CN110566468B - 一种双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵，包括泵体、叶轮和导叶，所述泵体入口安装双吸式弯管，所述双吸式弯管包括两个进口和一个出口，两个所述进口按照出口中心对称分布；所述出口与所述泵体入口连接；所述进口内壁分布适流叶片。所述适流叶片包括上适流叶片和可调节流叶片装置，所述双吸式弯管进口的内壁上侧沿径向等距分布若干上适流叶片，所述双吸式弯管进口的内壁下侧设有可调节流叶片装置，用于改变进入所述进口流体的轴向速度、径向速度和绝对入流角度。本发明利用弯管内设置的非均匀来流主动控制装置，使得轴流泵入口的轴向速度、径向速度和绝对入流角度产生畸变，调整了非均匀来流，从而提高了轴流泵泵性能。

Description

一种双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵
技术领域
本发明涉及流体机械工程领域，特别涉及一种双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵。
背景技术
目前，在实际工程应用中，各种类型的泵都可能存在非均匀的入口速度分布，该速度分布会对泵的性能产生一定程度的影响，这方面已经有较多的相关研究。王福军等研究了弯肘形进水流道和轴流泵的耦合特性，发现泵入口断面上的流速分布并不均匀，指出进水流道和泵的耦合作用明显，二者耦合引起的泵内部流动机理有必要进行深入研究。施卫东等通过数值计算，对比分析了不同入口速度分布对轴流泵外特性、径向荷载以及典型位置压力脉动的影响，认为不同的入流条件对轴流泵的扬程、效率、径向力以及压力脉动特性具有不同程度的影响。Allen等发现进水流道会使泵入口产生速度畸变，进而会产生预旋、局部的流动分离和空化。Guo等对船用推进泵开展了研究，考察了入流畸变下的流量分布、速度分布，并分析了引起入流畸变的原因。
综上所述，进口为非均匀来流情况下的进水流道会使轴流泵入口速度畸变，进而会产生预旋、局部的流动分离和空化等问题，同时也导致轴流泵的扬程、扭矩有所降低，从而影响轴流泵的性能。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵，其在轴流泵的入口处设置双吸式前置弯管，利用弯管内设置的非均匀来流主动控制装置，使得轴流泵入口的轴向速度、径向速度和绝对入流角度产生畸变，调整了非均匀来流，从而提高了轴流泵泵性能。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵，包括泵体、叶轮和导叶，所述泵体入口安装双吸式弯管，所述双吸式弯管包括两个进口和一个出口，两个所述进口按照出口中心对称分布；所述出口与所述泵体入口连接；所述进口内壁分布适流叶片，用于改变进入所述进口流体的轴向速度、径向速度和绝对入流角度。
进一步，所述适流叶片包括上适流叶片和可调节流叶片装置，所述双吸式弯管进口的内壁上侧沿径向等距分布若干上适流叶片，所述双吸式弯管进口的内壁下侧设有可调节流叶片装置，用于改变进入所述进口流体的轴向速度、径向速度和绝对入流角度。
进一步，所述可调节流叶片装置包括下适流叶片、调整叶片、前限位销和后限位销；所述双吸式弯管进口的内壁下侧中心位置对称设有下适流叶片，对称布置的所述下适流叶片之间安装可摆动的调整叶片；所述前限位销和后限位销用于限定调整叶片的摆动大小。
进一步，所述调整叶片安装在转动销轴上，所述转动销轴两端安装在对称布置的所述下适流叶片之间。
进一步，所述前限位销和后限位销分别可拆卸安装在下适流叶片上，所述前限位销和后限位销限定所述调整叶片的摆动不超过10°。
进一步，所述双吸式弯管的内壁设有导流锥，且导流锥位于两个所述进口的交汇处，用于将两个所述进口流体导向所述双吸式弯管的出口。
进一步，所述导流锥高度为所述双吸式弯管公称直径的0.7～0.8倍。
进一步，所述叶轮叶片数为n，所述上适流叶片的叶片数为n+1。
本发明的有益效果在于：
多数轴流泵在实际运行时，进口存在非均匀来流从而导致泵整体性能降低，影响了泵机组效率，非均匀来流引起的非定常流动甚至引起泵机组异常振动。本发明在轴流泵的入口处设置双吸式前置弯管，利用弯管内设置的非均匀来流主动控制装置，同时可根据来流速度的大小进行叶片自适应角度调节，从而使得轴流泵入口的轴向速度、径向速度和绝对入流角度产生变化，进而调整了非均匀来流，改善了轴流泵泵性能，提高了泵机组效率，降低机组振动。
附图说明
图1是本发明所述的双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵的结构示意图；
图2是本发明所述的双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵的俯视图；
图3是本发明所述的双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵的局部放大图；
图4是图2的A-A示意图。
图中：
1-吸入式弯管；2-上适流叶片；3-下适流叶片；301-转动销轴；302-调节叶片；303-前限位销；304-后限位销；4-导流锥；5-泵体；6-叶轮；7-导叶。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1和图2所示，本发明所述的双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵，包括泵体5、叶轮6和导叶7，所述泵体5设置有导叶7，导叶下方设置有叶轮6，所述双吸式弯管1与所述泵体5配合安装，所述双吸式弯管1包括两个进口和一个出口，两个所述进口按照出口中心对称分布；所述出口与所述泵体5入口连接；所述进口内壁分布适流叶片，用于改变进入所述进口流体的轴向速度、径向速度和绝对入流角度。
所述适流叶片包括上适流叶片2和可调节流叶片装置，所述双吸式弯管1进口的内壁上侧沿径向等距分布若干上适流叶片2，所述双吸式弯管1进口的内壁下侧设有可调节流叶片装置，用于改变进入所述进口流体的轴向速度、径向速度和绝对入流角度。
所述可调节流叶片装置包括下适流叶片3、调整叶片302、前限位销303和后限位销304；所述双吸式弯管1进口的内壁下侧中心位置对称设有下适流叶片3，对称布置的所述下适流叶片3之间安装可摆动的调整叶片302；所述前限位销303和后限位销304用于限定调整叶片302的摆动大小。所述调整叶片302安装在转动销轴301上，所述转动销轴301两端安装在对称布置的所述下适流叶片3之间。
所述双吸式弯管1的内壁设有导流锥4，且导流锥4位于两个所述进口的交汇处，用于将两个所述进口流体导向所述双吸式弯管1的出口。
所述双吸式弯管1采用双法兰接口、对称式结构；所述叶轮6叶片数为n，则均匀设置在双吸式弯管1上壁面的所述上适流叶片数为n+1；所述下适流叶片数为2，所述下适流叶片3上设置有与调整叶片叶根301相配合的安装孔和与前限位销303和后限位销304配合的安装螺纹孔，所述前限位销组303和后限位销组304为活动插销组；所述调整叶片302可根据来流速度大小进行自适应角度调整，其调整范围由设置在下适流叶片上的前限位销303和后限位销304位置所决定；所述导流锥4高度为所述双吸式弯管1公称直径的0.7～0.8倍。
一般情况下，在泵组运行时，在前置弯管内上壁面处流速与下壁面处的流速不同，这会导致轴流泵进口来流呈非均匀状态，从而产生流动分离现象。流动分离时，往往会产生涡旋且流动分离越严重的部位涡旋也更明显，加大水力损失，影响进口流速分布，从而降低了轴流泵性能。本发明在泵组运行时，进口来流经过所述上适流叶片2可降低流速，同时在流经所述下适流叶片3时，来流变水平运动为铅直运动，在所述调整叶片302的自适应角度调整下，可进一步地提高流速。在液流流经所述导流锥4，削弱了可能出现的圆周流动和环量，大大提高了流态均匀度。这样液流可在均匀状态下进入轴流泵内部，满足均匀来流、无旋、轴向进水的理想条件，减低了轴流泵压力脉动，改善了轴流泵效率，进一步提高轴流泵运行稳定性。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵，包括泵体(5)、叶轮(6)和导叶(7)，其特征在于，所述泵体(5)入口安装双吸式弯管(1)，所述双吸式弯管(1)包括两个进口和一个出口，两个所述进口按照出口中心对称分布；所述出口与所述泵体(5)入口连接；所述进口内壁分布适流叶片，用于改变进入所述进口流体的轴向速度、径向速度和绝对入流角度；所述适流叶片包括上适流叶片(2)和可调节流叶片装置，所述双吸式弯管(1)进口的内壁上侧沿径向等距分布若干上适流叶片(2)，所述双吸式弯管(1)进口的内壁下侧设有可调节流叶片装置，用于改变进入所述进口流体的轴向速度、径向速度和绝对入流角度；所述可调节流叶片装置包括下适流叶片(3)、调整叶片(302)、前限位销(303)和后限位销(304)；所述双吸式弯管(1)进口的内壁下侧中心位置对称设有下适流叶片(3)，对称布置的所述下适流叶片(3)之间安装可摆动的调整叶片(302)；所述前限位销(303)和后限位销(304)用于限定调整叶片(302)的摆动大小。
2.根据权利要求1所述的双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵，其特征在于，所述调整叶片(302)安装在转动销轴(301)上，所述转动销轴(301)两端安装在对称布置的所述下适流叶片(3)之间。
3.根据权利要求1所述的双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵，其特征在于，所述前限位销(303)和后限位销(304)分别可拆卸安装在下适流叶片(3)上，所述前限位销(303)和后限位销(304)限定所述调整叶片(302)的摆动不超过10°。
4.根据权利要求1所述的双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵，其特征在于，所述双吸式弯管(1)的内壁设有导流锥(4)，且导流锥(4)位于两个所述进口的交汇处，用于将两个所述进口流体导向所述双吸式弯管(1)的出口。
5.根据权利要求4所述的双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵，其特征在于，所述导流锥(4)高度为所述双吸式弯管(1)公称直径的0.7～0.8倍。
6.根据权利要求1所述的双吸式吸入管非均匀来流主动控制的轴流泵，其特征在于，所述叶轮(6)叶片数为n，所述上适流叶片(2)的叶片数为n+1。
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