CN103688063A - 离心泵 - Google Patents

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Abstract

一种离心泵，吸入流路部(54)在与叶轮(53)的旋转轴心正交的壳体(51)的截面形状形成于绕叶轮(53)的旋转轴心回旋的外绕回旋面部(51a)和内绕回旋面部(51b)之间，外绕回旋面部(51a)在回旋终端形成舌部(63)，且以舌部(63)为边界而与内绕回旋面部(51b)连续，舌部(63)隔着包含叶轮(53)的旋转轴心的、且与泵吸入口(54a)中的主流的流动方向平行的平面，而位于泵吸入口(54a)的相反侧，从叶轮(53)的旋转轴心至舌部(63)的顶部顶端的最短距离r和从叶轮(53)的旋转轴心至叶轮(53)的吸入口部(60)的内周面的最小半径r0之比r/r0是1.13至1.22的范围内。

Description

离心泵
技术领域
本发明涉及一种离心泵，尤其涉及有关壳体构造的离心泵。
背景技术
以往，作为一种离心泵的双吸离心泵如图9所示，具有壳体1、和设在主轴2上的叶轮3。壳体1具有吸入流路11和绕叶轮3的旋转轴心形成的排出流路12，吸入流路11包括吸入流体的泵吸入口11a、与泵吸入口11a连接的喷嘴部11b、以及与喷嘴部11b连接的螺旋形(涡旋形)流路部11c，螺旋形(涡旋形)流路部11c在叶轮3的旋转轴心方向位于叶轮3的侧方。
叶轮3内部具有叶轮内流路13，叶轮内流路13在向旋转轴心方向开口的吸入口部14与壳体1的吸入流路11连通，且在向与旋转轴心正交的径向开口的排出口部15与壳体1的排出流路12连通。
如图8所示，形成吸入流路11的壳体1的内表面绕吸入口部14回旋，在回旋终端形成舌部16。舌部16呈将吸入流路11中沿壳体1内表面回旋的回旋水流向吸入口部14引导的曲面，并呈向叶轮3的旋转轴心突出的形状。
吸入流路11，在与叶轮3的旋转轴心正交的壳体1的截面，形成于绕叶轮3的旋转轴心回旋的外绕回旋面部1a和内绕回旋面部1b之间，外绕回旋面部1a在回旋终端以舌部16为边界而与内绕回旋面部1b连续。
舌部16其形成于外绕回旋面部1a内壁面和内绕回旋面部1b内壁面之间的舌部打开角度呈锐角，并且在叶轮3的旋转轴心的周围相比于包含叶轮3的旋转轴心的、且与泵吸入口11a中主流的流动方向平行的平面而位于泵吸入口11a侧，也就是在图8中相比于包含叶轮3的旋转轴心的水平面而位于下方。
另外，从叶轮3的旋转轴心至舌部16的顶部顶端的最短距离小于吸入口部14的最小半径，吸入流路11的螺旋形流路部11c向回旋流动方向越是下游侧其流路截面积越逐渐减小，以赋予适度的预回旋。
在叶轮3利用主轴2的驱动而绕旋转轴心旋转的状态下，流入壳体1的吸入流路11的水沿吸入流路11的螺旋形回旋并通过叶轮3的吸入口部14而流入叶轮内流路13，舌部16将沿壳体1内表面的回旋流向吸入口部14引导。流入叶轮内流路13的水受到叶轮3旋转所产生的离心力而从排出口部15喷出到壳体1的排出流路12。作为已有技术文献，有日本国专利公开公报(日本特开平3－290097号)。
发明所要解决的课题
在上述结构中，在吸入流路11的螺旋形流路部11c进行回旋的水流被引导到吸入流路11的舌部16的终端部并从叶轮3的吸入口部14的全周方向流入吸入口部14。
另外，沿壳体1的内绕回旋面部1b流动的主流的水流，从吸入流路11的泵吸入口11a经喷嘴部11b通过最短距离而流入叶轮3的吸入口部14。对于该主流，舌部16位于叶轮3的吸入口部14的前方，舌部16的顶端呈锐角而位于吸入口部14的直径内。另外，从泵吸入口11a经喷嘴部11b直接至叶轮的吸入口部14的吸入流路11其流路截面积不能那么扩大。因此，尤其在将泵运行在大水量区域时，吸入性能有容易被抑制的倾向。
发明内容
本申请发明是解决上述问题的发明，目的在于提供一种对成为泵吸入性能的妨碍因素的壳体形状进行改进的离心泵。
用于解决课题的手段
为了实现上述目的，本发明离心泵的特点是，绕旋转轴心旋转的叶轮具有叶轮内流路和配置在叶轮内流路内的叶片，叶轮内流路具有向叶轮的旋转轴心方向开口的吸入口部和向叶轮的径向开口的排出口部，围住叶轮的壳体具有：在叶轮的旋转轴心方向上位于叶轮的侧方并与叶轮的吸入口部连通的涡旋形的吸入流路；以及绕叶轮的旋转轴心形成并与叶轮的排出口部连通的排出流路，吸入流路形成于在与叶轮的旋转轴心正交的壳体的截面上绕叶轮的旋转轴心回旋的外绕回旋面部和内绕回旋面部之间，外绕回旋面部在回旋终端形成舌部，且以舌部为边界而与内绕回旋面部相连，舌部隔着包含叶轮的旋转轴心、且与所述泵吸入口中的主流的流动方向平行的平面而位于泵吸入口的相反侧，从叶轮的旋转轴心至舌部的顶部顶端的最短距离r和从叶轮的旋转轴心至叶轮的吸入口部的内周面的最小半径r0之比r/r0是1.13至1.22的范围内。
另外，在本发明离心泵中，特点在于，所述舌部的形成于外绕回旋面部的内壁面和内绕回旋面部的内壁面之间的舌部打开角度α是120至155度的范围内。
另外，在本发明离心泵中，特点在于，所述舌部打开角度α是135至150度的范围内。
另外，在本发明离心泵中，特点在于，技术方案1或2记载的离心泵是一种在叶轮的旋转轴心方向的两侧具有壳体的吸入流路的双吸离心泵。
发明的效果
采用本发明，在壳体的涡旋形的吸入流路中回旋的水流被引导到吸入流路的终端部并从叶轮的吸入口部的全周方向流入吸入口部，同时沿壳体的内绕回旋面部的水流作为直接从吸入流路的入口至叶轮的吸入口部的主流而流入。
此时，由于舌部隔着包含叶轮的旋转轴心的、且与所述泵吸入口中的主流的流动方向平行的平面，而位于泵吸入口的相反侧，从叶轮的旋转轴心至舌部的顶部顶端的最短距离r和从叶轮的旋转轴心至叶轮吸入口部的内周面的最小半径r0之比r/r0是1.13至1.22的范围内，因此，吸入流路对于从泵吸入口11a经喷嘴部11b直接至叶轮的吸入口部的主流的流路截面积相比于以往技术扩大，可减少主流的流速，尤其在将泵运行在大水量区域时，抑制吸入性能的因素消失，大水量区域内的吸入性能提高。
附图说明
图1表示本发明实施方式的离心泵，是与叶轮的旋转轴心正交的剖面图。
图2表示该实施方式的离心泵，是包含旋转轴心的剖面图。
图3表示该实施方式的离心泵，是与叶轮的旋转轴心正交的剖面图。
图4是表示该实施方式的离心泵的舌部位置角度和吸入性能S值的相关性的曲线图。
图5是表示该实施方式的离心泵的r/r0和吸入性能S值的相关性的曲线图。
图6是表示该实施方式的离心泵的舌部打开角度和吸入性能S值的相关性的曲线图。
图7是表示Ns140的具有壳体和叶轮的泵中的泵吸入性能S值的实测值的曲线图。
图8表示以往的离心泵，是与叶轮的旋转轴心正交的剖面图。
图9表示以往的离心泵，是包含旋转轴心的剖面图。
具体实施方式
下面，根据附图来说明本发明的实施方式。在图1至图2中，双吸离心泵在壳体51的内部具有由主轴52驱动的叶轮53。壳体51具有吸入流路54和绕叶轮53的旋转轴心形成的排出流路55。吸入流路54包括将流体吸入的泵吸入口54a、与泵吸入口54a连续的喷嘴部54b、以及与喷嘴部54b连续的涡旋形流路部54c，涡旋形流路部54c在叶轮53的旋转轴心方向位于叶轮53的侧方。
叶轮53在轮毂56与护壳57之间具有叶轮内流路58，在叶轮内流路58的规定位置形成有多个叶片59。叶轮内流路58在向叶轮53的旋转轴心方向开口的吸入口部60与壳体51的吸入流路54连通，且在向与叶轮53的旋转轴心正交的径向开口的排出口部61与壳体51的排出流路55连通。叶片59与轮毂56和护壳57接合，从吸入口部60的始端位置延伸至排出口部61的终端位置。
壳体51在吸入流路54内壁面的与叶轮内流路58的吸入口部60的开口缘周围相连的部位具有向叶轮53的旋转轴心方向隆起的凸状部62。该凸状部62如图1中吸入口部60周围所示的箭头那样，起到将叶轮53的向吸入口部60急转向的流动予以顺利导向的作用，尤其使小流量区域内的吸入性能提高。
如图1所示，在与叶轮53的旋转轴心正交的壳体51的截面形状中，吸入流路54形成于绕叶轮53的旋转轴心回旋的外绕回旋面部51a和内绕回旋面部51b之间，外绕回旋面部51a在回旋终端形成舌部63，同时以舌部63为边界而与内绕回旋面部51b连续。
如图3(a)所示，舌部63其形成在外绕回旋面部51a的内壁面与内绕回旋面部51b的内壁面之间的舌部打开角度α是120至155度的范围内，最好舌部打开角度α是135至150度的范围内。另外，舌部63隔着包含叶轮52的旋转轴心的、且与泵吸入口54a中主流的流动方向70平行的平面，而位于泵吸入口的相反侧，也就是位于图1中包含叶轮52的旋转轴心的水平面的上方。
吸入流路54的涡旋形流路部54c，越是至叶轮53的吸入口部60的回旋流动方向的下游侧，其流路截面积整体就越减小。并且，在与图8所示的以往结构的比较中，舌部63的舌部打开角度α是120至155度的范围内，最好舌部打开角度α是135至150度的范围内，舌部63位于叶轮52的吸入口部60的径向外侧，且隔着包含叶轮52的旋转轴心的、且与泵吸入口54a中主流的流动方向70平行的平面，而位于泵吸入口的相反侧，也就是位于图1中包含叶轮52的旋转轴心的水平面的上方，并维持吸入流路54的涡旋形流路部54c中规定的流路截面积缩小率。
另外，越接近吸入流路54的喷嘴部54b下游端，外绕回旋面部51a和内绕回旋面部51b越离开，两者间的距离增加，向叶轮52的旋转轴心突出的舌部63的顶部顶端与叶轮52的旋转轴心的最短距离r和从叶轮52的旋转轴心至叶轮52的吸入口部60的内周面的最小半径r0之比r/r0是1.13至1.22的范围内。
下面，说明上述结构的作用。在叶轮53利用主轴52的驱动而绕旋转轴心旋转的状态下，流入壳体51的吸入流路54的水沿涡旋形流路部54c的涡旋形回旋并被引导到吸入流路54的终端部，同时从叶轮53的吸入口部60的全周方向通过吸入口部60而流入叶轮内流路58。流入叶轮内流路58的水收到叶轮53旋转的离心力而从排出口部61喷出到壳体51的排出流路55内。
沿壳体51的内绕回旋面部51b流动的水流，是从吸入流路54的泵吸入口54a经喷嘴部54b而直接流入叶轮53的吸入口部60的主流。
在本实施方式中，如图1所示，由于舌部63位于包含叶轮53的旋转轴心的水平面的上方，因此，吸入流路54的涡旋形流路部54c越是至叶轮53的吸入口部60的回旋流动方向的下游侧，其流路截面积整体就越减小，且向叶轮52的旋转轴心突出的舌部63的顶部顶端与叶轮52的旋转轴心的最短距离r和从叶轮52的旋转轴心至叶轮52的吸入口部60的内周面的最小半径r0之比r/r0是1.13至1.22的范围内，吸入流路54的喷嘴部54b越是接近涡旋形流路部54c的下游端侧，外绕回旋面部51a和内绕回旋面部51b就越离开，成为两者距离增加的形状。
因此，相比于以往技术，对于直接流入叶轮53的吸入口部60的主流，沿内绕回旋面部51b的吸入流路54的喷嘴部54b的流路截面积越是接近叶轮52的吸入口部60的下游侧就越增加，故能降低主流的流速，在将泵运行在大水量区域时，抑制吸入性能的因素消失，大水量区域内的吸入性能提高。
另外，在吸入流路54中舌部63位于吸入口部60的径向外侧，即减少了舌部63向吸入口部60的径向内侧伸出的距离，呈简单的形状，由此，壳体51的制作容易性提高。
实施例1
图4是表示比转速Ns280的具有壳体和叶轮的泵中的舌部位置角度和吸入性能S值的相关性的曲线图。用100%Q表示最高效率的流量，用125%Q表示最高效率的流量的125%的流量，表示各个实验值和解析值中的舌部位置和吸入性能S值的相关性。这里，舌部位置用绕旋转轴心的角度位置表示，并将包含叶轮53的旋转轴心的、且与泵吸入口54a中的主流的流动方向70平行的平面的上方侧设作正、将下方设作负来表示。
在任何流量中，都因为舌部63位于包含叶轮53的旋转轴心的平面的上方，故吸入性能S值提高。
图5是表示比转速Ns280的具有壳体和叶轮的泵中的r/r0的值和吸入性能S值的相关性的曲线图。这里，r0是从叶轮53的旋转轴心至叶轮53的吸入口部60内周面的最小半径，r是从叶轮53的旋转轴心至舌部63的顶部顶端的最短距离。并且，用100%Q表示最高效率的流量，用125%Q表示最高效率的125%的流量。
r/r0的值在1.13至1.22的范围内，吸入性能S值提高。尤其在1.17至1.21的范围，吸入性能S为优良值。当r/r0的值变大、即舌部63的顶端位置相比于旋转轴心更位于吸入口部60的径向外侧时，相比于以往技术，对于直接流入叶轮53的吸入口部60的主流，沿内绕回旋面部51b的吸入流路54的喷嘴部54b的流路截面积越是接近叶轮52的吸入口部60的下游侧就越增加，故能降低主流的流速，在将泵运行在大水量区域时抑制吸入性能的因素消失，大水量区域内的吸入性能提高。但当r/r0的值超过1.22、舌部位置向径向外侧过分变位时，在涡旋形流路部54c的终端部流入叶轮53的效果减弱，吸入性能恶化。
另一方面，舌部63的舌部打开角度α如图3(a)所示，是形成于外绕回旋面部51a内壁面和内绕回旋面部51b的内壁面之间的角度。外绕回旋面部51a在回旋终端形成舌部63，并以舌部63为边界而与内绕回旋面部51b连续。
图3(a)、(b)所示的截面中，舌部63除了顶端的近旁周边部分之外，其外绕回旋面部51a的回旋终端与内绕回旋面部51b一侧形成不具有拐点的凸状或凹状流路，在其连接点将51a和51b的切线构成的角度作为舌部打开角度。
图6是表示舌部打开角度和吸入性能S值的相关性的曲线图，用100%Q表示最高效率的流量，用125%Q表示最高效率的流量的125%的流量，表示各个实验值和解析值中的舌部打开角度和吸入性能S值的相关性。
在任何流量中，舌部63的顶端打开角度在125至155度的范围内，最好在135至150度的范围内，吸入性能S值提高。尤其舌部打开角度在140°附近，吸入性能S值为最优良的值。
舌部63的舌部打开角度α越大，直接流入叶轮53的吸入口部60的主流流速就越下降，但若超出155度，回旋流的影响变强，助长了与主流冲突所引起的紊流，吸入性能恶化。
实施例2
图7是表示Ns140的具有壳体和叶轮的泵中、舌部63的舌部打开角度α=148度、θ＝10度、r/r0＝1.20的泵、和α=60度、θ＝-30度、r/r0＝1.00的泵的吸入性能S值的实测值的曲线图。在Ns140的泵中，也有与实施例1同样的效果，尤其在Q/100%Q为1.0以上的大流量区域中，可知α=148度、θ＝10度、r/r0＝1.20的泵的吸入性能S值优良。
另外，吸入性能S值是低于3%扬程的吸入比转速。另外，上述实施例中以双吸离心泵为例进行了说明，但也可应用于吸入口与主轴呈直角或具有角度配置并使叶轮的流入急转向形式的泵，例如多级的单吸离心泵。

Claims (4)

1.一种离心泵，其特征在于，绕旋转轴心旋转的叶轮具有叶轮内流路和配置在叶轮内流路内的叶片，叶轮内流路具有向叶轮的旋转轴心方向开口的吸入口部和向叶轮的径向开口的排出口部，
围住叶轮的壳体具有：在叶轮的旋转轴心方向上位于叶轮的侧方并与叶轮的吸入口部连通的涡旋形的吸入流路；以及绕叶轮的旋转轴心形成并与叶轮的排出口部连通的排出流路，
吸入流路形成于在与叶轮的旋转轴心正交的壳体的截面上绕叶轮的旋转轴心回旋的外绕回旋面部和内绕回旋面部之间，外绕回旋面部在回旋终端形成舌部，且以舌部为边界而与内绕回旋面部相连，舌部隔着包含叶轮的旋转轴心、且与所述泵吸入口中的主流的流动方向平行的平面而位于泵吸入口的相反侧，从叶轮的旋转轴心至舌部的顶部顶端的最短距离r和从叶轮的旋转轴心至叶轮的吸入口部的内周面的最小半径r0之比r/r0是1.13至1.22的范围内。
2.如权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述舌部的形成于外绕回旋面部的内壁面和内绕回旋面部的内壁面之间的舌部打开角度α是120至155度的范围内。
3.如权利要求2所述的离心泵，其特征在于，所述舌部打开角度α是135至150度的范围内。
4.如权利要求1至3中任一项所述的离心泵，其特征在于，是一种在叶轮的旋转轴心方向的两侧具有壳体的吸入流路的双吸离心泵。
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