CN102459918A - 用于离心泵的流量输出喷嘴 - Google Patents

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Abstract

一种用于泵的流出口包括限定袋段直径的袋段。袋段下游的喉部段，喉部段限定小于袋段直径的喉部段直径。

Description

用于离心泵的流量输出喷嘴
技术领域
本发明涉及离心泵，更具体地，涉及在关死点提供稳定的压头-流量性能的输出喷嘴。
背景技术
大部分离心泵具有在低流量下趋于变平或下垂的压头-流量曲线。该效果在关死点或零流量下变得更显著并导致不稳定的曲线。
不稳定的（即下垂或平的）压头-流量性能可使工作复杂化，因为系统阻力的轻微改变可导致大的流量变化和/或造成泵设备在不可接受的流量点下工作。
发明内容
根据本公开的示例性方面的泵的流出口包括限定袋段直径的袋段。袋段下游的喉部段，喉部段限定小于袋段直径的喉部段直径。
根据本公开的示例性方面的离心泵包括：限定收集器的壳体；在收集器内的叶轮，叶轮沿着旋转轴线被限定。与收集器相邻的袋段，袋段限定袋段直径。袋段下游的喉部段，喉部段限定小于袋段直径的喉部段直径。
附图说明
从所公开的非限制实施例的以下详细描述中，各种特征对于本领域的技术人员将显而易见。伴随详细描述的附图可以简要描述如下：
图1是用于与本公开一起使用的离心泵组件的总的纵截面视图；
图2是沿线2-2截取的图1的离心泵组件的总的侧向截面视图，图中示出了根据本公开的喷嘴；
图3是离心泵组件的总的侧向截面视图，示出了根据本公开的现有技术的喷嘴；
图4A是离心泵组件的局部侧向截面视图，示出了根据本公开的喷嘴的一个非限制实施例；
图4B是图4A中示出的喷嘴的放大的侧向截面视图；
图5A是离心泵组件的局部侧向截面视图，示出了根据本公开的喷嘴的另一个非限制实施例；
图5B是图5A中示出的离心泵组件的放大的侧向截面视图；
图6是与图3的现有技术的喷嘴相比的图4、图5和图8的喷嘴的总动压头(TDH)/流量曲线；
图7A是离心泵组件的侧向尺寸关系，示出了根据本公开的与喷嘴相邻的袋段；
图7B是离心泵组件的纵向尺寸关系，示出了相对于蜗壳的宽度的喷嘴的袋段；以及
图8是离心泵组件的局部侧向截面视图，示出了根据本公开的喷嘴的又一个非限制实施例。
具体实施方式
图1示意性地示出离心泵组件10。虽然在本公开的非限制实施例中示出了磁驱动离心泵组件10，但应当理解各种泵将受益于本文的公开。
泵组件10通常包括壳体12、叶轮14、内磁体组件16、轴18、轴支撑件20和22、以及密封外壳24。流入口26限定轴线Y并由围绕轴18的环面和叶轮14围绕其旋转的前轴支撑件20（图2）形成。流出口28限定横向于轴线Y的轴线X，并被成形为与在容纳叶轮14的壳体12内形成的收集器30的切向通道，使得流出口28与叶轮14连通。
在工作中，马达32给外磁组件34供以动力，从而由于内磁体组件16的磁响应而引起壳体12内的叶轮14旋转。磁驱动离心泵非常适合于泵送例如腐蚀性类型的流体，因为泵组件将密封需求最小化。
参见图2，流出口28包括喷嘴40。虽然喷嘴40在本公开的非限制性实施例中被示意为单独的部件，但应当理解，喷嘴40可替代地一体地机加工和/或形成在流出口28中。喷嘴40形成内部形状，与现有技术的流出口F相比（现有技术，图3），该形状有利地提供了上升的压头-流量曲线至关死点。
参见图4A，在一个非限制性实施例中，喷嘴40可以是喷嘴40A，该喷嘴40A通常包括袋段42A、喉部段44A、过渡段46A和沿着轴线X的扩散器段48A。
参见图4B，袋段42A大致限定直径Dp，喉部段44A大致限定直径Dth，过渡段大致限定直径Dt，并且扩散器段48A大致限定排放口直径Dd。
袋段42A可在喉部段44A上游的流出口28内形成。在一个非限制性实施例中，袋段可以是接收单独的喷嘴40A的壳体12的一部分。即，喷嘴40A与壳体12分开制造。
喷嘴40A在喷嘴40的下游末端处限定排放口50A。喉部段44A通常为圆柱形并具有小于袋段42A的直径。喉部段44A与过渡段46A连通。过渡段46A可以是与扩散器段48A连通的相对短的截头圆锥形状。扩散器段48A可以是相对长的截头圆锥形状。
只要建立了流量，则喷嘴40的构造就允许在排放口50A处的压力恢复。但是在低流量或零流量时，有很少的（如果有的话）压力恢复，这种压力恢复可以其他方式导致如总动压头(TDH)/流量曲线表示的常规的现有技术设计（图3）的下垂的压头-流量曲线的类型。通过将喉部段44A远离叶轮14地向后移位进入与扩散器段48A接合的流出口28的排放通道，便于形成有利的至关死点的上升曲线。
参见图5A，喷嘴40的另一个非限制性实施例可以是喷嘴40B，该喷嘴40B沿轴线X大致限定袋段42B、喉部段44B、过渡段46B和扩散器段48B。过渡段46B通常从喉部段44B的直径Dth（图5B）阶跃至直径Dt。
参见图6，喷嘴40A提供了总动压头(TDH）/流量曲线（A），该曲线稳定并上升至关死点，但与喷嘴40B（曲线（B））相比趋于在较低的TDH值处稍微变平。喉部段44的直径和长度改变(TDH）/流量曲线的形状，但该曲线仍然稳定。
袋段42限定袋段高度Lp，Lp由在泵的旋转轴线Y和袋段42与喉部段44沿轴线X的交叉部之间的角
Figure DEST_PATH_IMAGE002
限定（图7A）。通常，袋段42在关死点处稳定曲线形状。在一个非限制性实施例中，袋段直径Dp小于或等于蜗壳宽度Vw（图7B）。
喉部段直径Dth通常控制所需的工作曲线，使得喉部段44直径的减少导致更陡峭的曲线(C)。在一个实施例中，喉部段直径Dth小于Dp。
过渡段46的形状也影响曲线形状。例如，阶梯状的过渡段46（图5A）增加关死点压头并使曲线形状变陡峭（参见曲线B），而成角度的（渐进的）的过渡段46（图4）通常减小关死点压头，并使曲线变平但保持稳定。在一个实施例中，过渡段46的直径:Dt≈(1.6至2.1)Dth。
过渡段长度Lt≈0.55Ld-Lth。
其中：
Ld为扩散器段长度。
Lth为喉部段长度。
叶轮直径的减小（也称为修整）使曲线形状保持在较低的TDH值处（参见曲线C’和曲线B’）。从而可以为多种叶轮直径保持性能特性。
过渡段的取消(Lt=0；图8)导致具有递送更多流量的相对较平的形状的降低的关死点。减少发生在较高的流速处（见曲线D）。喉部段长度Lth受保持适当的扩散器段长度Ld和大约5-7度的扩散器段角度θd的要求的影响，以匹配排放口直径Dd。
扩散器段48通常将速度头（velocity head）转换成压力。典型的扩散器段48限定2θd的夹角。对于带有过渡段46的喷嘴40（图4和图5），该夹角为大约10至11度。对于不带有过渡段46的喷嘴40C（图8），该夹角可为最多约14度。
应当理解，在若干附图中类似的附图标记表示对应的或类似的元件。还应当理解，虽然在图示实施例中公开了特定的部件布置，但其它的布置将受益于本发明。
虽然已经示出、描述了具体的步骤顺序并要求对其进行权利保护，但应当理解，除非另外指明，这些步骤可以任意顺序被执行、分离或组合并将仍然受益于本公开。
上述描述是示例性的而不受其中的限制所限定。本文公开了各种非限制性实施例，然而，本领域的普通技术人员将会认识到，根据上述教导的各种修改和变型将落在所附权利要求书的范围内。因此可以理解，在所附权利要求书的范围内，本公开可以被实施为除了如具体描述之外的情形。为此，应该研究所附权利要求以确定真实范围和内容。

Claims (14)

1.一种用于泵的流出口，包括：
袋段，所述袋段限定袋段直径；和
喉部段，所述喉部段位于所述袋段的下游，所述喉部段限定小于所述袋段直径的喉部段直径。
2.根据权利要求1所述的流出口，其中所述流出口沿着横向于叶轮的旋转轴线的轴线被限定。
3.根据权利要求1所述的流出口，其中所述喉部段直径小于或等于所述袋段直径的大约0.3倍。
4.根据权利要求1所述的流出口，还包括所述喉部段下游的过渡段，所述过渡段限定阶梯状的过渡段。
5.根据权利要求1所述的流出口，还包括所述喉部段下游的过渡段，所述过渡段限定成角度的过渡段。
6.根据权利要求1所述的流出口，还包括所述喉部段下游的过渡段，所述过渡段限定为所述喉部段直径的大约1.6至2.1倍的过渡段直径。
7.根据权利要求1所述的流出口，还包括所述喉部段下游的过渡段，其中所述过渡段长度(Lt)由Lt≈0.55Ld- Lth限定，其中Lth为喉部段长度，Ld为所述过渡段下游的扩散器段的扩散器段长度。
8.根据权利要求7所述的流出口，其中所述扩散器段的侧面限定扩散器段角度。
9.一种离心泵，包括：
壳体，所述壳体限定收集器；
叶轮，所述叶轮在所述收集器内，所述叶轮具有旋转轴线；
袋段，所述袋段与所述收集器相邻，所述袋段限定袋段直径；和
喉部段，所述喉部段位于所述袋段的下游，所述喉部段限定小于所述袋段直径的喉部段直径。
10.根据权利要求9所述的离心泵，其中所述袋段形成于所述泵的壳体内。
11.根据权利要求10所述的离心泵，其中所述喉部段成形于喷嘴内，所述喷嘴安装在所述壳体内。
12.根据权利要求9所述的离心泵，其中所述喉部段直径小于或等于所述袋段直径的大约0.3倍。
13.根据权利要求9所述的离心泵，还包括所述喉部段下游的过渡段。
14.根据权利要求13所述的离心泵，还包括所述过渡段下游的扩散器段。
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