CN103557186A - 一种前置导叶可调式轴流泵 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种前置导叶可调式轴流泵，即在传统轴流泵的转轮前设可调式导叶装置。前置导叶布置在泵壳和导流帽之间的吸入室内，一端通过轴与导流帽上的轴承活动连接，另一端通过轴和泵壳上的轴承活动连接，且与泵壳连接的轴穿出泵壳与外设调角装置相连接。前置导叶进口边倾斜，出口边水平。前置导叶靠近泵壳及导流帽的两边平行于泵壳及导流帽，且靠近泵壳的边长度较长。可调式前置导叶改善了轴流泵“马鞍区”水力特性，拓宽了轴流泵稳定运行范围和高效运行区域。在工程实际中，根据不同来流和泵站扬程条件调节前置导叶，可改善轴流泵实际运行工况，提高轴流泵效率和汽蚀性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种前置导叶可调式轴流泵，属于水力机械技术领域。
背景技术
轴流泵广泛应用于生产、生活中，尤其是在排涝、灌溉和长距离供水等方面发挥着巨大作用。但是，客观上轴流泵在小流量工作时，存在性能不稳定的区域，即“马鞍区”，其水力特性极不稳定，机组振动和噪声剧烈；在大流量“负冲角”区工作时，转轮叶片进口的冲击势必会恶化内部流态，引起较大的水力损失，降低运行效率。因此，工程中由于上下游水环境条件的不断改变，轴流泵的实际运行工况往往会偏离高效区域甚至稳定运行范围，或出现汽蚀等问题。
针对上述情况，本发明增设可调式前置导叶，通过调节前置导叶角度来拓宽传统轴流泵的稳定运行范围和高效运行区域，改善水泵的实际运行工况。可调式前置导叶离心泵、混流泵等已有应用。然而，轴流泵处于“马鞍区”时内部流动更复杂、水力特性更不稳定，尚未见前置导叶可调式轴流泵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种前置导叶可调式轴流泵。
本发明的前置导叶可调式轴流泵，即在传统轴流泵的转轮前设可调式导叶装置。
一种前置导叶可调式轴流泵，前置导叶布置在泵壳和导流帽之间的吸入室内，一端通过轴与导流帽上的轴承活动连接，另一端通过轴和泵壳上的轴承活动连接，且与泵壳连接的轴穿出泵壳与外设调角装置相连接。
前置导叶可跟随外设调角装置进行角度调节，以改变流经前置导叶水流的流动特征。
本发明的前置导叶可调式轴流泵，还包括叶轮和后置导叶。
本发明前置导叶可调式轴流泵的前置导叶为4片均布，结构及分布如图1、2、3所示。前置导叶进口边倾斜，出口边水平。前置导叶靠近泵壳及导流帽的两边分别平行于泵壳及导流帽，且靠近泵壳的边长度较长，可以更好地阻断由于叶轮旋转造成的回流区。前置导叶靠近泵壳及导流帽的两边与泵壳及导流帽间留有较小间隙，避免调角时发生碰撞。
前置导叶出口边与叶轮进口边的轴向距离h为叶轮直径的0.12倍。
调角动作如图4所示，当前置导叶沿顺流方向时，调角角度为0°；从调角角度为0°开始，跟随外部调角装置，当前置导叶调节方向与叶轮旋转方向一致时为正角度；相反为负角度。调角角度范围为-20°～+20°，调角装置每调节一下，角度变幅为5°，且每次调至指定角度时，可由调角装置固定前置导叶，防止水流流动造成前置导叶旋转。
本发明基于叶轮理论，结合CFD技术和模型试验，研究了轴流泵内流特征及外特性，提供了一种前置导叶可调式轴流泵。本发明的前置导叶可调式轴流泵，可改善轴流泵“马鞍区”性能，拓宽轴流泵稳定运行范围和高效运行区域；并可在工程实际中，根据不同来流条件调节前置导叶，改善轴流泵实际运行工况，提高运行稳定性，减小流动损失，提高轴流泵效率及汽蚀性能。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为吸入室结构示意图。
图3为前置导叶与泵壳、导流帽连接示意图。
图4为前置导叶调角示意图。
图中：1、泵壳；2、导流帽；3、吸入室；4、前置导叶；5、轴；6、轴承；7、叶轮；8、后置导叶；9、前置导叶进口边；10、前置导叶出口边；11、叶轮进口边；12、叶轮室；13、导叶室；h—前置导叶出口边与叶轮进口边的轴向距离。
具体实施方式
在工程实际中，由于流量、水位的变化，轴流泵常在非设计工况下运行，在叶轮头部存在冲角，引起水力损失，造成运行不稳定、效率下降、易发生汽蚀等问题。本发明在传统轴流泵的转轮前设可调式导叶装置。
一种前置导叶可调式轴流泵，前置导叶4布置在泵壳1和导流帽2之间的吸入室3内，一端通过轴5与导流帽上的轴承6活动连接，另一端通过轴和泵壳上的轴承活动连接，且与泵壳连接的轴穿出泵壳与外设调角装置相连接。
前置导叶进口边9倾斜，出口边10水平。前置导叶靠近泵壳及导流帽的两边平行于泵壳及导流帽，且靠近泵壳的边长度较长，可以更好地阻断由于叶轮旋转造成的回流区。前置导叶靠近泵壳及导流帽的两边与泵壳及导流帽间留有较小间隙，避免调角时发生碰撞。
本发明的前置导叶可调式轴流泵，还包括叶轮7和后置导叶8。
前置导叶出口边与叶轮进口边11的轴向距离h为叶轮直径的0.12倍。
前置导叶不调角时，沿顺流方向，角度为0°；前置导叶调角时，跟随外部调角装置转动，当调节方向与叶轮旋转方向一致时为正角度；相反为负角度。调角范围为-20°～+20°，调角装置每调节一下，角度变幅为5°，且每次调至指定角度时，可由调角装置固定前置导叶，防止水流流动造成前置导叶旋转。
实施效果：
安装可调式前置导叶，未进行调角时，在大流量区域轴流泵扬程无变化，在小流量区域扬程有明显增加，改善了“马鞍区”水力特性。前置导叶靠近泵壳的长度较长，可以更好地阻断由于叶轮旋转造成的回流区。
结合理论分析和大量CFD模拟研究，当来流条件导致泵站扬程较高时，可将前置导叶往正角度调节；当轴流泵靠近“马鞍区”附近时，可将前置导叶往负角度调节；当水流恶化，轴流泵汽蚀性能降低时，可将前置导叶往正角度调节。调节角度的幅值可根据实际工程确定。
通过调节前置导叶角度，进一步提高了轴流泵的扬程和效率。当来流条件改变时，轴流泵常处于非设计工况下运行，效率较低，通过调节前置导叶，改善了轴流泵实际运行工况，提高运行稳定性，减小流动损失，提高轴流泵效率及汽蚀性能，因此拓宽了轴流泵的高效运行范围。
相比于全调节轴流泵叶轮，可调式前置导叶结构简单，运行负荷小，相对成本较低，具有良好的实用性、可靠性和经济性。
Claims (6)
1. 一种前置导叶可调式轴流泵，其特征在于，前置导叶（4）布置在泵壳（1）和导流帽（2）之间的吸入室（3）内，一端通过轴（5）与导流帽（2）上的轴承（6）活动连接，另一端通过轴（5）和泵壳（1）上的轴承（6）活动连接，且与泵壳（1）连接的轴穿出泵壳与外设调角装置相连接。
2.根据权利要求1所述的前置导叶可调式轴流泵，其特征在于，还包括叶轮（7）和后置导叶（8）。
3.根据权利要求1或2所述的前置导叶可调式轴流泵，其特征在于，所述前置导叶（4）为4片均布。
4.根据权利要求1或2所述的前置导叶可调式轴流泵，其特征在于，所述前置导叶进口边（9）倾斜，出口边（10）水平；前置导叶靠近泵壳及导流帽的两边分别平行于泵壳及导流帽，且靠近泵壳（1）的边长度较长。
5.根据权利要求1或2所述的前置导叶可调式轴流泵，其特征在于，所述前置导叶出口边（10）与叶轮进口边（11）的轴向距离为叶轮直径的0.12倍。
6.根据权利要求1或2所述的前置导叶可调式轴流泵，其特征在于，前置导叶（4）在-20°～+20°范围内跟随外设调角装置调节及固定。
Priority Applications (1)
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