сигнал, вырабатываемый

указанным зондом.

Указанная трубка 12 размещена в данном отверстии 11 таким образом, чтобы эта трубка не выдавалась во внутреннюю по- лость входного сопла 10 (см. чертеж), не создавала препятствий прохождению потока всасываемой среды, и тем самым не вызывала возмущений указанного потока.

Указанный оптический зонд содержит источник излучения 15, расположенный таким образом, чтобы пучок света 16, направляемый им, точно попадал на указанные ходовые кромки (на чертеже обозначены

под номером 5) лопаток 2-5 рабочего колеса 1. а также оптический датчик 17 для генерирования электрического сигнала, пропорционального величине излучения, отраженного указанными лопатками (на

чертеже - это пучок света 18),Указанный оптический датчик и указанный источник излучения должны быть расположены под таким углом по отношению друг к другу, чтобы наилучшим образом направлять пучок света на ходовые кромки лопаток.

Формула изобретения 1. Оптическая система контроля степени кавитации в лопастном насосе, содержащая источник излучения для направления светового потока на входные кромки лопаток рабочего колеса насоса через отверстие во входном патрубке последнего, причем в отверстии заподлицо с внутренней поверхностью патрубка установлена прозрачная крышка, и приемник отраженного светового потока, при этом источник излучения и приемник расположены под углом друг к другу, отличающаяся тем, что система снабжена коммутатором, к которому подо

0

ключены источник излучения и приемник, входной патрубок снабжен герметичной трубкой, примыкающей к отверстию в последнем и расположенной снаружи патрубка, и источник излучения и приемник отраженного светового потока размещены в полости трубки, а приемник выполнен в виде оптического датчика с электрическим выходным сигналом, пропорциональным силе отраженного светового потока.

2. Система по п. 1,отличающаяся тем, что продольная ось трубки расположена под углом к продольной оси входного патрубка.

Сущность изобретения: в отверстии водного патрубка рабочего колеса заподлицо с внутренней поверхностью патрубка установлена прозрачная крышка. Источник излучения и приемник отраженного светового потока расположены под углом друг к другу. К коммутатору подключены источник излучения и приемник. Входной патрубок снабжен герметичной трубкой, примыкающей к отверстию и расположенной снаружи патрубка. Источник и приемник размещены в полости трубки. Приемник выполнен в виде оптического датчика с электрическим выходным сигналом, пропорциональным силе отраженного светового потока. Продольная ось трубки расположена под углом к продольной оси входного патрубка. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

/

/4