專利名稱：一種測定往復(fù)泵泵閥閥盤位移的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種測定往復(fù)泵泵閥閥盤位移的裝置，裝置將位移傳感器安裝在往復(fù)泵泵閥閥盤上，可以直接測得往復(fù)泵泵閥閥盤在開啟和關(guān)閉過程中的位移變化情況，用以研究往復(fù)泵泵閥閥盤的實(shí)際運(yùn)動規(guī)律，驗(yàn)證各種泵閥無沖擊理論，為泵閥設(shè)計提供依據(jù)。裝置配有電感調(diào)頻式位移傳感器，該傳感器具有防水，抗高壓的特點(diǎn)，泵閥缸蓋上配有能讓傳感器通過而保證泵不泄漏的密封裝置，并配備有自行開發(fā)的專用的往復(fù)泵泵閥閥盤位移測試分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
泵閥是往復(fù)泵中最重要的部件之一，泵閥閥盤的運(yùn)動規(guī)律是往復(fù)泵設(shè)計計算的重要依據(jù)。長期以來，往復(fù)泵泵閥的設(shè)計一直依據(jù)的是水力學(xué)中的穩(wěn)定流原理導(dǎo)出的相關(guān)結(jié)果進(jìn)行的，其中閥盤的運(yùn)動規(guī)律(閥盤的升距h、閥盤的舉升速度Vv、閥盤的舉升速度av)均是根據(jù)液體為穩(wěn)定流動即在閥隙中以不變的速度流動，流經(jīng)閥隙的液體量等于液缸內(nèi)活塞的排出或吸入的液體量而得到的。但是實(shí)際上由于在推導(dǎo)和計算中未考慮閥盤質(zhì)量和彈簧力的影響，沒有考慮閥盤運(yùn)動的慣性力，沒有考慮閥盤關(guān)閉與開啟和活塞運(yùn)動到死點(diǎn)位置的不同步對應(yīng)的因素，而且流經(jīng)閥隙的液體量不一定等于液缸內(nèi)活塞的排出或吸入的液體量。由于閥盤是在密閉且有壓力的泵缸中運(yùn)動，無法輕易地觀察測試其運(yùn)動規(guī)律，長期以來的研究者一直忽視了這個問題，很少有人開展過關(guān)于泵閥運(yùn)動規(guī)律的試驗(yàn)工作，即使進(jìn)行了部分研究工作，但也未將研究結(jié)果上升到泵閥運(yùn)動規(guī)律的總結(jié)與描述，所以往復(fù)泵的設(shè)計、應(yīng)用一直沿用著以前的計算理論和方法。德國學(xué)者阿道爾夫(U.Adolph)由閥盤受力的平衡條件推導(dǎo)出了關(guān)于閥盤運(yùn)動的非線性二價微分方程式并認(rèn)為，在泵閥關(guān)閉的一瞬間，閥盤由運(yùn)動狀態(tài)突然停止，閥盤的動能變?yōu)闆_擊能。這種沖擊能使得閥盤與閥座的接觸面磨損很快，導(dǎo)致漏失加劇，甚至破壞泵的正常工作。因此在設(shè)計和使用往復(fù)泵時，因保證閥盤落到閥座上的沖擊不超過允許范圍，即保證所謂的無沖擊條件，即在不考慮滯后現(xiàn)象和慣性力的情況下，閥盤下落時的速度與曲柄角速度的平方成正比，其動能則與曲柄角速度的四次方成正比。所以在泵的設(shè)計和使用時，為了減少沖擊，一般要控制曲柄角速度ω (或泵的沖數(shù)n)，使之不能太高。實(shí)際上，閥盤的滯后現(xiàn)象對泵閥壽命的影響較大，滯后越嚴(yán)重，滯后高度越大，閥盤上下壓力差的作用也越大，因而降落速度越大。推導(dǎo)得知，滯后高度hoc ω2。據(jù)此，前蘇聯(lián)學(xué)者庫可列夫斯基(Μ. H. y K JlEBCK HK)以穩(wěn)定流條件下閥盤的最大降落速度Vvmax為臨界值，推出閥盤的最大升距hmax與沖數(shù)η的關(guān)系，即所謂的泵閥無沖擊條件為nhmax =
lOVymax °通過以上的闡述，可以清晰地看出，閥盤的位移(升距)、速度、加速度等運(yùn)動參數(shù)隨曲柄、活塞運(yùn)動參數(shù)變動的規(guī)律對于保證實(shí)現(xiàn)泵閥的無沖擊條件是必不可少的，但由于測試工作的困難，尚未看到有關(guān)測定往復(fù)泵泵閥閥盤位移的試驗(yàn)工作的報道，目前的設(shè)計或計算缺乏閥盤位移的實(shí)際數(shù)據(jù)，也未系統(tǒng)地進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，由于忽略了多項(xiàng)因數(shù)，因此所進(jìn)行的理論分析和計算是否與實(shí)際相符，是值得研究的。綜上所述，目前泵閥的設(shè)計基本上是沿襲上世紀(jì)60 70年代國外學(xué)者提供的理論計算公式，其基本依據(jù)是無沖擊理論。由于缺乏閥盤運(yùn)動位移規(guī)律的實(shí)際測試與完整描述，現(xiàn)在常用的一些往復(fù)泵泵閥設(shè)計理論缺乏試驗(yàn)的驗(yàn)證。因此如能實(shí)時準(zhǔn)確地測定往復(fù)泵泵閥閥盤位移的運(yùn)動情況，將其與理論分析結(jié)果進(jìn)行分析比較，建立起符合實(shí)際的閥盤運(yùn)動規(guī)律，就可在此基礎(chǔ)上研究確定閥盤的損傷機(jī)理，考核無沖擊理論的合理性和正確性，進(jìn)而為科學(xué)設(shè)計往復(fù)泵泵閥結(jié)構(gòu)提供科學(xué)依據(jù)，這就是本發(fā)明所提供的往復(fù)泵泵閥閥盤的位移測試裝置的背景和意義所在。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的提供一種能夠直接測取往復(fù)泵泵閥閥盤運(yùn)動位移的裝置。該裝置具有使用方便、成本低、測量精確的特點(diǎn)，可根據(jù)試驗(yàn)測得的閥盤位移信號，結(jié)合流量和壓力信號，研究泵閥閥盤在泵不同流量和不同壓力時的運(yùn)動位移規(guī)律，在此基礎(chǔ)上研究泵閥的損傷機(jī)理，驗(yàn)證無沖擊理論的合理性和正確性，可為科學(xué)設(shè)計往復(fù)泵泵閥結(jié)構(gòu)、改善其工作性能，提高其使用壽命提供科學(xué)依據(jù)。本發(fā)明是為了對往復(fù)泵泵閥閥盤的位移測定專門設(shè)計開發(fā)的，發(fā)明所提供的測定裝置利用電感調(diào)頻式位移傳感器測試往復(fù)泵工作時泵閥閥盤的位移變化情況，該傳感器具有防水，抗高壓、靈敏度高的特性，泵閥缸蓋上配有能讓電感調(diào)頻式位移傳感器通過而保證泵不泄漏的密封裝置，運(yùn)用自主開發(fā)的泵閥閥盤位移測試分析系統(tǒng)分析處理所得信號。本發(fā)明主要有以下顯著特點(diǎn)(I)目前往復(fù)泵泵閥閥盤的位移運(yùn)動規(guī)律及無沖擊理論等方面的研究大都基于各種假設(shè)基礎(chǔ)上的理論分析及軟件模擬仿真，本發(fā)明將電感調(diào)頻式位移傳感器直接安裝在往復(fù)泵內(nèi)部閥盤上，能夠準(zhǔn)確實(shí)時地測得泵閥閥盤開啟和關(guān)閉過程中的位移變化；(2)選取的電感調(diào)頻式位移傳感器具有質(zhì)量輕、防水、抗高壓、靈敏度高的特點(diǎn)，不會影響往復(fù)泵泵閥的正常運(yùn)動；(3)泵閥缸蓋上配有能讓電感調(diào)頻式傳感器通過且保證泵不泄漏的密封裝置，并配備有自行開發(fā)的泵閥閥盤位移測試分析系統(tǒng)對測得的信號進(jìn)行及時的分析處理；(4)軟件部分的特征在于利用NI公司提供的頻率信號采集模塊，使用Labwindows/CVI語言自行開發(fā)的一套對往復(fù)泵泵閥閥盤位移信號進(jìn)行測試和分析的軟件系統(tǒng)。試驗(yàn)中閥盤的運(yùn)動位移由電感調(diào)頻式傳感器測得，由直流電源對電感調(diào)頻式位移傳感器提供直流電壓，當(dāng)閥盤做上下往復(fù)運(yùn)動時，電感調(diào)頻式傳感器產(chǎn)生頻率信號，通過數(shù)據(jù)采集器將電感調(diào)頻式位移傳感器信號及位移傳感器附近的安裝在泵上的流量計和壓力計的流量和壓力信號同時輸入計算機(jī)的測試分析系統(tǒng)，即可得到閥盤開啟和關(guān)閉過程中的實(shí)際位移，進(jìn)而可研究在往復(fù)泵不同壓力和流量時的閥盤位移變化規(guī)律。


圖I本發(fā)明所提出的往復(fù)泵泵閥閥盤位移感器裝置安裝簡圖；圖2本發(fā)明所提出的往復(fù)泵泵閥泵閥位移傳感器引出端密封裝置簡圖；圖3本發(fā)明所提出的往復(fù)泵泵閥閥盤位移信號采集分析系統(tǒng)簡圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖進(jìn)一步對這套裝置進(jìn)行描述。I.測定裝置結(jié)構(gòu)由圖I可見，測定裝置只要由閥座I、閥盤2、彈簧3、上導(dǎo)桿4、外螺母5、電感調(diào)頻式位移傳感器電源線6、電感調(diào)頻式位移傳感器信號線7、“0”型密封圈8、螺栓9、缸蓋10、內(nèi)螺母11、液缸12、電感調(diào)頻式位移傳感器13、電感調(diào)頻式位移傳感器導(dǎo)桿14等部件組成，其中閥盤2的工作錐面與閥座I的相應(yīng)錐面配合(當(dāng)閥關(guān)閉時)；防水抗壓的電感調(diào)頻式位移傳感器13通過螺紋固定在缸蓋10上；缸蓋10上采用“O”型密封圈8，并用外螺母5和內(nèi)螺母11進(jìn)行緊固，防止泵泄漏；閥盤上導(dǎo)桿4在彈簧3的內(nèi)孔面中上下滑動；閥盤在流體作用下在泵液缸腔內(nèi)做上下往復(fù)運(yùn)動。2.電感調(diào)頻式位移傳感器引出端密封裝置由于泵閥內(nèi)部的介質(zhì)為水，泵閥運(yùn)行時內(nèi)部壓力達(dá)到2MPa，所以要對電感調(diào)頻式位移傳感器13引出端進(jìn)行可靠的密封。由圖2可見，電感調(diào)頻式位移傳感器13通過螺紋 固定在缸蓋10上；缸蓋10上配有“O”型密封圈8和密封槽15，并用墊片16和外螺母5進(jìn)行預(yù)緊，使得電感調(diào)頻式位移傳感器13引出端能夠得到良好密封。3.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由圖3可見，裝置的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由電感調(diào)頻式位移傳感器13，電感調(diào)頻式傳感器直流電源17，數(shù)據(jù)采集器20，計算機(jī)及閥盤位移測試分析系統(tǒng)21等組成，圖中顯示了電感調(diào)頻式位移傳感器13的安裝位置，以及與電感調(diào)頻式傳感器電源17、數(shù)據(jù)采集器20及計算機(jī)21的聯(lián)結(jié)路徑。電感調(diào)頻式位移流傳感器13用于測量泵閥閥盤運(yùn)動過程中的位移信號,將電感調(diào)頻式位移傳感器電源線6接電感調(diào)頻式傳感器直流電源17，給電感調(diào)頻式位移傳感器13提供直流電源，然后將電感調(diào)頻式位移傳感器信號線7接數(shù)據(jù)采集器20，往復(fù)泵流量信號18與往復(fù)泵壓力信號19也同時輸入數(shù)據(jù)采集器20，信號通過數(shù)據(jù)采集器數(shù)據(jù)線傳入計算機(jī)21后，由自主開發(fā)的閥盤位移測試分析系統(tǒng)對位移信號進(jìn)行處理分析。4.工作原理將電感調(diào)頻式位移傳感器13以及測量裝置安裝在指定位置后，在工作介質(zhì)為水的條件下，啟動往復(fù)泵，測試往復(fù)泵工作時泵閥閥盤位移的變化情況。泵閥閥盤運(yùn)動過程中的位移信號通過電感調(diào)頻式位移傳感器13測得，同時將所測得位移信號及往復(fù)泵流量信號18、往復(fù)泵壓力信號19通過數(shù)據(jù)采集器20傳入計算機(jī)21，運(yùn)用Labwindows/CVI語言自行開發(fā)的閥盤位移測試分析系統(tǒng)對信號進(jìn)行分析處理。依據(jù)試驗(yàn)得到的泵閥閥盤開啟和關(guān)閉過程中的不同流量和壓力時的位移變化規(guī)律，可對現(xiàn)有的往復(fù)泵泵閥閥盤位移運(yùn)動理論計算公式進(jìn)行驗(yàn)證和完善，以得出真實(shí)的往復(fù)泵泵閥閥盤位移運(yùn)動規(guī)律，進(jìn)而為完善往復(fù)泵泵閥設(shè)計理論、改善泵閥的結(jié)構(gòu)和工作性能提供科學(xué)依據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種測定往復(fù)泵泵閥閥盤位移的裝置，其特征在于包括閥座I、閥盤2、彈簧3、上導(dǎo)桿4、外螺母5、電感調(diào)頻式位移傳感器電源線6、電感調(diào)頻式位移傳感器信號線7、“0”型密封圈8、螺栓9、缸蓋10、內(nèi)螺母11、液缸12、電感調(diào)頻式位移傳感器13、電感調(diào)頻式位移傳感器導(dǎo)桿14、密封槽15、墊片16、電感調(diào)頻式傳感器直流電源17、往復(fù)泵流量信號18、往復(fù)泵壓力信號19、數(shù)據(jù)采集器20、計算機(jī)21 (安裝有閥盤位移測試分析系統(tǒng))。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的測定裝置，其特征在于電感調(diào)頻式位移傳感器14通過螺紋固定在往復(fù)泵泵閥缸蓋10上，在工況為水下、高壓的往復(fù)泵內(nèi)部測取試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利I所述的測定裝置，其特征在于缸蓋10上采用“0”型密封圈8進(jìn)行密封，并用外螺母5和內(nèi)螺母11進(jìn)行緊固，保證泵不泄漏，使電感調(diào)頻式位移傳感器13能穩(wěn)定測量閥盤的位移信號。
4.根據(jù)權(quán)利I所述的測定裝置，其特征在于電感調(diào)頻式位移傳感器導(dǎo)桿14前端應(yīng)該接觸閥盤2，當(dāng)閥盤2做上下往復(fù)運(yùn)動時，電感調(diào)頻式位移傳感器導(dǎo)桿14隨著閥盤2上下移動，從而產(chǎn)生位移信號。
5.根據(jù)權(quán)利I或2所述的測定裝置，其特征在于將電感調(diào)頻式位移傳感器13測得的信號及往復(fù)泵流量信號18、往復(fù)泵壓力信號19通過數(shù)據(jù)采集器20輸入計算機(jī)21內(nèi)，由自主開發(fā)的泵閥閥盤位移測試分析系統(tǒng)進(jìn)行處理，得出往復(fù)泵在不同流量、不同壓力下泵閥閥盤開啟和關(guān)閉過程中的位移變化規(guī)律，進(jìn)而為完善往復(fù)泵泵閥設(shè)計理論、改善泵閥的結(jié)構(gòu)和工作性能提供科學(xué)依據(jù)。
全文摘要
一種測定往復(fù)泵泵閥閥盤運(yùn)動位移的裝置。本發(fā)明裝置由閥座1、閥盤2、彈簧3、上導(dǎo)桿4、外螺母5、電感調(diào)頻式位移傳感器電源線6、電感調(diào)頻式位移傳感器信號線7、“O”型密封圈8、螺栓9、缸蓋10、內(nèi)螺母11、液缸12、電感調(diào)頻式位移傳感器13、電感調(diào)頻式位移傳感器導(dǎo)桿14、電感調(diào)頻式傳感器直流電源17、往復(fù)泵流量信號18、往復(fù)泵壓力信號19、數(shù)據(jù)采集器20、計算機(jī)及閥盤位移測試分析系統(tǒng)21等組成。電感調(diào)頻式位移傳感器13輸出的閥盤位移信號及往復(fù)泵流量信號18、往復(fù)泵壓力信號19經(jīng)數(shù)據(jù)采集器20傳入計算機(jī)21后，通過自主開發(fā)的閥盤位移測試分析系統(tǒng)處理，得到在不同流量和壓力下泵閥閥盤位移的變化規(guī)律。
文檔編號G01B7/02GK102768009SQ20121025544
公開日2012年11月7日 申請日期2012年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月24日
發(fā)明者畢昆磊, 沈科君, 裴峻峰, 賀超 申請人:常州大學(xué)