CN113565797A - 一种具有进口导流结构的管道泵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有进口导流结构的管道泵,包括进水流道、肘形进水弯管、离心叶轮、蜗壳、出水流道,肘形进水弯管内设置有诱导叶片;诱导叶片的厚度为进水流道出口内径的0.02‑0.05倍;诱导叶片的进口边形状为圆形,诱导叶片的出口形状为弧形;诱导叶片的弯曲方向与肘形进水弯管的弯曲方向相同。本发明结构简单,实施方便,无需额外添加多余外部机构,对管道泵综合性能提高效果强,具有较强的推广价值。

Description

一种具有进口导流结构的管道泵
技术领域
本发明涉及流体泵技术领域,特别是涉及一种具有进口导流结构的管道泵。
背景技术
泵是重要的通用机械,广泛应用于各行各业。其中,管道泵的进出口在同一直线上,具有体积小,安装方便等优点,因而被广泛应用于安装空间受限的场所,例如城市供水、船舶运输等方面。据相关资料统计,泵类能耗占全国年发电总量的21%以上,因此提高泵的效率对于节能减排具有重要意义。
管道泵由于进水流道扭曲,在设计工况下就会诱发进口回流、流动分离涡等复杂流动现象,进而降低叶轮的做功能力,对于泵整体性能具有非常大的负面影响,这一点在论文“Numerical flow prediction in inlet pipe of vertical inline pump”(DOI:10.1115/1.4038533)中做了详细的叙述。一般而言,管道泵的整体效率远低于同比转速的普通离心泵。
目前,业界对于改善管道泵进口流动结构的方法主要集中于对进口弯管的优化设计,而使用进口诱导叶片来改善管道泵入流情况的方法还未见报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有进口导流结构的管道泵,以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:本发明提供一种具有进口导流结构的管道泵,包括进水流道、肘形进水弯管、离心叶轮、蜗壳、出水流道,所述肘形进水弯管内设置有诱导叶片;
所述诱导叶片的厚度为所述进水流道出口内径的0.02-0.05倍;
所述诱导叶片的进口边形状为圆形,所述诱导叶片的出口形状为弧形;
所述诱导叶片的弯曲方向与所述肘形进水弯管的弯曲方向相同。
优选的,所述诱导叶片进口处圆形的内径与所述诱导叶片的厚度相同;所述诱导叶片出口处的弧形交点位于所述诱导叶片出口处的中线上。
优选的,所述进水流道的流量不大于100m3/h或所述离心叶轮进口内径不大于120mm时,具有第一工况;所述第一工况下,所述诱导叶片的数量为一个,所述诱导叶片与所述肘形进水弯管的内壁固接。
优选的,所述第一工况下,所述诱导叶片进口边位置到所述肘形进水弯管内壁的距离为所述进水流道内径的0.4-0.6倍,所述诱导叶片出口接近所述肘形进水弯管出口边,所述诱导叶片出口距所述肘形进水弯管出口内壁距离为所述肘形进水弯管出口内径的0.5-0.6倍,所述诱导叶片中段光滑过渡;
XLE/DS=0.4~0.6
XTE/DL=0.5~0.6
其中,XLE表示所述诱导叶片进口与所述肘形进水弯管纵向壁的距离,DS表示所述肘形进水弯管进口的内径;XTE表示所述诱导叶片出口与所述肘形进水弯管横向壁的距离,DL表示所述肘形进水弯管出口的内径。
优选的,所述进水流道的流量大于100m3/h或所述离心叶轮进口内径大于120mm时,具有第二工况,所述第二工况下,所述诱导叶片的数量为两个,包括依次设置的长叶片和短叶片,所述长叶片和所述短叶片分别与所述肘形进水弯管的内壁固接,所述长叶片到所述进水流道的距离小于所述短叶片到所述进水流道的距离。
优选的,所述长叶片进口边位置到所述肘形进水弯管内壁的距离为所述进水流道内径的0.35-0.5倍,所述长叶片出口接近所述肘形进水弯管出口边,所述长叶片出口距所述肘形进水弯管出口内壁距离为所述肘形进水弯管出口内径的0.4-0.5倍,所述长叶片中段光滑过渡;
X1 LE/DS=0.35~0.5
X1 TE/DL=0.4~0.5
其中,X1 LE表示所述长叶片进口与所述肘形进水弯管纵向壁的距离,DS表示所述肘形进水弯管进口的内径;X1 TE表示所述长叶片出口与所述肘形进水弯管横向壁的距离,DL表示所述肘形进水弯管出口的内径。
优选的,所述短叶片进口边位置到所述肘形进水弯管内壁的距离为所述进水流道内径的0.4-0.6倍,所述短叶片出口接近所述肘形进水弯管出口边,所述短叶片出口距所述肘形进水弯管出口内壁距离为所述肘形进水弯管出口内径的0.5-0.6倍,所述短叶片中段光滑过渡;
X2 LE/DS=0.5~0.6
X2 TE/DL=0.55~0.7
其中,X2 LE表示所述短叶片进口与所述肘形进水弯管纵向壁的距离,DS表示所述肘形进水弯管进口的内径;X2 TE表示所述短叶片出口与所述肘形进水弯管横向壁的距离,DL表示所述肘形进水弯管出口的内径。
本发明公开了以下技术效果:本发明公开一种具有进口导流结构的管道泵,在管道泵的肘形进水弯管内沿其湾区方向固接湾区方向相同的诱导叶片,过改善进口流道结构,有效抑制了肘形进口弯管内部的流动分离现象和出口处的回流现象,提高了叶轮的入流状态,改善出流质量,从而提高管道泵的综合性能。本发明结构简单,实施方便,无需额外添加多余外部机构,对管道泵综合性能提高效果强,具有较强的推广价值。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为不添加诱导叶片的管道泵水流模型;
图2为本发明具有进口导流结构的管道泵的结构示意图;
图3为本发明第一工况诱导叶片的结构示意图;
图4为本发明第二工况诱导叶片的结构示意图;
图5为添加诱导叶片的管道泵水流模型;
其中,1、进水流道;2、肘形进水弯管;3、离心叶轮;4、蜗壳;5、出水流道;6、诱导叶片;7、长叶片;8、短叶片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-5,本发明提供一种具有进口导流结构的管道泵,包括进水流道1、肘形进水弯管2、离心叶轮3、蜗壳4、出水流道5,肘形进水弯管2内设置有诱导叶片6;水流依次经过进水流道1、肘形进水弯管2、离心叶轮3、蜗壳4、出水流道5完成水流的泵送,诱导叶片6固定在肘形进水弯管2内,用于引导经过肘形进水弯管2得水流。
诱导叶片6的厚度为进水流道1出口内径的0.02-0.05倍;
诱导叶片6的进口边形状为圆形,诱导叶片6的出口形状为弧形;
诱导叶片6的弯曲方向与肘形进水弯管2的弯曲方向相同,诱导叶片6具有一个平滑的弧度,保证不会对水流造成阻碍。
进一步优化方案,诱导叶片6进口处圆形的直径与诱导叶片6的厚度相同;诱导叶片6出口处的弧形交点位于诱导叶片6出口处的中线上。诱导叶片6进口处圆形的直径与诱导叶片6的厚度相同,没有凸起结构阻碍水流流动,弧形朝向进水流道1方向,诱导叶片6出口处两条边的交点夹角为锐角行。锐角的顶点位于诱导叶片6出口处的中线上。此形状的目是引导进入的水流从诱导叶片6出分开,沿诱导叶片6的两侧流过,诱导叶片6圆弧形的进口和锐角形的出口有利于水流的流动,有效抑制了肘形进口弯管内部的流动分离现象和出口处的回流现象,使水流更加流畅。
进一步优化方案,进水流道1的流量不大于100m3/h或离心叶轮3进口内径不大于120mm时,具有第一工况;第一工况下,诱导叶片6的数量为一个,诱导叶片6与肘形进水弯管2的内壁固接。根据管道泵的流量或离心叶轮3的进口直径将其分成来那种工况,当进水流道1的流量不大于100m3/h或离心叶轮3进口内径不大于120mm时为第一工况,此时管道泵的流量较小,因此设置一个诱导叶片6即可完成对肘形进口弯管内部的流动分离现象和出口处的回流现象的抑制。第一工况下,诱导叶片6进口边位置到肘形进水弯管2内壁的距离为进水流道1内径的0.4-0.6倍,诱导叶片6出口接近肘形进水弯管2出口边,诱导叶片6出口距肘形进水弯管2出口内壁距离为肘形进水弯管2出口内径的0.5-0.6倍,诱导叶片6中段光滑过渡;
XLE/DS=0.4~0.6
XTE/DL=0.5~0.6
其中,XLE表示诱导叶片6进口与肘形进水弯管2纵向壁的距离,DS表示肘形进水弯管2进口的内径;XTE表示诱导叶片6出口与肘形进水弯管2横向壁的距离,DL表示肘形进水弯管2出口的内径。当处于第一工况时,诱导叶片6进口距离肘形进口弯管弯曲方向侧壁的距离为进水流道1出口内径的0.4-0.6倍,诱导叶片6的出口距离肘形进口弯管区方向内壁的距离是肘形进水弯管2出口内径的0.5-0.6倍。
进一步的,诱导叶片6的长度是肘形进水弯管2出口内径的0.8-0.9倍,诱导叶片6的高度是肘形进水弯管2进口内径的0.4-0.5倍。
进一步优化方案,进水流道1的流量大于100m3/h或离心叶轮3进口内径大于120mm时,具有第二工况,第二工况下,诱导叶片6的数量为两个,包括依次设置的长叶片7和短叶片8,长叶片7和短叶片8分别与肘形进水弯管2的内壁固接,长叶片7到进水流道1的距离小于短叶片8到进水流道1的距离。
进一步优化方案,长叶片7进口边位置到肘形进水弯管2内壁的距离为进水流道1内径的0.35-0.5倍,长叶片7出口接近肘形进水弯管2出口边,长叶片7出口距肘形进水弯管2出口内壁距离为肘形进水弯管2出口内径的0.4-0.5倍,长叶片7中段光滑过渡;
X1 LE/DS=0.35~0.5
X1 TE/DL=0.4~0.5
其中,X1 LE表示长叶片7进口与肘形进水弯管2纵向壁的距离,DS表示肘形进水弯管2进口的内径;X1 TE表示长叶片7出口与肘形进水弯管2横向壁的距离,DL表示肘形进水弯管2出口的内径。当处于第二工况时,长叶片7进口距离肘形进口弯管弯曲方向侧壁的距离为进水流道1出口内径的0.35-0.5倍,长叶片7的出口距离肘形进口弯管区方向内壁的距离是肘形进水弯管2出口内径的0.4-0.5倍。
进一步的,长叶片7的长度是肘形进水弯管2出口内径的0.5-0.6倍,长叶片7的高度是肘形进水弯管2进口内径的0.45-0.5倍。
进一步优化方案,短叶片8进口边位置到肘形进水弯管2内壁的距离为进水流道1内径的0.4-0.6倍,短叶片8出口接近肘形进水弯管2出口边,短叶片8出口距肘形进水弯管2出口内壁距离为肘形进水弯管2出口内径的0.5-0.6倍,短叶片8中段光滑过渡;
X2 LE/DS=0.5~0.6
X2 TE/DL=0.55~0.7
其中,X2 LE表示短叶片8进口与肘形进水弯管2纵向壁的距离,DS表示肘形进水弯管2进口的内径;X2 TE表短叶片8出口与肘形进水弯管2横向壁的距离,DL表示肘形进水弯管2出口的内径。当处于第二工况时,短叶片8进口距离肘形进口弯管弯曲方向侧壁的距离为进水流道1出口内径的0.4-0.6倍,长叶片7的出口距离肘形进口弯管区方向内壁的距离是肘形进水弯管2出口内径的0.5-0.6倍。
进一步的,短叶片8的长度是肘形进水弯管2出口内径的倍0.25-0.35倍,短叶片8的高度是肘形进水弯管2进口内径的0.5-0.65倍。
使用方法:
以一台比转速为132r/min,设计流量为50m3/h,离心叶轮3进口内径72mm的管道泵作为示例对象,其结构如图3所示,一种具有诱导叶片6的管道泵进口,包含进口流道、肘形进口弯管及一个诱导叶片6。该诱导叶片6具有圆形进口边及弧形出口边,其进口距肘形进口弯管内壁的距离为进水流道1水口内径的0.483倍,其出口距肘形进水弯管2出口内壁的距离为肘形进水弯管2出口内径的0.532倍,诱导叶片6的中间段光滑过渡,其厚度3mm,约为进水流道1出口内径的0.042倍。
管道泵离心叶轮3转动,在管道泵腔内形成真空,产生对水流的抽吸作用下,水流在管道泵离心叶轮3的作用下从进口流道进入肘形进口弯管,经过诱导叶片6的导流,减少了肘形进口弯管内部的流动分离现象和出口处的回流现象,提高了离心叶轮3的入流状态,然后通过蜗壳4和出流管道排出。
经过测量和计算,增加诱导叶片6后,管道泵的效率增加约2%。
本发明结构简单,实施方便,无需额外添加多余外部机构,对管道泵综合性能提高效果强,具有较强的推广价值。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种具有进口导流结构的管道泵,包括进水流道(1)、肘形进水弯管(2)、离心叶轮(3)、蜗壳(4)、出水流道(5),其特征在于:所述肘形进水弯管(2)内设置有诱导叶片(6);
所述诱导叶片(6)的厚度为所述进水流道(1)出口内径的0.02-0.05倍;
所述诱导叶片(6)的进口边形状为圆形,所述诱导叶片(6)的出口形状为弧形;
所述诱导叶片(6)的弯曲方向与所述肘形进水弯管(2)的弯曲方向相同。
2.根据权利要求1所述的具有进口导流结构的管道泵,其特征在于:所述诱导叶片(6)进口处圆形的内径与所述诱导叶片(6)的厚度相同;所述诱导叶片(6)出口处的弧形交点位于所述诱导叶片(6)出口处的中线上。
3.根据权利要求1所述的具有进口导流结构的管道泵,其特征在于:所述进水流道(1)的流量不大于100m3/h或所述离心叶轮(3)进口内径不大于120mm时,具有第一工况;所述第一工况下,所述诱导叶片(6)的数量为一个,所述诱导叶片(6)与所述肘形进水弯管(2)的内壁固接。
4.根据权利要求3所述的具有进口导流结构的管道泵,其特征在于:所述第一工况下,所述诱导叶片(6)进口边位置到所述肘形进水弯管(2)内壁的距离为所述进水流道(1)内径的0.4-0.6倍,所述诱导叶片(6)出口接近所述肘形进水弯管(2)出口边,所述诱导叶片(6)出口距所述肘形进水弯管(2)出口内壁距离为所述肘形进水弯管(2)出口内径的0.5-0.6倍,所述诱导叶片(6)中段光滑过渡;
XLE/DS=0.4~0.6
XTE/DL=0.5~0.6
其中,XLE表示所述诱导叶片(6)进口与所述肘形进水弯管(2)纵向壁的距离,DS表示所述肘形进水弯管(2)进口的内径;XTE表示所述诱导叶片(6)出口与所述肘形进水弯管(2)横向壁的距离,DL表示所述肘形进水弯管(2)出口的内径。
5.根据权利要求1所述的具有进口导流结构的管道泵,其特征在于:所述进水流道(1)的流量大于100m3/h或所述离心叶轮(3)进口内径大于120mm时,具有第二工况,所述第二工况下,所述诱导叶片(6)的数量为两个,包括依次设置的长叶片(7)和短叶片(8),所述长叶片(7)和所述短叶片(8)分别与所述肘形进水弯管(2)的内壁固接,所述长叶片(7)到所述进水流道(1)的距离小于所述短叶片(8)到所述进水流道(1)的距离。
6.根据权利要求5所述的具有进口导流结构的管道泵,其特征在于:所述长叶片(7)进口边位置到所述肘形进水弯管(2)内壁的距离为所述进水流道(1)内径的0.35-0.5倍,所述长叶片(7)出口接近所述肘形进水弯管(2)出口边,所述长叶片(7)出口距所述肘形进水弯管(2)出口内壁距离为所述肘形进水弯管(2)出口内径的0.4-0.5倍,所述长叶片(7)中段光滑过渡;
X1 LE/DS=0.35~0.5
X1 TE/DL=0.4~0.5
其中,X1 LE表示所述长叶片(7)进口与所述肘形进水弯管(2)纵向壁的距离,DS表示所述肘形进水弯管(2)进口的内径;X1 TE表示所述长叶片(7)出口与所述肘形进水弯管(2)横向壁的距离,DL表示所述肘形进水弯管(2)出口的内径。
7.根据权利要求6所述的具有进口导流结构的管道泵,其特征在于:所述短叶片(8)进口边位置到所述肘形进水弯管(2)内壁的距离为所述进水流道(1)内径的0.4-0.6倍,所述短叶片(8)出口接近所述肘形进水弯管(2)出口边,所述短叶片(8)出口距所述肘形进水弯管(2)出口内壁距离为所述肘形进水弯管(2)出口内径的0.5-0.6倍,所述短叶片(8)中段光滑过渡;
X2 LE/DS=0.5~0.6
X2 TE/DL=0.55~0.7
其中,X2 LE表示所述短叶片(8)进口与所述肘形进水弯管(2)纵向壁的距离,DS表示所述肘形进水弯管(2)进口的内径;X2 TE表示所述短叶片(8)出口与所述肘形进水弯管(2)横向壁的距离,DL表示所述肘形进水弯管(2)出口的内径。
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