CN107575415B - 一种离心泵 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离心泵，包括泵壳及安装于泵壳内的叶轮，所述叶轮包括若干个叶片，相邻所述叶片之间形成叶轮流道，所述泵壳周围形成环形流道，在所述环形流道内靠近进水口的位置处设置一圈环形导流带。本发明具有结构简单紧凑、能够大大减少泵的流道内形成的涡流，从而能提高泵的整体效率等优点。
Description
技术领域
本发明主要涉及到输送液体的离心泵设备领域，特指一种离心泵。
背景技术
离心泵是各行各业的通用设备，应用范围非常广泛，例如：对于低比转速离心泵，运行效率非常低，造成了大量能源的浪费，产生这种现象是因为泵的结构设计不合理。
基于理论流体动力学的理论，可以推定：凡是效率偏低的泵，其泵内流体的运动不是简单的层流或紊流，而是存在严重的涡旋流动，消除此类涡旋流动就能在一定程度上同时达到节能的目的。
离心泵的叶轮流道中也存在严重的涡旋流动，因为流体在叶轮流道中流动时受到两种力的作用，一是离心力，二是科氏力，前一种力的作用方向是指向叶轮的外圈，后一种力的作用方向是叶轮旋转相反的切线方向，此二力的合力方向为向后又向外的倾斜方向，由于科氏力的存在，叶轮流道的流体会紧靠着叶轮工作面流动，从而使非工作面附近形成负压空穴区，此区域的负压会把泵壳内的高压流体吸引进来而产生严重的涡流，而且还会降低叶轮流道入口的抽吸作用。
传统的泵壳存在两大缺点，一是流体由叶轮流道出口喷出后高速射入环形流道内，由于叶轮出口水流的绝对速度要比环形流道内流速大好多倍，这在流体动力学中称之为“潜流”，就好像一根没于水池中的出水管，肉眼可见其水流周围会形成大量的涡旋流动，水的流速愈大，所产生的涡旋就会愈多。其二是叶轮出口喷射出的水流穿过环形流道水层后直冲流道彼岸内壁，因其冲击流体与壁面切线夹角都很大(正常情况下约为40°)，所以会产生强烈的折射水头损失，特别是当叶轮流道出口相对速度w2超常加大后，α2角也会加大，此时以上所述折射角度会更大。所以流体在进入蜗壳后产生以上两种极端不利的流动状态时，搅得环形流道中不得安宁，消耗了大量的能源。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、能够提高泵整体效率的离心泵。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种离心泵，包括泵壳及安装于泵壳内的叶轮，所述叶轮包括若干个叶片，相邻所述叶片之间形成叶轮流道，所述泵壳周围内形成环形流道，在所述环形流道内靠近进水口的位置处设置一圈环形导流带。
作为本发明的进一步改进：所述环形导流带为金属带。
作为本发明的进一步改进：所述环形导流带的起点在隔舌的前沿，终点在隔舌的背面。
作为本发明的进一步改进：所述环形导流带的带宽为环形道的进水口宽，距离进口内边沿为叶轮出口宽的0.7倍。
作为本发明的进一步改进：所述环形导流带的的横截面形状为“人”字形。
作为本发明的进一步改进：所述环形导流带的背面正中央以外正对于环形流道平面中心设置一块隔板，用来将环形流道的横截面分成两半。
作为本发明的进一步改进：所述隔板呈环状布置。将泵壳环形流道一周分开成两半，此隔板与环形导流带背面(非工作面)的正中央相焊接。
作为本发明的进一步改进：所述隔板靠近导流环开一圈窗口，用来弥补由于装配误差造成叶轮出口中心与泵壳入口中心有错位时，用来使流体碰上隔板后朝着前方走的同时也进行平衡两边流量。
作为本发明的进一步改进：所述泵由环形流道平面中心切开，待装好所述隔板后再用连接件(如螺栓)结合为整体。
作为本发明的进一步改进：所述叶轮流道无扩散角，所述叶轮流道的出口弧长与进口弧长相等，多余的扇形面积由叶片的出口端加厚所覆盖。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的离心泵，结构简单紧凑、能够提高泵整体效率,在环形流道内设置了“人”字形截面的导流环和带窗口的平面隔板，减少了泵壳内的水力损失，这样改进后能大大降低叶轮流道中和环形蜗壳内的涡旋流动和水击，不但能提高泵的运行效率，而且还能减小超载和驼峰，同时也会提高泵的气蚀性能。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明另一个视角的局部剖视结构示意图。
图3是本发明在具体应用实例中环形流道一个视角的原理示意图。
图4是本发明在具体应用实例中环形流道另一个视角的原理示意图。
图5是本发明在具体应用实例中泵壳内一个视角的原理示意图。
图6是本发明在具体应用实例中泵壳内另一个视角的原理示意图。
图7是本发明在具体应用实例中入水的原理示意图。
图例说明：
1、泵壳；2、叶轮；3、主轴；5、进水口；6、出水口；7、环形流道；8、环形导流带；9、隔板；10、窗口；201、叶片；202、叶轮流道。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1～图7所示，本发明的离心泵，包括泵壳1及安装于泵壳1内的叶轮2，叶轮2与主轴3相连，并在主轴3及驱动部件的驱动下转动，叶轮2的工作面朝向进水口5，叶轮2包括若干个叶片201，相邻叶片201之间形成叶轮流道202。泵壳1的侧面上开设有进水口5，泵壳1上还开设有出水口6。叶轮2出口与泵壳1的内侧壁之间形成环形流道7。本发明叶轮流道出口和进口的弧宽相等，整个流道宽几乎相等，多余的扇形面积由加厚叶片末端所覆盖。本发明在环形流道7内靠近进水口5的位置处设置一圈环形导流带8，该环形导流带8可以采用金属带。
在具体应用实例中，环形导流带8的起点在隔舌的前沿，终点在隔舌的背面，带宽约为环形道的进水口宽b3，距离进口内边沿约为叶轮出口宽b2的0.7倍。
在具体应用实例中，环形导流带8的的横截面形状为“人”字形，用来起到较佳的导流效果。当然可以理解，根据实际需要也可以采用其他形状的截面，只要能够满足实际导流效果即可。
在具体应用实例中，进一步在环形导流带8的背面正中央以外正对于环形流道7平面中心，焊上一块隔板9(可以为金属隔板)将环形流道7的横截面分成两半，为了防止叶轮流道出口中心与导流环中心出现错位所引起的左右流量不等，还可以进一步把纵向布置的隔板9靠近导流环开一圈窗口10，促使流体碰上隔板9后朝着前方走的同时也进行平衡两边流量。隔板9呈圆周布置。
在具体应用实例中，为了安置隔板9需要，需要将泵壳1由环形流道7平面中心切开，待装好隔板9后再用连接件(如螺栓)结合为整体。
在具体应用实例中，所述叶轮流道202无扩散角，所述叶轮流道202的出口弧长与进口弧长相等，多余的扇形面积由叶片201的出口端加厚所覆盖。
本发明在使用时，流体由叶轮流道202出口沿绝对速度C2的方向(图5)直接喷于环形导流带8上，因为此环形导流带8横截面为“人”字形，所以流体会左右分开为两股，并沿着环形流道7的圆形横截面内壁左右方向旋转。又因为流体具有很高的向前冲的速度，所以运行轨迹为大螺旋角的左右螺线，为了防止此两股流体在环形内汇合时产生强烈的扰动，本发明进一步设置的环形中央安装隔板9分开并引导往前流动。假设此两股流体汇合角度为50°，而分开后各为25°，计算了此两股流体汇流和分流的水头损失，二者相差为7倍多，50°汇流时的水头损失为36％，50°折流水头损失约为24％，而25°折流的水头损失为4.9％，后者也将近相差5倍，所以此隔板9的意义是巨大的。(请参见《水力学手册》水利出版社1956年北京)
流体从叶轮流道202喷出后沿着α2角的方向直冲于导流带，因为叶轮流道202的出口与此环形导流带8很近，所以流体与此环形导流带8的切线夹角会很小，应该会小于20°角，这比起传统蜗壳内流体需跨过“河流”直达彼岸的冲击角度要小得多。
流体经环形导流带8分流后沿着环形流道7内圆截面内表面成大螺旋角左右旋流，可完全消除传统的“潜流”状态所产生的旋涡流动。这就好比，观察到当啤酒往杯中央倒入时就会泡沫横溢，当啤酒沿着杯的内壁往下流时就会完全见不到泡沫了。既然含有容易起泡的碳酸气的啤酒都有如此好的效果，对于清水沿着内壁面流动应该效果会更好些，更能避免产生涡旋流的。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种离心泵，包括泵壳（1）及安装于泵壳（1）内的叶轮（2），所述叶轮（2）包括若干个叶片（201），相邻所述叶片（201）之间形成叶轮流道（202），其特征在于，所述泵壳（1）的内周形成环形流道（7），在所述环形流道（7）内靠近进水口（5）的位置处设置一圈环形导流带（8）；
所述环形导流带（8）的横截面形状为“人”字形；
所述环形导流带（8）的背面正中央以外正对于环形流道（7）平面中心设置一块隔板（9），用来将环形流道（7）的横截面分成两半；
所述隔板（9）靠近环形导流带（8）开一圈窗口（10），用来弥补叶轮出口中心与泵壳入口中心错位时造成两边流量不一样时，用来使流体碰上隔板（9）后朝着前方走的同时也进行平衡两边流量。
2.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述环形导流带（8）为金属带。
3.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述环形导流带（8）的起点在隔舌的前沿，终点在隔舌的背面。
4.根据权利要求3所述的离心泵，其特征在于，所述环形导流带（8）的带宽为环形流道（7）的进水口宽b3，距离进口内边沿为叶轮出口宽b2的0.7倍。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述隔板（9）呈环状布置。
6.根据权利要求5所述的离心泵，其特征在于，所述泵壳（1）由环形流道（7）平面中心切开，待装好所述隔板（9）后再用连接件螺栓（4）结合为整体。
7.根据权利要求5所述的离心泵，其特征在于，所述叶轮流道（202）无扩散角，所述叶轮流道（202）的出口弧长与进口弧长相等，多余的扇形面积由叶片（201）的出口端加厚所覆盖。
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