CN104895852A - 一种旋流式射流泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种旋流式射流泵，包括进水管、旋流发生器、喷嘴、喉管、吸水管、扩散管与出水管，该射流泵从左到右依次安装有进水管、旋流发生器、喷嘴、吸水管、喉管、扩散管与出水管；本发明通过在射流泵喷嘴前安装可调式旋流发生装置，将进水管的来流分成多股，以对称的切线方向进入近喷嘴位置形成漩涡，以增加被吸液流量，提高射流泵效率；该发明结构简单，安装容易，成本低；本发明可根据射流泵不同工况，调节不同的旋流强度，以得到最佳工况点。

Description

一种旋流式射流泵
技术领域
本发明涉及一种射流泵，尤其涉及一种旋流式射流泵。
背景技术
射流泵是以液体作为工作介质，通过流体质点的紊动扩散作用，把能量传给被抽送流体的一种流体机械设备；射流泵由喷嘴、喉管、吸入室及扩散管组成；射流泵的工作液体在动力源驱动下进入喷嘴，由于射流和空气之间的粘滞作用，把喷嘴附近空气带走，使喷嘴附近形成负压，在外界大气压力作用下，将被吸液体压入吸入室，并随同高速工作液体一同进入喉管内，在喉管内两股液体发生动量交换，工作液体将一部分能量传递送液体,到达喉管末端时两股液体的速度渐趋一致，混合液进入扩散管，在扩散管内流速渐降低、压力上升并进入出水管路。
为提高射流泵的效率，许多学者对射流泵各个结构的最优尺寸进行了探索，以提高射流泵效率，如水力学报“射流泵喉管最优长度的数值计算”(2003年第10期)对喉管的最优尺寸进行研究，核动力工程“射流泵最佳喉嘴距的数值模拟”(2008年第2期)对喉嘴距的最优尺寸进行研究，武汉大学学报“喷嘴偏心距对射流泵性能影响的数值模拟”(2010年第1期)对喷嘴偏心距的最优尺寸进行研究；但由于射流泵工作原理的限制，对普通射流泵的结构尺寸优化只能找出特定工况下对应最高效率的尺寸，实际效率并没有得到实质上得到提高。
因此，有很多学者通过改进射流泵结构，以改善射流泵效率，如采用脉冲射流(201210347306.5)，此类射流泵兼有射流紊动扩散作用和活塞泵的作用，通过在喉管内形成液柱活塞来推动被吸流体，从而提高其效率；排灌机械“多喷嘴射流泵流场的数值模拟与PIV测量”(2009年第1期)提出了一种多喷嘴射流泵，多股射流与被吸流体在较短的喉管内充分混合，减少喉管的摩阻损失，改善扩散管入口流速分布,减少了扩散损失，从而达到提高效率的目的；然而，脉冲射流泵需在射流泵进口加装高成本的液压脉冲发生器等，而多喷嘴射流泵的喷嘴加工难度高。
针对以上问题，本发明提出了一种旋流式射流泵，通过将其安装于射流泵喷嘴前以形成旋流射流，从而提高射流泵效率且结构简单，安装容易，成本低；本发明可根据射流泵不同工况，调节不同的旋流强度，以得到最佳工况点。
发明内容
本发明目的在于设计一种旋流式射流泵，与传统射流泵相比，本发明将旋流发生器加装在喷嘴上游，使喷嘴处射流产生切向速度，从而使喷嘴处流场形成旋流，与无旋普通射流泵相比，在径向漩涡射流的作用下增加了被吸液流量，提高了射流泵效率。
本发明采用的技术方案是：一种旋流式射流泵，包括进水管1、旋流发生器9、喷嘴3、喉管4、吸水管2、扩散管5与出水管12，该射流泵从左到右依次安装有进水管1、旋流发生器9、喷嘴3、吸水管2、喉管4、扩散管5与出水管12；所述喷嘴3的一端安装在所述吸水管2的吸入室11内；所述进水管1一端连接所述旋流发生器9，其另一端连接有多通管8；所述多通管8的外壁径向均布地设有不少于四根的异径短管7，所述旋流发生器9的外壁同样径向均布地设有不少于四根的异径短管7，所述多通管8上的异径短管7通过软管6与所述旋流发生器9上的异径短管7相连；所述软管6上还设有滚轮式湍流强度调节器10。
进一步地，所述多通管8的主管为异径大小头，所述异径短管7的数量可以根据所需旋流的强度进行增减。
进一步地，所述旋流发生器9为一方形孔板，在方形孔板中心位置开有一圆孔，在所述圆孔切向方向上均布地开设切向流道17，所述切向流道17的数量与所述异径短管7数量相同；在所述切向流道17延伸至孔板侧壁处外接异径短管7，所述异径短管7外端设有倒钩，所述软管6两头分别套接在异径短管7的倒钩上。
进一步地，所述滚轮式湍流强度调节器10包括骨架15、滚轴13、滚轮轴承14与滚轮16，所述骨架15为一直角梯形结构，所述软管6沿梯形直角边穿过骨架15，所述滚轴13设在梯形斜边上，所述滚轮轴承14固定于滚轴13上，所述滚轮16与滚轮轴承14为一体件，滚轮轴承14位于滚轮圆心处。
本发明的有益效果是：通过安装在射流泵喷嘴上游的旋流发生装置使喷嘴处的射流产生切向速度，从而使喷嘴处的流场形成旋流，与无旋的普通射流泵相比，在径向漩涡射流的作用下增加了被吸液流量，提高了射流泵效率；本发明可根据射流泵的不同工况，调节不同的旋流强度，以得到最佳工况点。
附图说明
图1是可调式旋流式射流泵结构示意图。
图2是旋流发生器结构示意图。
图3是滚轮式湍流强度调节器结构示意图。
图4是试验台结构示意图。
1.进水管，2.吸水管，3.喷嘴，4.喉管，5.扩散管，6.软管，7.异径短管，8.多通管，9.旋流发生器，10.滚轮式湍流强度调节器，11.吸入室，12.出水管，13.滚轴，14.滚轮轴承，15.骨架，16.滚轮，17.切向流道，18.离心泵，19.射流泵，20.电磁流量计，21.压力表。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
图1为安装旋流式射流泵结构示意图，包括进水管1、旋流发生器9、喷嘴3、喉管4、吸水管2、扩散管5与出水管12，该射流泵从左到右依次安装有进水管1、旋流发生器9、喷嘴3、吸水管2、喉管4、扩散管5与出水管12；所述喷嘴3的一端安装在所述吸水管2的吸入室11内；所述进水管1一端连接所述旋流发生器9，其另一端连接有多通管8；所述多通管8的外壁径向均布地设有不少于四根的异径短管7，所述旋流发生器9的外壁同样径向均布地设有不少于四根的异径短管7，所述多通管8上的异径短管7通过软管6与所述旋流发生器9上的异径短管7相连；所述软管6上还设有滚轮式湍流强度调节器10。所述多通管8的主管为异径大小头，所述异径短管7的数量可以根据所需旋流的强度进行增减。
图2为旋流发生器结构示意图，所述旋流发生器9为一方形孔板，在方形孔板中心位置开有一圆孔，在所述圆孔切向方向上均布地开设切向流道17，所述切向流道17的数量与所述异径短管7数量相同；在所述切向流道17延伸至孔板侧壁处外接异径短管7，所述异径短管7外端设有倒钩，所述软管6两头分别套接在异径短管7的倒钩上。
图3为滚轮式湍流强度调节器结构示意图，所述旋流发生器9为一方形孔板，在方形孔板中心位置开有一圆孔，在所述圆孔切向方向上均布地开设切向流道17，所述切向流道17的数量与所述异径短管7数量相同；在所述切向流道17延伸至孔板侧壁处外接异径短管7，所述异径短管7外端设有倒钩，所述软管6两头分别套接在异径短管7的倒钩上。
工作流程：工作液由进水管1进入，经过多通管8时，在压差作用下，一部分液体继续经旋流发生器9进入喷嘴3，另一部分液体通过异径短管7经软管进入旋流发生器9，在径向均布的多股切向流作用下，使经过旋流发生器9的流体形成旋流从喷嘴3喷出，在旋流射流作用下，被吸液体经吸水管2进入吸入室11与工作液体在喉管4中混合，混合液从扩散管5进入出水管12。
如图4所述，在保证工作流量、吸入压力及出口条件都相同的试验条件下进行试验，电磁流量计20的测量误差为±0.5％，压力表21精度为0.4级，吸水管浸入水池深度为1m。
本实施例中测试泵为原型射流泵为DP-255普通射流泵及在保持喷嘴、喉管、扩散管等的结构参数不变的情况下加装旋流装置的射流泵，其主要结构参数如下：其射流部分主要尺寸参数为：喷嘴出口直径d0＝5mm，喉管直径d3＝10mm，面积比m＝4，喉管长度Lh＝45mm，吸入口口径dr＝30mm，出口扩散角θ＝6°。在保证工作流量、吸入压力及出口条件都相同的试验条件下进行试验，电磁流量计的测量误差为±0.5％，压力表精度为0.4级，吸水管浸入水池深度为1m。
试验及计算结果如下表所示：
通过试验结果可以发现，相比普通射流泵DP-255，加装旋流装置后的射流泵的吸上水流量在原有基础上提高5～6％，射流泵效率在原有基础上提高了3％左右。因此，本发明对射流泵吸上水流量及效率都有有益作用。

Claims (4)

1.一种旋流式射流泵，其特征在于：包括进水管（1）、旋流发生器（9）、喷嘴（3）、喉管（4）、吸水管（2）、扩散管（5）与出水管（12），该射流泵从左到右依次安装有进水管1、旋流发生器（9）、喷嘴（3）、吸水管（2）、喉管（4）、扩散管（5）与出水管（12）；所述喷嘴（3）的一端安装在所述吸水管（2）的吸入室（11）内；所述进水管（1）一端连接所述旋流发生器（9），其另一端连接有多通管（8）；所述多通管（8）的外壁径向均布地设有不少于四根的异径短管（7），所述旋流发生器（9）的外壁同样径向均布地设有不少于四根的异径短管（7），所述多通管（8）上的异径短管（7）通过软管（6）与所述旋流发生器（9）上的异径短管（7）相连；所述软管（6）上还设有滚轮式湍流强度调节器（10）。
2.如权利要求1所述的一种旋流式射流泵，其特征在于：所述多通管（8）的主管为异径大小头，所述异径短管7的数量可以根据所需旋流的强度进行增减。
3.如权利要求1所述的一种旋流式射流泵，其特征在于：所述旋流发生器（9）为一方形孔板，在方形孔板中心位置开有一圆孔，在所述圆孔切向方向上均布地开设切向流道（17），所述切向流道（17）的数量与所述异径短管（7）数量相同；在所述切向流道（17）延伸至孔板侧壁处外接异径短管（7），所述异径短管（7）外端设有倒钩，所述软管（6）两头分别套接在异径短管（7）的倒钩上。
4.如权利要求1所述的一种旋流式射流泵，其特征在于：所述滚轮式湍流强度调节器（10）包括骨架（15）、滚轴（13）、滚轮轴承（14）与滚轮（16），所述骨架（15）为一直角梯形结构，所述软管（6）沿梯形直角边穿过骨架（15），所述滚轴（13）设在梯形斜边上，所述滚轮轴承（14）固定于滚轴（13）上，所述滚轮（16）与滚轮轴承（14）为一体件，滚轮轴承（14）位于滚轮圆心处。
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