CN105604958A - 不易产生汽蚀的双吸泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不易产生汽蚀的双吸泵。本发明包括压出口、泵体、阀门、回流回路、叶轮入口，其中，回流回路包括支路和干路两个部分，连接在叶轮入口和压出口之间，通过阀门控制回流回路，将压出口的部分液体回流到叶轮入口中，所述的回流回路的干路连接在压出口处，然后一分为二，分成两个等大的支路，分别连接在泵体左右两侧的叶轮入口处，回流回路平滑，干路内径为出口管径的1/11-1/9，每个支路的横截面积为干路的二分之一。本发明在叶轮入口和压出口之间连接一个回流回路，将压出口的部分高压液体回流到叶轮入口低压区域处，提升叶轮入口处液体的压强，使叶轮入口处低压区的压强大于汽化压强，从而使双吸泵不易发生汽蚀。

Description

不易产生汽蚀的双吸泵

技术领域

本发明涉及一种双吸泵，尤其涉及一种不易产生汽蚀的双吸泵，属于流体机械领域。

背景技术

泵是一种量大面广、能量消耗巨大的通用机械，凡是有液体流动的地方几乎都有泵在工作。在所有泵类产品中，双吸泵具有结构简单、使用维修方便、流量大、扬程高等优点，在城市输水、工业、采矿等各个行业应用广泛。

双吸泵启动后，泵轴带动叶轮一起作高速旋转运动，迫使预先充灌在叶片间液体旋转，在惯性离心力的作用下，液体自叶轮中心向外周作径向运动。液体在流经叶轮的运动过程获得了能量，静压能增高，流速增大。当液体离开叶轮进入泵壳后，由于壳内流道逐渐扩大而减速，部分动能转化为静压能，最后沿切向流入排出管路。当液体自叶轮中心甩向外周的同时，叶轮中心形成低压区。双吸泵在运行过程中，在叶轮中心区域压强过低，其局部压强低于运行温度下工质液体的汽化压强，从而造成工质液体汽化，容易发生汽蚀，不仅会导致泵性能和效率下降，还会产生振动和噪声等一系列不利现象，汽蚀引起的空蚀甚至会导致过流部件的损坏，这严重影响泵的安全稳定和可靠运行。

双吸泵内液体流动十分复杂，是三维湍流粘性流动，运行过程中常伴有流动分离、汽蚀等流动现象。一直以来研究人员主要采用理论分析、实验研究和数值模拟等手段对双吸泵内部流场开展研究工作。理论分析对流动情况作了很多简化，对较复杂的流动预测性较差，而实验研究的实现方法，数据的准确度和可重复性受到了实验原理、试验设备和实验条件的限制，因此理论分析和实验研究在离心泵内部流场研究过程中存在着很大的局限性。随着CFD技术的成熟，复杂结构流动的数值模拟准确性和计算效率得到很大提升，在双吸泵的研究上扮演着越来越重要的角色，目前双吸泵的复杂流场计算是基于Naiver-Stokes方程和Realizable湍流模型，采用有限体积法求解三维定常的非稳态、不可压流，进而得到工质液体流场的压力和速度矢量等的信息。

发明内容

本发明的目的是针对目前双吸泵容易发生汽蚀的现状，提供了一种不易产生汽蚀的双吸泵。

双吸泵压出口处液体的压强最大，而在叶轮入口处压强最小，此处最易发生汽蚀，将压出口处的部分液体反馈到叶轮入口处，提高叶轮入口处工质液体的压强，使双吸泵叶轮入口处汽蚀发生可能性下降，避免了振动、噪声等不利现象和过流部件的损坏，使双吸泵更加安全稳定。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种不易产生汽蚀的双吸泵，包括压出口、泵体、阀门、回流回路、叶轮入口，其中，回流回路包括支路和干路两个部分，连接在叶轮入口和压出口之间，通过阀门控制回流回路，将压出口的部分液体回流到叶轮入口中，所述的回流回路的干路连接在压出口处，然后一分为二，分成两个等大的支路，分别连接在泵体左右两侧的叶轮入口处，回流回路平滑，干路内径为出口管径的1/11-1/9，每个支路的横截面积为干路的二分之一。

所述的阀门安装在回流干路上，在双吸泵开启前完全关闭，在双吸泵稳定运行后，开启阀门，压出口处液体开始回流到叶轮入口中。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

1.本发明针对目前双吸泵易发生汽蚀的缺点，提出了一种不易发生汽蚀的双吸泵，在叶轮入口和压出口之间连接一个回流回路，将压出口的部分高压液体回流到叶轮入口低压区域处，提升叶轮入口处液体的压强，使叶轮入口处低压区的压强大于汽化压强，从而使双吸泵不易发生汽蚀。

2.汽蚀发生的可能性降低，避免了气泡破裂而产生的振动、噪声等一系列不利现象和过流部件的损坏，使双吸泵更加安全稳定，延长了使用寿命。

3.本发明把压出口的部分液体回流到叶轮入口处，液体经过叶轮的再次运转，压出口处液体压强得到提升，进出口之间的压差扩大，具有叠压效果，使双吸泵的扬程提高。

4.本发明设计上有两个回流支路，位于泵体两侧，左右对称，轴向力保持平衡，不会破坏原有的稳定。

5.本发明的结构为在双吸泵叶轮入口和压出口之间连接了一个带有阀门的回流回路，结构简单，所使用的材料与泵体相同，成本低廉，具有极大的实用性。

附图说明

图1为本发明所述一种不易产生汽蚀的双吸泵结构示意图；

图2为改进前的双吸泵内部压强分布图；

图3为添加回流回路后的双吸泵内部压强分布图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例所述的一种不易产生汽蚀的双吸泵，包括叶轮入口1，回流支路2，回流干路3，阀门4，压出口5，泵体6。

所述回流干路一端连接在所述压出口；双吸泵的叶轮为由两个背靠背的叶轮组合而成，叶轮两端同时进水，为保证叶轮两端轴向力的平衡，另一端一分为二，分成两个等大的支路，分别连接在所述泵体左右两侧的叶轮入口处，干路内径为出口管径的1/11-1/9，每个支路的横截面积为干路的二分之一；回流回路要平直圆滑，以免因回流支路不规则而导致压力损失，影响叠压效果。

所述阀门安装在回流回路的干路上，双吸泵运行前，阀门须完全关闭，否则会导致双吸泵叶轮入口和压出口连通，内部压强降低，影响双吸泵的吸水效果，会出现叶轮空转现象，导致叶轮和轴承温度急剧上升，影响双吸泵的正常工作；双吸泵稳定运行后，打开阀门，由于压出口处液体压强较大，通过回流回路流入叶轮入口处，在惯性离心力的作用下，液体再次流经叶轮过程获得能量，静压能增高，压出口压强变大，进出口压差变大，扬程随之提高，具有叠压效果。

通过三维造型软件对所述双吸泵的流体域进行三维几何造型，采用ANSYSICEM软件对所得流体区域进行网格划分，获取数值模拟所需的双吸泵网格。选择Realizable湍流模型、速度进口和压力出口边界条件及流体物性等数值求解N-S方程，求得双吸泵全流场的数值模拟结果，分析叶轮入口处和压出口处的压强分布。

所示图2为改进前的双吸泵内部压强分布图，所示图3为添加回流回路后的双吸泵内部压强分布图。通过对比分析图2与图3，发现图3中叶轮入口处的压强提升，汽蚀发生的可能性降低；同时，压出口处压强也变大，具有叠压效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (2)

1.不易产生汽蚀的双吸泵，其特征在于：包括压出口、泵体、阀门、回流回路、叶轮入口，其中，回流回路包括支路和干路两个部分，连接在叶轮入口和压出口之间，通过阀门控制回流回路，将压出口的部分液体回流到叶轮入口中，所述的回流回路的干路连接在压出口处，然后一分为二，分成两个等大的支路，分别连接在泵体左右两侧的叶轮入口处，回流回路平滑，干路内径为出口管径的1/11-1/9，每个支路的横截面积为干路的二分之一。

2.根据权利要求1所述的不易产生汽蚀的双吸泵，其特征在于：所述的阀门安装在回流干路上，在双吸泵开启前完全关闭，在双吸泵稳定运行后，开启阀门，压出口处液体开始回流到叶轮入口中。