CN112360813A - 一种泵用吸入管非均匀来流主动控制装置及泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种泵用吸入管非均匀来流主动控制装置及泵，包括壳体、进口适流叶片和非均匀来流主动控制结构，所述壳体的进口方向垂直于出口方向，且所述内部根据流向依次设有进口段、控制段和出口段，所述进口段与控制段之间设有进口适流叶片，所述控制段内沿流向均布若干非均匀来流主动控制结构，用来改变来流的轴向速度、径向速度和绝对入流角度。本发明利用泵用吸入管设置的非均匀来流主动控制装置使得泵入口的轴向速度、径向速度和绝对入流角度产生畸变，改善了泵入口的抗空化能力，抑制了阵布性涡带，调整了非均匀来流，从而提高了泵性能，进一步增强了泵运行稳定性。

Description

一种泵用吸入管非均匀来流主动控制装置及泵
技术领域
本发明涉及流体泵领域或者泵体流向主动控制领域，特别涉及一种泵用吸入管非均匀来流主动控制装置及泵。
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。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泵的入口速度畸变，进而会产生预旋、局部的流动分离和空化等问题，同时也导致泵的扬程、扭矩有所降低，从而影响泵的性能。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种泵用吸入管非均匀来流主动控制装置及泵，利用泵用吸入管设置的非均匀来流主动控制装置使得泵入口的轴向速度、径向速度产生畸变，改善了泵入口的抗空化能力，抑制了阵布性涡带，调整了非均匀来流，从而提高了泵性能，进一步增强了泵运行稳定性。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种泵用吸入管非均匀来流主动控制装置，包括壳体、进口适流叶片和非均匀来流主动控制结构，所述壳体的进口方向垂直于出口方向，且所述内部根据流向依次设有进口段、控制段和出口段，所述进口段与控制段之间设有进口适流叶片，所述控制段内沿流向均布若干非均匀来流主动控制结构，用来改变来流的轴向速度和径向速度。
进一步，所述非均匀来流主动控制结构包括径向适流叶片和轴向适流叶片，所述控制段内通过若干径向适流叶片分成若干层径向流道，每层所述的径向流道内通过若干轴向适流叶片分成若干个轴向流道。
进一步，相邻所述径向流道内的轴向流道交错分布。
进一步，相邻所述非均匀来流主动控制结构内的轴向流道交错分布。
进一步，所述控制段的过流断面面积随着流动方向不断减小。
进一步，所述出口段内安装出口整流结构。
进一步，所述出口整流结构内的单个过流截面形状为正方形或矩形。
一种轴流泵，所述轴流泵的进口安装所述的泵用吸入管非均匀来流主动控制装置。
进一步，所述轴流泵的叶轮叶片数为n，所述径向适流叶片的个数为n+1。
本发明的有益效果在于：
本发明所述的泵用吸入管非均匀来流主动控制装置及轴流泵，多数轴流泵在实际运行时，受进水池中的不良流态、二次流等现象的影响，这就使得在泵入口流场分布不对称，甚至产生阵发性涡带现象，加大水力损失，影响进口流态分布，从而降低了泵性能，影响了泵机组效率。本发明在泵入口处设置的泵用吸入管内设置非均匀来流控制装置，改变了来流的轴向速度、径向速度和绝对入流角度，变水平运动为铅直运动，并在出口整流结构的整流作用下，可进一步地提高流速。这样液流可在均匀状态下进入泵的内部，满足均匀来流、无旋、轴向进水的理想条件，减低了泵的压力脉动，提高了泵效率，进一步增强了泵运行稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明所述的泵用吸入管非均匀来流主动控制装置的俯视图；
图3为图1的B-B示意图；
图4为本发明实施例2的结构示意图。
图中：
1-壳体；101-进口段；102-控制段；103-出口段；2-泵体；3-进口适流叶片；4-非均匀来流主动控制结构；401-第一层径向适流叶片；402-第二层径向适流叶片；403-第三层径向适流叶片；404-第四层径向适流叶片；405-第一层轴向适流叶片；406-第二层轴向适流叶片；407-第三层轴向适流叶片；408-第四层轴向适流叶片；409-第五层轴向适流叶片；5-出口整流结构。
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2所示，在本发明实施例1中，泵用吸入管非均匀来流主动控制装置包括壳体1、进口适流叶片3和非均匀来流主动控制结构4，所述壳体1的进口方向垂直于出口方向，且所述内部根据流向依次设有进口段101、控制段102和出口段103，所述进口段101与控制段102之间设有进口适流叶片3，所述控制段102过流断面面积随着流动方向不断减小；所述控制段102内设有非均匀来流主动控制结构4，用来改变来流的轴向速度、径向速度和绝对入流角度。所述出口段103设置有出口整流结构5，可以提高流速；所述出口整流结构5的单个过流截面形状为正方形或矩形。
如图3所示，实施例1中所述非均匀来流主动控制结构4包括径向适流叶片和轴向适流叶片，其中径向适流叶片包括第一层径向适流叶片401、第二层径向适流叶片402、第三层径向适流叶片403和第四层径向适流叶片404；轴向适流叶片包括第一层轴向适流叶片405、第二层轴向适流叶片406、第三层轴向适流叶片407、第四层轴向适流叶片408和第五层轴向适流叶片409；所述控制段102内通过第一层径向适流叶片401、第二层径向适流叶片402、第三层径向适流叶片403和第四层径向适流叶片404分割出5层径向流道。其中所述第一层径向适流叶片401与控制段102壁面之间的第一层径向流道设置若干第一层轴向适流叶片405，所述第一层径向适流叶片401与第二层径向适流叶片402之间的第二层径向流道设置若干第二层轴向适流叶片406，所述第二层径向适流叶片402与第三层径向适流叶片403之间的第三层径向流道设置若干第三层轴向适流叶片407，所述第三层径向适流叶片403与第四层径向适流叶片404之间的第四层径向流道设置若干第四层轴向适流叶片408，所述第四层径向适流叶片404与控制段102壁面之间的第五层径向流道设置若干第五层轴向适流叶片409；每层所述的径向流道内通过若干轴向适流叶片分成若干个轴向流道。所述非均匀来流主动控制结构4用于改变进入所述进口流体的轴向速度、径向速度。相邻所述径向流道内的轴向流道交错分布，如图3所示，所述第三层径向流道内的第三层轴向适流叶片407与第四层径向流道内的第四层轴向适流叶片408交错布置，即第三层径向流道内的轴向流道与第四层径向流道内的轴向流道交错布置。
一种泵，泵体2的进口安装所述的泵用吸入管非均匀来流主动控制装置，所述泵体2的叶轮叶片数为n，所述径向适流叶片的个数为n+1。一般情况下，在泵组运行时，由于受进水池中的不良流态、二次流等现象的影响，这就使得在泵入口流场分布不对称，从而导致泵入口来流呈非均匀状态，这对泵的性能影响极为严重。非均匀来流中往往会产生涡旋，甚至是阵发性涡带现象也更加明显，加大水力损失，影响进口流态分布，从而降低了泵性能。本发明在泵组运行时，进口来流经过所述进口适流叶片3可降低流速，同时在流经所述非均匀来流主动控制结构4时，来流变水平运动为铅直运动，在所述出口整流结构5的整流作用下，可进一步地提高流速。这样液流可在均匀状态下进入泵的内部，满足均匀来流、无旋、轴向进水的理想条件，减低了泵的压力脉动，提高了泵效率，进一步增强了泵运行稳定性。所述泵体2可为离心泵泵体或轴流泵泵体或混流泵泵体。
实施例2如图4所示，本发明所述控制段102内沿流向均布若干非均匀来流主动控制结构4，相邻所述非均匀来流主动控制结构4内的轴向流道交错分布。
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 (9)

1.一种泵用吸入管非均匀来流主动控制装置，其特征在于，包括壳体(1)、进口适流叶片(3)和非均匀来流主动控制结构(4)，所述壳体(1)的进口方向垂直于出口方向，且所述内部根据流向依次设有进口段(101)、控制段(102)和出口段(103)，所述进口段(101)与控制段(102)之间设有进口适流叶片(3)，所述控制段(102)内沿流向均布若干非均匀来流主动控制结构(4)，用来改变来流的轴向速度、径向速度和绝对入流角度。
2.根据权利要求1所述的泵用吸入管非均匀来流主动控制装置，其特征在于，所述非均匀来流主动控制结构(4)包括径向适流叶片和轴向适流叶片，所述控制段(102)内通过若干径向适流叶片分成若干层径向流道，每层所述的径向流道内通过若干轴向适流叶片分成若干个轴向流道。
3.根据权利要求2所述的泵用吸入管非均匀来流主动控制装置，其特征在于，相邻所述径向流道内的轴向流道交错分布。
4.根据权利要求2所述的泵用吸入管非均匀来流主动控制装置，其特征在于，相邻所述非均匀来流主动控制结构(4)内的轴向流道交错分布。
5.根据权利要求1所述的泵用吸入管非均匀来流主动控制装置，其特征在于，所述控制段(102)的过流断面面积随着流动方向不断减小。
6.根据权利要求1所述的泵用吸入管非均匀来流主动控制装置，其特征在于，所述出口段(103)内安装出口整流结构(5)。
7.根据权利要求6所述的泵用吸入管非均匀来流主动控制装置，其特征在于，所述出口整流结构(5)内的单个过流截面形状为正方形或矩形。
8.一种泵，其特征在于，所述泵的进口安装权利要求1-7任一项所述的泵用吸入管非均匀来流主动控制装置。
9.根据权利要求8所述的泵，其特征在于，所述泵的叶轮叶片数为n，所述径向适流叶片的个数为n+1。
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