CN109915418A - 一种叶片前伸式立式离心泵导流栅及使用该导流栅的离心泵 - Google Patents

一种叶片前伸式立式离心泵导流栅及使用该导流栅的离心泵 Download PDF

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滕爽
张永超
李清
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Abstract

本发明公开了一种叶片前伸式立式离心泵导流栅及使用该导流栅的离心泵，导流栅壳体为筒状，在导流栅的中心设有轮毂，由轮毂沿径向均匀设有导流栅叶片，导流栅叶片沿流体流动方向延伸，且导流栅叶片的出口边与叶轮的进口边平行，且二者在轴面投影上相距5～10mm；在某个导流栅叶片朝向泵进口处设有防预旋板，导流栅壳体的出口端与泵体的进口端固连，导流栅壳体出口端内侧与叶轮前盖板的配合处设有口环，导流栅叶片伸入叶轮的进口腔体内，叶片前伸式导流栅固定在泵体上，不需要轴功率的输入，并且有整流的作用，可以进一步提高泵的效率。

Description

一种叶片前伸式立式离心泵导流栅及使用该导流栅的离心泵
技术领域
本发明属于叶片泵技术领域，尤其涉及一种叶片前伸式立式离心泵导流栅及使用该导流栅的离心泵。
背景技术
汽蚀是离心泵运行中的常见现象。汽蚀发生时，离心泵流道内将出现由于局部低压而形成的汽泡，该局部低压一般出现在叶轮叶片进口边附近。汽泡随着主流迁移至高压区域时将发生溃灭，汽泡瞬间溃灭时产生的冲击波对过流壁面形成冲击作用，反复冲击将破坏过流壁面。汽泡的数量多时，液体在离心泵内的流动状态受到影响，离心泵的做功能力下降，运行出现不稳定，甚至整个离心泵机组产生振动。所以，提高离心泵的抗汽蚀性能十分重要。
目前，提高泵的抗汽蚀性能的手段主要有以下几种：(1)优化叶轮的几何参数。例如增大叶轮进口直径,增大叶片入口边宽度,改变叶轮前盖板进口部分曲率半径,减小叶片进口边厚度等；(2)在叶轮上游加装诱导轮。在离心泵叶轮上游设置一个诱导轮，可以为流入叶轮的流体增压，从而提高离心泵的抗汽蚀性能。设置诱导轮将增加泵的轴向长度，且需要轴功率的输入，另外在偏工况运行时可能会导致泵效率明显下降；(3)离心泵叶轮采用抗汽蚀材料制造，如硬质工具钢、碳化钨等；或者对泵过流部件表面进行处理，如喷镀耐汽蚀金属材料或非金属涂料。这些方法有助于保护叶轮，但会提高叶轮的加工制造成本；(4)在离心泵叶轮后盖板上设置平衡孔。平衡孔可以将叶轮后盖板外侧的高压水引入叶轮流道内的低压区域，提高低压区域内液体的压力。但自平衡孔流入的高速液流会干扰叶轮内的流体流动，导致离心泵的效率下降。目前提高离心泵抗汽蚀性能的手段，存在的问题是成本过高，会降低泵的效率。
发明内容
本发明根据现有技术中存在的问题，提出了一种叶片前伸式立式离心泵导流栅及使用该导流栅的离心泵，针对叶轮吸入口在上方的立式离心泵发明一种叶片前伸式导流栅，制造成本较低，不需要轴功率的输入，并且有整流的作用，可以进一步提高泵的效率。
本发明所采用的技术方案如下：
一种叶片前伸式立式离心泵导流栅，导流栅壳体为筒状，在导流栅的中心设有轮毂，由轮毂沿径向均匀设有导流栅叶片，所述导流栅叶片沿流体流动方向延伸，且导流栅叶片的出口边与叶轮的进口边平行，且二者在轴面投影上相距5～10mm；在某个导流栅叶片朝向泵进口处设有防预旋板；
进一步，所述防预旋板设置数量为1-2片；
进一步，所述导流栅叶片的叶片数比叶轮的叶片数少1片；
进一步，所述防预旋板在竖直面上由短边和长边构成，所述短边从导流栅壳体竖直向进口端延伸，所述长边呈流线型与短边连接；
进一步，所述短边与导流栅壳体外圈的距离为t，t＝3～5mm；
进一步，所述导流栅进口边采用圆弧形设计，能抑制液体流入导流栅时产生的脱流，同时减少冲击损失；
进一步，所述轮毂的进口端为流线型，可以减少来流由于流线偏转产生的水力损失；
进一步，所述导流栅的尺寸设计为：导流栅的外径D0＝Ds，导流栅的进口直径D1≈0.8～0.9Ds，Ds为泵进口直径；
一种安装上述导流栅的立式离心泵，导流栅壳体的出口端与泵体的进口端固连，所述导流栅壳体出口端内侧与叶轮前盖板的配合处设有口环，所述导流栅叶片伸入叶轮的进口腔体内。
本发明的有益效果：
(1)叶片前伸式导流栅固定在泵体上，不需要轴的带动，不损失轴功率；即使存在摩擦损失，由于导流栅叶片流道内的液流速度低，所以损失不大，对泵的效率影响小。
(2)通过叶片前伸式导流栅使液体的压能升高，抑制汽泡的产生。
(3)本发明针对叶轮吸入口在上方的立式离心泵，叶片前伸式导流栅安装于叶轮的上游，即上方，液体自叶片前伸式导流栅流入叶轮时具有下冲作用，会破坏在叶轮叶片进口边附近产生的汽泡。根据目前的加工制造手段，本发明中所述的叶片前伸式导流栅可能通过铸造、焊接和精加工的方式完成制造。
附图说明
图1是叶片前伸式导流栅的二维示意图；
图2是叶片前伸式导流栅的装配示意图；
图3是叶片前伸式导流栅的三维俯视示意图；
图4是叶片前伸式导流栅的三维仰视示意图；
图中，1、轴，2、叶轮，3、泵体，4、导流栅壳体，5、连接螺栓，6、口环，7、轮毂，8、导流栅进口边，9、防预旋板，10、螺栓孔，11、预留空间，12、导流栅叶片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明所提出的一种叶片前伸式立式离心泵导流栅，由圆筒状的导流栅壳体4、导流栅叶片12和防预旋板9构成，导流栅进口边8采用圆弧形设计，能抑制液体流入导流栅时产生的脱流，同时减少冲击损失；在导流栅壳体4的中心位置设有轮毂7，在轮毂7上沿径向均匀设有7片导流栅叶片12，每个导流栅叶片12与导流栅壳体4内侧连接，导流栅叶片12沿流体流动方向延伸，且导流栅叶片12的出口边与叶轮2的进口边平行，在图2所示的轴面投影图上，导流栅叶片的出口边和叶轮叶片进口边之间的距离为5～10mm，该距离过小，则可能引起导流栅叶片和叶轮叶片的接触；该距离过大，则不能很好地抑制液流的圆周速度分量。导流栅叶片12的叶片数比叶轮2的叶片数少1片，避免导流栅的叶片12和叶轮2叶片发生动静耦合作用。
在导流栅叶片12的背部，朝向泵进口处设有1片防预旋板9，防预旋板9通过焊接的方式与导流栅壳体4的内壁连接，且垂直于泵吸入管道内壁、且与泵吸入管道轴心线平行的板；防预旋板9在竖直面上由短边和长边构成，短边从导流栅壳体4竖直向进口端延伸，长边呈流线型与短边连接，整体呈弧形设计；短边与导流栅壳体4外圈的距离为t，t＝3～5mm，便于安装。防预旋板9可以抑制进入导流栅的液体的预旋。
叶片前伸式导流栅的外径D0等于泵进口直径Ds。叶片前伸式导流栅的进口直径D1≈0.8～0.9Ds，D1过小会导致泵进口液流速度过快，使其压能下降；D1过大则会导致导流栅壳体的厚度不够，影响其整体刚度。
如图2，基于本发明所设计的叶片前伸式立式离心泵导流栅，本发明还设计了一种装有该导流栅的立式离心泵，导流栅外围沿圆周方向均匀加工10个螺柱孔10，用以将导流栅固定在泵体3上，导流栅在每个螺栓孔10位置都设有预留空间11，方便连接螺栓5连接。导流栅与叶轮2之间设置口环6，口环6与叶轮2之间采用间隙配合。导流栅的出口直径D3与选定的口环6相匹配后确定，配合方式采用间隙配合。
本发明所设计的导流栅在泵体3内不随轴1的转动而转动，即保持静止。导流栅的叶片12伸入叶轮2的进口腔体内，在轴面投影图上，导流栅叶片12的出口边与叶轮2的进口边平行。由于导流栅的存在，抑制了叶轮2旋转对液流的牵连作用，提高了叶轮2叶片进口边附件的液流的压能。即使叶轮2叶片进口边附近产生了汽泡，自导流栅叶片12流出的液流具有下冲作用，可以将汽泡约束在叶轮2叶片进口边靠近后盖板的区域，汽泡不会向叶轮2叶片流道中扩散而影响泵的扬程。这种导流栅结构，不但可以提高立式离心泵的抗汽蚀性能，还可以改善叶轮2叶片的入流条件。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种叶片前伸式立式离心泵导流栅，其特征在于，导流栅壳体(4)为筒状，在导流栅的中心设有轮毂(7)，由轮毂(7)沿径向均匀设有导流栅叶片(12)，所述导流栅叶片(12)沿流体流动方向延伸，且导流栅叶片(12)的出口边与叶轮(2)的进口边平行，且二者在轴面投影上相距5～10mm；在某个导流栅叶片(12)朝向泵进口处设有防预旋板(9)。
2.根据权利要求1所述的一种叶片前伸式立式离心泵导流栅，其特征在于，所述防预旋板(9)设置数量为1-2片。
3.根据权利要求1所述的一种叶片前伸式立式离心泵导流栅，其特征在于，所述导流栅叶片(12)的叶片数比叶轮(2)的叶片数少1片。
4.根据权利要求1所述的一种叶片前伸式立式离心泵导流栅，其特征在于，所述防预旋板(9)在竖直面上由短边和长边构成，所述短边从导流栅壳体(4)竖直向进口端延伸，所述长边呈流线型与短边连接。
5.根据权利要求4所述的一种叶片前伸式立式离心泵导流栅，其特征在于，所述短边与导流栅壳体(4)外圈的距离为t，t＝3～5mm。
6.根据权利要求1、4或5所述的一种叶片前伸式立式离心泵导流栅，其特征在于，所述导流栅壳体(4)的导流栅进口边(8)采用圆弧形设计。
7.根据权利要求4所述的一种叶片前伸式立式离心泵导流栅，其特征在于，所述轮毂(7)的进口端为流线型。
8.根据权利要求4所述的一种叶片前伸式立式离心泵导流栅，所述导流栅的尺寸设计为：导流栅的外径D0＝Ds，导流栅的进口直径D1≈0.8～0.9Ds，Ds为泵进口直径。
9.一种安装有权利要求1-8中任意一项权利要求所述导流栅的立式离心泵，导流栅壳体(4)的出口端与泵体(3)的进口端固连，所述导流栅壳体(4)出口端内侧与叶轮前盖板的配合处设有口环(6)，导流栅叶片(12)伸入叶轮(2)的进口腔体内。
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