CN114017391B - 用于空化抑制的离心泵蜗壳、其设计方法及其安装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了用于空化抑制的离心泵蜗壳、其设计方法及其安装方法，离心泵蜗壳包括蜗壳本体，蜗壳本体设有沟槽，沟槽采用环向槽和径向槽，将环向槽或径向槽设置在蜗壳本体的内侧上，通过流体在沟槽内的堆积，提高泄漏涡所在位置的压力，降低泄漏涡产生的低压区，在基本不降低扬程效率等水力特性下，抑制空化产生。设计方法对沟槽进行设计，确定沟槽的位置、形态和尺寸。安装方法根据设计的结果，对外壳、第一侧板和第二侧板进行安装，便于控制外壳、第一侧板和第二侧板的制造质量，方便在第二侧板上开设环向槽或径向槽，控制沟槽的位置和形状，同时确保沟槽的宽度和深度符合设计要求。
Description
技术领域
本发明属于离心泵技术领域，具体涉及用于空化抑制的离心泵蜗壳、其设计方法及其安装方法。
背景技术
离心泵空化会导致叶轮和泵体的异常振动，产生噪音，并能造成运行不稳定，使扬程和效率等水力性能下降。长时间处在空化状态下运行，还会对离心泵叶轮表面金属产生剥蚀，缩短泵体寿命。因此，离心泵在实际运行时，应避免空化现象的产生。
对于开式和半开式离心泵，由于叶轮与蜗壳之间存在相对运动，吸力面与压力面的压差使叶轮顶部出现泄漏流动，并且在叶轮前缘叶顶形成泄漏涡。相较于主流，泄漏涡内由于回流的存在使该位置更容易出现空化现象。
如何抑制空化现象的产生是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供用于空化抑制的离心泵蜗壳、其设计方法及其安装方法，通过在离心泵叶轮前缘处蜗壳的合理位置设置环向槽或径向槽，提高前缘处压力，降低泄漏涡产生的低压区，在基本不降低扬程效率等水力特性下，抑制空化产生。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
用于空化抑制的离心泵蜗壳，包括蜗壳本体，蜗壳本体内部设有蜗室，蜗室中用于安装叶轮。其特征在于：蜗壳本体设有沟槽，沟槽具有一定的深度和宽度，沟槽采用环向槽和径向槽，将环向槽或径向槽设置在蜗壳本体的内侧上，通过流体在沟槽内的堆积，提高泄漏涡所在位置的压力，降低泄漏涡产生的低压区，在基本不降低扬程效率等水力特性下，抑制空化产生。
进一步，蜗壳本体包括外壳、第一侧板和第二侧板，第一侧板焊接在外壳的前侧，第二侧板焊接在外壳的后侧，将环向槽或径向槽设置在第二侧板的表面上。本发明需要对蜗壳本体开槽，为了方便开设环向槽或径向槽，本发明将蜗壳本体分成外壳、第一侧板和第二侧板三部分，这样可分别对外壳、第一侧板和第二侧板进行铸造形成，便于控制外壳、第一侧板和第二侧板的制造质量，同时方便在第二侧板上开设环向槽或径向槽，控制沟槽的位置和形状，同时确保沟槽的宽度和深度符合设计要求。由于外壳的外表面为圆弧形状，不方便对外壳进行固定，因此，外壳的外表面设有外环体，通过对外环体定位固定，能对蜗壳本体进行定位。
用于空化抑制的离心泵蜗壳的设计方法，其特征在于：包括如下步骤：
a、识别泄漏涡区域。
b、根据步骤a得到的泄漏涡在蜗壳上对应的区域，确定沟槽的位置，同时确定沟槽的形态，沟槽的形态选用环向槽或径向槽。环向槽或径向槽需要覆盖泄漏涡轨迹及诱发的低压区域，其主要目的是在低压区与产生回流，降低流速，增加流体压力，延缓空化现象发生。根据第一步得到的压力分布，槽需要覆盖泄漏涡以及相邻区域，并且在压力梯度较大的区域进行分布优化，避免产生较大损失。
c、确定沟槽尺寸：根据步骤b确定的沟槽位置和形态，并结合步骤a得到的低压区域压力分布，选定沟槽深度及沟槽间隔。沟槽深度和宽度决定了回流的强度，对于流速较大、压力较小的区域，采取较大、较深的沟槽，在流速较小的区域采取较小、较浅的沟槽。
d、通过计算流体力学，判断沟槽对空化的抑制水平及对水力特性的影响。通过计算流体力学判断沟槽对空化的抑制是否达到要求，同时判断步骤b和步骤c选取的沟槽位置、形态、尺寸对水力特性的降低是否在接受范围内。
e、重复步骤b至步骤d，得到满足水力特性和空化抑制效果的沟槽设计方案，进行迭代优化。
f、离心泵蜗壳强度校核。
进一步，步骤a中，通过计算流体力学手段仿真获得泄漏涡区域，通常使用计算流体力学软件如CFX、fluent计算得到。或者通过安置在离心泵蜗壳表面的压力传感器采集到的压力信号分析获得泄漏涡区域，对于使用传感器测量的方法，需要沿周向和流向布置多个传感器，得到蜗壳壁面的压力分布特性，因此成本相较于仿真更高，且空间分辨率小于仿真方法。
进一步，步骤f中，通过有限元模拟进行离心泵蜗壳强度校核。由于本方法通过在蜗壳上开槽的方式抑制空化，会改变原有的蜗壳结构，需要对蜗壳强度进行校核，必要时增加或局部增加蜗壳厚度。蜗壳开槽后根据槽深、槽宽以及槽的形态不同，可能会发生局部的应力集中，可通过有限元模拟进行强度校核，判断应力集中区域是否超出材料极限，必要时增加蜗壳厚度。
用于空化抑制的离心泵蜗壳的安装方法，外壳、第一侧板和第二侧板均可通过模具铸造成型，其特征在于：包括如下步骤：
A、在外壳上初步固定第一侧板和第二侧板：
将第一侧板贴附在外壳的前侧处，第一侧板的内侧和外壳的内侧对齐接触，再在接触处选择4-6个焊接点，并对焊接点进行焊接，使得第一侧板和外壳初步固定，再将第二侧板贴附在外壳的后侧处，第二侧板的内侧和外壳的内侧对齐接触，再在接触处选择4-6个焊接点，并对焊接点进行焊接，使得第二侧板和外壳初步固定。
B、将第一侧板和第二侧板在外壳上满焊：
(1)在外壳的外环体处安装两块平行的固定板，将固定板通过螺丝和外环体固定连接，再在固定板上安装底座，将底座通过螺丝和固定板固定连接，此时底座的延伸部和固定板紧贴，底座设有通孔，然后将固定板通过螺丝固定在翻转板上，该翻转板通过第一电机驱动，使得翻转板转动。
(2)在通孔中塞入具有弹性的木塞，并将木塞通入到外壳的出口中。
(3)驱动第一电机，使得外壳处于水平状态，同时第一侧板朝上设置，再采用第一钢板对第一侧板的孔盖住，然后对第一侧板的外侧和外壳的外侧接触处进行满焊，焊接结束后，取出第一钢板。
(4)驱动第一电机，使得翻转板转动180°，使得外壳处于水平状态，同时第二侧板朝上设置，再采用第二钢板对第二侧板的孔盖住，然后对第二侧板的外侧和外壳的外侧接触处进行满焊，焊接结束后，取出第二钢板，得到蜗壳本体。
本发明如果将第一侧板和第二侧板的外表面和外壳直接焊接，易导致第一侧板和第二侧板焊接位置出现偏差，且焊接强度一般。针对该问题，本发明先在第一侧板的内侧和外壳的内侧对齐接触焊接，使得第一侧板和外壳上初步固定，对第一侧板在外壳上的焊接位置进行确定，再在第二侧板的内侧和外壳的内侧对齐接触焊接，使得第二侧板和外壳上初步固定，对第二侧板在外壳上的焊接位置进行确定。然后将第一侧板在外壳上满焊，将第二侧板在外壳上满焊，在满焊过程中，第一侧板和第二侧板焊接位置不会出现偏差，使得满焊时间充分。在满焊过程中，通过第一电机带动翻转板转动，可使第一侧板和第二侧板均处于水平状态进行满焊，使得第一侧板和外壳之间的焊缝均匀，同时使得第二侧板和外壳之间的焊缝均匀，避免焊缝存在空隙，提高焊接质量，满焊完成后，第一侧板和第二侧板在外壳上具有足够的连接强度。而且，在焊接过程中，通过对木塞对外壳的出口封堵，同时采用第一钢板对第一侧板的孔盖住，采用第二钢板对第二侧板的孔盖住，减少焊渣进入到外壳内部。
C、拧出翻转板和固定板之间的螺丝，再对固定板之间的蜗壳本体进行焊缝处理，主要清除焊渣，也可对焊缝进行打磨处理。
D、对蜗壳本体清洗：
(1)将底座通过螺丝固定在清洗台上，清洗台设有出水槽，木塞设于出水槽中，此时固定板保持竖直状态，再在两块固定板之间装入两块密封板，密封板的两侧设有凸起部，凸起部之间形成凹槽，固定板的两侧滑入到凹槽中，密封板和固定板之间形成空腔，然后在木塞的下方放置接水框。
(2)采用喷淋头对蜗壳本体的外表面进行清洗液喷淋，清洗液流入到空腔中，当空腔中的清洗液高度超过外壳的外环体的最高点时，停止喷淋操作，将外壳、第一侧板和第二侧板的整体结构在空腔的清洗液中浸没5-10min。
(3)在底座的通孔中拔出木塞，此时空腔中的清洗液排入到接水框中，当空腔中的清洗液排完后，取出两块密封板，再拧出底座和清洗台之间的螺丝。
本发明如果采用清洗液直接对外壳进行清洗，不易清除外壳内部的污垢。针对该技术问题，本发明在结合固定板和底座的安装情况下，而且在通孔中塞入具有弹性的木塞，并将木塞通入到外壳的出口中，此时固定板保持竖直状态，再在两块固定板之间装入两块密封板，使得密封板和固定板之间形成空腔，先采用喷淋头对蜗壳本体的外表面进行冲洗，当空腔中的清洗液高度超过外壳的外环体的最高点时，清洗液能进入到外壳的蜗室中，清洗液使得外壳内部的污垢脱落，而且底座的通孔处于最下方，当拔出木塞时，清洗液将外壳内外脱离的污垢带出，使得蜗壳本体内外干净。而且采用接水框对清洗液进行收集，可对清洗液集中处理，避免污染环境。
E、对蜗壳本体甩干：
(1)将底座和固定板之间的螺丝拧出，拆出底座，再将固定板通过螺丝固定在转动台上，此时固定板保持竖直状态，转动台通过第二电机驱动，使得转动台转动。
(2)控制第二电机持续驱动，将蜗壳本体甩干10-15min，再拧出固定板和转动台之间的螺丝。
本发明对蜗壳本体清洗后，如果直接晾干，需要时间较久。针对该技术问题，本发明将底座拆出，直接将固定板固定到转动台上，进行转动甩干，使得蜗壳本体内外的清洗液甩出。
F、将固定板水平放置在仓库中，对蜗壳本体进行自然晾干，蜗壳本体设置在固定板之间，不与地面接触，避免蜗壳本体破损。再拧出固定板和外环体之间的螺丝，取出蜗壳本体，并对蜗壳本体进行包装。
本发明中的固定板用于满焊、清洗、甩干和自然晾干，一般选用硬度较高的钢板，必要时可在固定板的表面焊接加劲肋，提高固定板的强度。
进一步，本发明在外壳上初步固定第一侧板和第二侧板过程中，由于外壳的蜗室具有一定的深度，焊渣会残留在外壳内部多处地方，不易擦拭，而且也不方便对第一侧板和第二侧板进行定位。针对该技术问题，在步骤A中，采用支撑装置对外壳进行固定，支撑装置包括第一支撑板和第二支撑板，第一支撑板和第二支撑板平行设置，第一支撑板设有第一转动孔，第二支撑板设有第二转动孔，第二支撑板设有限位柱，限位柱以第二转动孔的中心为圆心周向分布。
在步骤A具体操作中：
(1)将外壳设置在第一支撑板和第二支撑板之间的区域中，在第一支撑板的第一转动孔中通入第一转动杆，同时将第一转动杆的第一螺纹头拧入到外环体的螺纹孔中，再在第二支撑板的第二转动孔中通入第二转动杆，同时将第二转动杆的第二螺纹头拧入到外环体的另一螺纹孔中。
(2)在第一侧板和外壳初步固定前，将外壳向第二支撑板方向移动，并将外环体贴附在第二支撑板上，再在第二转动杆的第二螺纹段中螺纹连接限位块，限位块设有凸块，凸块设有限位孔，接着对将外壳转动设定角度，使得外壳的前侧倾斜朝下，外壳的后侧倾斜朝上，然后将外壳向第一支撑板方向移动，此时凸块的限位孔设置在第二支撑板上对应的限位柱上，同时限位块贴附在第二支撑板上，再在第一转动杆的第一螺纹段中螺纹连接锁紧件，锁紧件锁紧在第一支撑板上，此时外壳保持设定的倾斜角度安装在第一支撑板和第二支撑板之间，然后进行第一侧板和外壳初步固定。
(3)第一侧板和外壳初步固定完成后，在第二侧板和外壳初步固定前，拧出锁紧件，再将外壳向第二支撑板方向移动，并将外环体贴附在第二支撑板上，接着对将外壳转动设定角度，使得外壳的后侧倾斜朝下，外壳的前侧倾斜朝上，然后将外壳向第一支撑板方向移动，此时凸块的限位孔设置在第二支撑板上对应的限位柱上，同时限位块贴附在第二支撑板上，再在第一转动杆的第一螺纹段中螺纹连接锁紧件，锁紧件锁紧在第一支撑板上，此时外壳保持设定的倾斜角度安装在第一支撑板和第二支撑板之间，然后进行第二侧板和外壳初步固定。
该步骤中，在对第一侧板和外壳初步固定过程中，外壳保持倾斜角度设置，一般倾斜角度为30°，外壳的前侧倾斜朝下，外壳的后侧倾斜朝上，使得第一侧板和外壳的焊接点朝向操作人员，操作人员一只手按住第一侧板，另一只手进行焊接，便于焊料伸入到焊接位置处，方便将第一侧板的内侧和外壳的内侧进行对齐焊接，而且焊接过程中的杂质掉落并集中在外壳内部的下方，不易进入到外壳的出口中，方便对杂质及时处理，并对外壳内部进行擦拭。而且在对第二侧板和外壳初步固定过程中，外壳保持另一倾斜角度设置，一般倾斜角度为30°，外壳的后侧倾斜朝下，外壳的前侧倾斜朝上，使得第二侧板和外壳的焊接点朝向操作人员，操作人员一只手按住第二侧板，另一只手进行焊接，便于焊料伸入到焊接位置处，方便将第二侧板的内侧和外壳的内侧进行对齐焊接，而且焊接过程中的杂质也掉落并集中在外壳内部的下方，不易进入到外壳的出口中，方便对杂质及时处理，并对外壳内部进行擦拭。而且本发明对外壳进行支撑固定，避免外壳重量大而导致焊接操作麻烦的情况。
进一步，步骤D中，当空腔中的清洗液排完后，向空腔中的蜗壳本体喷淋清水，空腔中的清水排入到接水框中，壳除去蜗壳本体的清洗液。
本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明在蜗壳本体上设置沟槽，沟槽具有一定的深度和宽度，沟槽采用环向槽和径向槽，将环向槽或径向槽设置在蜗壳本体的内侧上，通过流体在沟槽内的堆积，提高泄漏涡所在位置的压力，降低泄漏涡产生的低压区，在基本不降低扬程效率等水力特性下，抑制空化产生。
(2)本发明在设计过程中，使环向槽或径向槽覆盖泄漏涡轨迹及诱发的低压区域，其主要目的是在低压区与产生回流，降低流速，增加流体压力，延缓空化现象发生。
本发明在设计过程中，沟槽深度和宽度决定了回流的强度，对于流速较大、压力较小的区域，采取较大、较深的沟槽，在流速较小的区域采取较小、较浅的沟槽。
(3)本发明如果将第一侧板和第二侧板的外表面和外壳直接焊接，易导致第一侧板和第二侧板焊接位置出现偏差，且焊接强度一般。针对该问题，本发明先在第一侧板的内侧和外壳的内侧对齐接触焊接，使得第一侧板和外壳上初步固定，对第一侧板在外壳上的焊接位置进行确定，再在第二侧板的内侧和外壳的内侧对齐接触焊接，使得第二侧板和外壳上初步固定，对第二侧板在外壳上的焊接位置进行确定。然后将第一侧板在外壳上满焊，将第二侧板在外壳上满焊，在满焊过程中，第一侧板和第二侧板焊接位置不会出现偏差，使得满焊时间充分。在满焊过程中，通过第一电机带动翻转板转动，可使第一侧板和第二侧板均处于水平状态进行满焊，使得第一侧板和外壳之间的焊缝均匀，同时使得第二侧板和外壳之间的焊缝均匀，避免焊缝存在空隙，提高焊接质量，满焊完成后，第一侧板和第二侧板在外壳上具有足够的连接强度。而且，在焊接过程中，通过对木塞对外壳的出口封堵，同时采用第一钢板对第一侧板的孔盖住，采用第二钢板对第二侧板的孔盖住，减少焊渣进入到外壳内部。
本发明如果采用清洗液直接对外壳进行清洗，不易清除外壳内部的污垢。针对该技术问题，本发明在结合固定板和底座的安装情况下，而且在通孔中塞入具有弹性的木塞，并将木塞通入到外壳的出口中，此时固定板保持竖直状态，再在两块固定板之间装入两块密封板，使得密封板和固定板之间形成空腔，先采用喷淋头对蜗壳本体的外表面进行冲洗，当空腔中的清洗液高度超过外壳的外环体的最高点时，清洗液能进入到外壳的蜗室中，清洗液使得外壳内部的污垢脱落，而且底座的通孔处于最下方，当拔出木塞时，清洗液将外壳内外脱离的污垢带出，使得蜗壳本体内外干净。而且采用接水框对清洗液进行收集，可对清洗液集中处理，避免污染环境。
本发明对蜗壳本体清洗后，如果直接晾干，需要时间较久。针对该技术问题，本发明将底座拆出，直接将固定板固定到转动台上，进行转动甩干，使得蜗壳本体内外的清洗液甩出。
本发明的安装方法便于控制外壳、第一侧板和第二侧板的制造质量，方便在第二侧板上开设环向槽或径向槽，控制沟槽的位置和形状，同时确保沟槽的宽度和深度符合设计要求。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1为本发明中用于空化抑制的离心泵蜗壳实施例一的结构示意图；
图2为本发明中用于空化抑制的离心泵蜗壳实施例二的结构示意图；
图3为本发明中用于空化抑制的离心泵蜗壳设计流程框图；
图4为本发明中外壳的结构示意图；
图5为本发明中第二侧板的结构示意图；
图6为本发明中第一侧板的结构示意图；
图7为本发明中第一支撑板的结构示意图；
图8为本发明中第二支撑板的结构示意图；
图9为本发明中外壳、锁紧件、第一转动杆、第二转动杆和限位块之间连接的结构示意图；
图10为本发明中限位块的结构示意图；
图11为本发明处于第一侧板和外壳初步固定时的结构示意图；
图12为本发明处于第二侧板和外壳初步固定时的结构示意图；
图13为本发明处于第一侧板的外侧和外壳的外侧接触处满焊时的结构示意图；
图14为本发明处于第二侧板的外侧和外壳的外侧接触处满焊时的结构示意图；
图15为本发明处于对蜗壳本体清洗时的结构示意图；
图16为本发明中密封板的结构示意图；
图17为本发明处于对蜗壳本体甩干时的结构示意图；
图18为本发明安装完成后的结构示意图；
图19为本发明用于空化抑制的离心泵蜗壳和现有技术的离心泵蜗壳的数据对比图。
图中，1-蜗壳本体；2-环向槽；3-径向槽；4-外壳；5-第一侧板；6-第二侧板；7-外环体；8-出口；9-固定板；10-底座；11-翻转板；12-第一电机；13-木塞；14-延伸部；15-清洗台；16-出水槽；17-密封板；18-凸起部；19-凹槽；20-接水框；21-转动台；22-第二电机；23-第一支撑板；24-第一转动孔；25-第二支撑板；26-第二转动孔；27-限位柱；28-第二转动杆；29-第二螺纹头；30-第二螺纹段；31-限位块；32-凸块；33-限位孔；34-第一转动杆；35-第一螺纹头；36-第一螺纹段；37-锁紧件。
具体实施方式
如图1和图2所示，为本发明用于空化抑制的离心泵蜗壳的实施例一和实施例二，实施例一针对环向槽2进行设计，实施例二针对径向槽3进行设计。
用于空化抑制的离心泵蜗壳包括蜗壳本体1，蜗壳本体1内部设有蜗室，蜗室中用于安装叶轮。蜗壳本体1设有沟槽，沟槽具有一定的深度和宽度，沟槽采用环向槽2和径向槽3，将环向槽2或径向槽3设置在蜗壳本体1的内侧上，通过流体在沟槽内的堆积，提高泄漏涡所在位置的压力，降低泄漏涡产生的低压区，在基本不降低扬程效率等水力特性下，抑制空化产生。
蜗壳本体1包括外壳4、第一侧板5和第二侧板6，第一侧板5焊接在外壳4的前侧，第二侧板6焊接在外壳4的后侧，将环向槽2或径向槽3设置在第二侧板6的表面上。本发明需要对蜗壳本体1开槽，为了方便开设环向槽2或径向槽3，本发明将蜗壳本体1分成外壳4、第一侧板5和第二侧板6三部分，这样可分别对外壳4、第一侧板5和第二侧板6进行铸造形成，便于控制外壳4、第一侧板5和第二侧板6的制造质量，同时方便在第二侧板6上开设环向槽2或径向槽3，控制沟槽的位置和形状，同时确保沟槽的宽度和深度符合设计要求。由于外壳4的外表面为圆弧形状，不方便对外壳4进行固定，因此，外壳4的外表面设有外环体7，通过对外环体7定位固定，能对蜗壳本体1进行定位，外环体7和外壳4可通过加强板进行连接。
如图3所示，为本发明用于空化抑制的离心泵蜗壳的设计方法，包括如下步骤：
a、识别泄漏涡区域，通过计算流体力学手段仿真获得泄漏涡区域，通常使用计算流体力学软件如CFX、fluent计算得到。或者通过安置在离心泵蜗壳表面的压力传感器采集到的压力信号分析获得泄漏涡区域。对于使用传感器测量的方法，需要沿周向和流向布置多个传感器，得到蜗壳壁面的压力分布特性，因此成本相较于仿真更高，且空间分辨率小于仿真方法。
b、根据步骤a得到的泄漏涡在蜗壳上对应的区域，确定沟槽的位置，同时确定沟槽的形态，沟槽的形态选用环向槽2或径向槽3。环向槽2或径向槽3需要覆盖泄漏涡轨迹及诱发的低压区域，其主要目的是在低压区与产生回流，降低流速，增加流体压力，延缓空化现象发生。根据第一步得到的压力分布，槽需要覆盖泄漏涡以及相邻区域，并且在压力梯度较大的区域进行分布优化，避免产生较大损失。
c、确定沟槽尺寸：根据步骤b确定的沟槽位置和形态，并结合步骤a得到的低压区域压力分布，选定沟槽深度及沟槽间隔。沟槽深度和宽度决定了回流的强度，对于流速较大、压力较小的区域，采取较大、较深的沟槽，在流速较小的区域采取较小、较浅的沟槽。
d、通过计算流体力学，判断沟槽对空化的抑制水平及对水力特性的影响。通过计算流体力学判断沟槽对空化的抑制是否达到要求，同时判断步骤b和步骤c选取的沟槽位置、形态、尺寸对水力特性的降低是否在接受范围内。
e、重复步骤b至步骤d，得到满足水力特性和空化抑制效果的沟槽设计方案，进行迭代优化。
f、离心泵蜗壳强度校核，通过有限元模拟进行离心泵蜗壳强度校核。由于本方法通过在蜗壳上开槽的方式抑制空化，会改变原有的蜗壳结构，需要对蜗壳强度进行校核，必要时增加或局部增加蜗壳厚度。蜗壳开槽后根据槽深、槽宽以及槽的形态不同，可能会发生局部的应力集中，可通过有限元模拟进行强度校核，判断应力集中区域是否超出材料极限，必要时增加蜗壳厚度。
如图4至图18所示，为本发明用于空化抑制的离心泵蜗壳的安装方法，主要针对上述设计出环向槽2的离心泵蜗壳进行安装，外壳4、第一侧板5和第二侧板6均可通过模具铸造成型。具体包括如下步骤：
A、在外壳4上初步固定第一侧板5和第二侧板6：
将第一侧板5贴附在外壳4的前侧处，第一侧板5的内侧和外壳4的内侧对齐接触，再在接触处选择4-6个焊接点，并对焊接点进行焊接，使得第一侧板5和外壳4初步固定，再将第二侧板6贴附在外壳4的后侧处，第二侧板6的内侧和外壳4的内侧对齐接触，再在接触处选择4-6个焊接点，并对焊接点进行焊接，使得第二侧板6和外壳4初步固定。
本发明在外壳4上初步固定第一侧板5和第二侧板6过程中，由于外壳4的蜗室具有一定的深度，焊渣会残留在外壳4内部多处地方，不易擦拭，而且也不方便对第一侧板5和第二侧板6进行定位。针对该技术问题，在步骤A中，采用支撑装置对外壳4进行固定，支撑装置包括第一支撑板23和第二支撑板25(参考图7和图8)，第一支撑板23和第二支撑板25平行设置，第一支撑板23设有呈圆形的第一转动孔24，第二支撑板25设有呈圆形的第二转动孔26，第二支撑板25设有限位柱27，限位柱27焊接在第二支撑板25上，限位柱27上下分布，处于上方的限位柱27为三根，处于下方的限位柱27为三根，限位柱27以第二转动孔26的中心为圆心周向分布，相邻两根限位柱27之间的圆心角为30°。
在步骤A具体操作中：
(1)将外壳4设置在第一支撑板23和第二支撑板25之间的区域中，在第一支撑板23的第一转动孔24中通入第一转动杆34，同时将第一转动杆34的第一螺纹头35拧入到外环体7的螺纹孔中。再在第二支撑板25的第二转动孔26中通入第二转动杆28，同时将第二转动杆28的第二螺纹头29拧入到外环体7的另一螺纹孔中。
(2)在第一侧板5和外壳4初步固定前，将外壳4向第二支撑板25方向移动，并将外环体7贴附在第二支撑板25上，再在第二转动杆28的第二螺纹段30中螺纹连接限位块31，限位块31设有凸块32，凸块32设有限位孔33，接着对将外壳4转动设定角度，使得外壳4的前侧倾斜朝下，外壳4的后侧倾斜朝上。然后将外壳4向第一支撑板23方向移动，此时凸块32的限位孔33设置在第二支撑板25上对应的限位柱27上，同时限位块31贴附在第二支撑板25上，再在第一转动杆34的第一螺纹段36中螺纹连接锁紧件37，锁紧件37锁紧在第一支撑板23上，此时外壳4保持设定的倾斜角度安装在第一支撑板23和第二支撑板25之间(参考图11)，然后进行第一侧板5和外壳4初步固定。
(3)第一侧板5和外壳4初步固定完成后，在第二侧板6和外壳4初步固定前，拧出锁紧件37，再将外壳4向第二支撑板25方向移动，并将外环体7贴附在第二支撑板25上，接着对将外壳4转动设定角度，使得外壳4的后侧倾斜朝下，外壳4的前侧倾斜朝上，然后将外壳4向第一支撑板23方向移动，此时凸块32的限位孔33设置在第二支撑板25上对应的限位柱27上，同时限位块31贴附在第二支撑板25上，再在第一转动杆34的第一螺纹段36中螺纹连接锁紧件37，锁紧件37锁紧在第一支撑板23上，此时外壳4保持设定的倾斜角度安装在第一支撑板23和第二支撑板25之间(参考图12)，然后进行第二侧板6和外壳4初步固定。
该步骤中，在对第一侧板5和外壳4初步固定过程中，外壳4保持倾斜角度设置，一般倾斜角度为30°，外壳4的前侧倾斜朝下，外壳4的后侧倾斜朝上，使得第一侧板5和外壳4的焊接点朝向操作人员，操作人员一只手按住第一侧板5，另一只手进行焊接，便于焊料伸入到焊接位置处，方便将第一侧板5的内侧和外壳4的内侧进行对齐焊接，而且焊接过程中的杂质掉落并集中在外壳4内部的下方，不易进入到外壳4的出口中，方便对杂质及时处理，并对外壳4内部进行擦拭。而且在对第二侧板6和外壳4初步固定过程中，外壳4保持另一倾斜角度设置，一般倾斜角度为30°，外壳4的后侧倾斜朝下，外壳4的前侧倾斜朝上，使得第二侧板6和外壳4的焊接点朝向操作人员，操作人员一只手按住第二侧板6，另一只手进行焊接，便于焊料伸入到焊接位置处，方便将第二侧板6的内侧和外壳4的内侧进行对齐焊接，而且焊接过程中的杂质也掉落并集中在外壳4内部的下方，不易进入到外壳4的出口中，方便对杂质及时处理，并对外壳4内部进行擦拭。而且本发明对外壳4进行支撑固定，避免外壳4重量大而导致焊接操作麻烦的情况。
B、将第一侧板5和第二侧板6在外壳4上满焊：
(1)在外壳4的外环体7处安装两块平行的固定板9，将固定板9通过螺丝和外环体7固定连接，再在固定板9上安装底座10，将底座10通过螺丝和固定板9固定连接，此时底座10的延伸部14和固定板9紧贴，底座10设有通孔，然后将固定板9通过螺丝固定在翻转板11上，该翻转板11通过第一电机12驱动，使得翻转板11转动。
(2)在通孔中塞入具有弹性的木塞13，并将木塞13通入到外壳4的出口8中。
(3)驱动第一电机12，使得外壳4处于水平状态，同时第一侧板5朝上设置，再采用第一钢板对第一侧板5的孔盖住，然后对第一侧板5的外侧和外壳4的外侧接触处进行满焊，焊接结束后，取出第一钢板。
(4)驱动第一电机12，使得翻转板11转动180°，使得外壳4处于水平状态，同时第二侧板6朝上设置，再采用第二钢板对第二侧板6的孔盖住，然后对第二侧板6的外侧和外壳4的外侧接触处进行满焊，焊接结束后，取出第二钢板，得到蜗壳本体1。
本发明如果将第一侧板5和第二侧板6的外表面和外壳4直接焊接，易导致第一侧板5和第二侧板6焊接位置出现偏差，且焊接强度一般。针对该问题，本发明先在第一侧板5的内侧和外壳4的内侧对齐接触焊接，使得第一侧板5和外壳4上初步固定，对第一侧板5在外壳4上的焊接位置进行确定，再在第二侧板6的内侧和外壳4的内侧对齐接触焊接，使得第二侧板6和外壳4上初步固定，对第二侧板6在外壳4上的焊接位置进行确定。然后将第一侧板5在外壳4上满焊，将第二侧板6在外壳4上满焊，在满焊过程中，第一侧板5和第二侧板6焊接位置不会出现偏差，使得满焊时间充分。在满焊过程中，通过第一电机12带动翻转板11转动，可使第一侧板5和第二侧板6均处于水平状态进行满焊，使得第一侧板5和外壳4之间的焊缝均匀，同时使得第二侧板6和外壳4之间的焊缝均匀，避免焊缝存在空隙，提高焊接质量，满焊完成后，第一侧板5和第二侧板6在外壳4上具有足够的连接强度。而且，在焊接过程中，通过对木塞13对外壳4的出口8封堵，同时采用第一钢板对第一侧板5的孔盖住，采用第二钢板对第二侧板6的孔盖住，减少焊渣进入到外壳4内部。
C、拧出翻转板11和固定板9之间的螺丝，再对固定板9之间的蜗壳本体1进行焊缝处理，主要清除焊渣，也可对焊缝进行打磨处理。
D、对蜗壳本体1清洗：
(1)将底座10通过螺丝固定在清洗台15上，清洗台15设有出水槽16，木塞13设于出水槽16中，此时固定板9保持竖直状态，再在两块固定板9之间装入两块密封板17，密封板17的两侧设有凸起部18，凸起部18之间形成凹槽19，固定板9的两侧滑入到凹槽19中，密封板17和固定板9之间形成空腔，然后在木塞13的下方放置接水框20。
(2)采用喷淋头对蜗壳本体1的外表面进行清洗液喷淋，清洗液流入到空腔中，当空腔中的清洗液高度超过外壳4的外环体7的最高点时，停止喷淋操作，将外壳4、第一侧板5和第二侧板6的整体结构在空腔的清洗液中浸没5-10min。
(3)在底座10的通孔中拔出木塞13，此时空腔中的清洗液排入到接水框20中，当空腔中的清洗液排完后，取出两块密封板17，再拧出底座10和清洗台15之间的螺丝。
当空腔中的清洗液排完后，向空腔中的蜗壳本体1喷淋清水，空腔中的清水排入到接水框20中，壳除去蜗壳本体1的清洗液。
本发明如果采用清洗液直接对外壳4进行清洗，不易清除外壳4内部的污垢。针对该技术问题，本发明在结合固定板9和底座10的安装情况下，而且在通孔中塞入具有弹性的木塞13，并将木塞13通入到外壳4的出口8中，此时固定板9保持竖直状态，再在两块固定板9之间装入两块密封板17，使得密封板17和固定板9之间形成空腔，先采用喷淋头对蜗壳本体1的外表面进行冲洗，当空腔中的清洗液高度超过外壳4的外环体7的最高点时，清洗液能进入到外壳4的蜗室中，清洗液使得外壳4内部的污垢脱落，而且底座10的通孔处于最下方，当拔出木塞13时，清洗液将外壳4内外脱离的污垢带出，使得蜗壳本体1内外干净。而且采用接水框20对清洗液进行收集，可对清洗液集中处理，避免污染环境。
E、对蜗壳本体1甩干：
(1)将底座10和固定板9之间的螺丝拧出，拆出底座10，再将固定板9通过螺丝固定在转动台21上，此时固定板9保持竖直状态，转动台21通过第二电机22驱动，使得转动台21转动。
(2)控制第二电机22持续驱动，将蜗壳本体1甩干10-15min，再拧出固定板9和转动台21之间的螺丝。
本发明对蜗壳本体1清洗后，如果直接晾干，需要时间较久。针对该技术问题，本发明将底座10拆出，直接将固定板9固定到转动台21上，进行转动甩干，使得蜗壳本体1内外的清洗液甩出。
F、将固定板9水平放置在仓库中，对蜗壳本体1进行自然晾干，蜗壳本体1设置在固定板9之间，不与地面接触，避免蜗壳本体1破损。再拧出固定板9和外环体7之间的螺丝，取出蜗壳本体1，并对蜗壳本体1进行包装，一般采用将蜗壳本体1放置在泡沫盒中。
本发明中的固定板9用于满焊、清洗、甩干和自然晾干，一般选用硬度较高的钢板，必要时可在固定板9的表面焊接加劲肋，提高固定板9的强度。
如图19所示，通过对用于空化抑制的离心泵蜗壳进行设计，同时对用于空化抑制的离心泵蜗壳进行安装，可得到用于空化抑制的离心泵蜗壳，和现有的离心泵蜗壳进行对比。
其中，扬程指离心泵能够扬水的高度，是离心泵重要的工作参数之一；空化数σ用以表示空化发生的可能性，其定义为
其中p∞和V∞分别是来流压力和速度，pv是饱和蒸汽压，ρ为流体密度。对于原型，在空化数小于0.5时扬程下降明显，对于蜗壳开槽并优化后的情况，扬程在空化数等于0.4时还保持较高的水平，空化抑制作用明显，且未发生空化时性能下降较小。
以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为解决基本相同的技术问题，实现基本相同的技术效果，所作出的简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。
Claims (3)
1.用于空化抑制的离心泵蜗壳的安装方法，所述空化抑制的离心泵蜗壳包括蜗壳本体，所述蜗壳本体设有沟槽，所述沟槽采用环向槽和径向槽，将所述环向槽或所述径向槽设置在所述蜗壳本体的内侧上，所述蜗壳本体包括外壳、第一侧板和第二侧板，所述第一侧板焊接在所述外壳的前侧，所述第二侧板焊接在所述外壳的后侧，将所述环向槽或所述径向槽设置在所述第二侧板的表面上；所述外壳设有外环体，通过对所述外环体定位固定，能对所述蜗壳本体进行定位；
对所述空化抑制的离心泵蜗壳进行设计，包括如下步骤：a、识别泄漏涡区域；b、根据步骤a得到的泄漏涡在蜗壳上对应的区域，确定沟槽的位置，同时确定沟槽的形态，所述沟槽的形态选用环向槽或径向槽；c、确定沟槽尺寸；d、通过计算流体力学，判断沟槽对空化的抑制水平及对水力特性的影响；e、重复步骤b至步骤d，得到满足水力特性和空化抑制效果的沟槽设计方案；f、离心泵蜗壳强度校核；
其特征在于：对设计出的所述用于空化抑制的离心泵蜗壳进行安装，所述外壳、所述第一侧板和所述第二侧板通过模具铸造成型，包括如下步骤：
A、在外壳上初步固定第一侧板和第二侧板：
将第一侧板贴附在外壳的前侧处，第一侧板的内侧和外壳的内侧对齐接触，再在接触处选择4-6个焊接点，并对焊接点进行焊接，使得第一侧板和外壳初步固定，再将第二侧板贴附在外壳的后侧处，第二侧板的内侧和外壳的内侧对齐接触，再在接触处选择4-6个焊接点，并对焊接点进行焊接，使得第二侧板和外壳初步固定；
B、将第一侧板和第二侧板在外壳上满焊：
（1）在外壳的外环体处安装两块平行的固定板，将固定板通过螺丝和外环体固定连接，再在固定板上安装底座，将底座通过螺丝和固定板固定连接，此时底座的延伸部和固定板紧贴，底座设有通孔，然后将固定板通过螺丝固定在翻转板上，该翻转板通过第一电机驱动，使得翻转板转动；
（2）在通孔中塞入具有弹性的木塞，并将木塞通入到外壳的出口中；
（3）驱动第一电机，使得外壳处于水平状态，同时第一侧板朝上设置，再采用第一钢板对第一侧板的孔盖住，然后对第一侧板的外侧和外壳的外侧接触处进行满焊，焊接结束后，取出第一钢板；
（4）驱动第一电机，使得翻转板转动180°，使得外壳处于水平状态，同时第二侧板朝上设置，再采用第二钢板对第二侧板的孔盖住，然后对第二侧板的外侧和外壳的外侧接触处进行满焊，焊接结束后，取出第二钢板，得到蜗壳本体；
C、拧出翻转板和固定板之间的螺丝，再对固定板之间的蜗壳本体进行焊缝处理；
D、对蜗壳本体清洗：
（1）将底座通过螺丝固定在清洗台上，清洗台设有出水槽，木塞设于出水槽中，此时固定板保持竖直状态，再在两块固定板之间装入两块密封板，密封板的两侧设有凸起部，凸起部之间形成凹槽，固定板的两侧滑入到凹槽中，密封板和固定板之间形成空腔，然后在木塞的下方放置接水框；
（2）采用喷淋头对蜗壳本体的外表面进行清洗液喷淋，清洗液流入到空腔中，当空腔中的清洗液高度超过外壳的外环体的最高点时，停止喷淋操作，将外壳、第一侧板和第二侧板的整体结构在空腔的清洗液中浸没5-10min；
（3）在底座的通孔中拔出木塞，此时空腔中的清洗液排入到接水框中，当空腔中的清洗液排完后，取出两块密封板，再拧出底座和清洗台之间的螺丝；
E、对蜗壳本体甩干：
（1）将底座和固定板之间的螺丝拧出，拆出底座，再将固定板通过螺丝固定在转动台上，此时固定板保持竖直状态，转动台通过第二电机驱动，使得转动台转动；
（2）控制第二电机持续驱动，将蜗壳本体甩干10-15min，再拧出固定板和转动台之间的螺丝；
F、将固定板水平放置在仓库中，对蜗壳本体进行自然晾干，再拧出固定板和外环体之间的螺丝，取出蜗壳本体，并对蜗壳本体进行包装。
2.根据权利要求1所述的用于空化抑制的离心泵蜗壳的安装方法，其特征在于：在步骤A中，采用支撑装置对外壳进行固定，所述支撑装置包括第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板和所述第二支撑板平行设置，所述第一支撑板设有第一转动孔，所述第二支撑板设有第二转动孔，所述第二支撑板设有限位柱，所述限位柱以第二转动孔的中心为圆心周向分布；
步骤A具体操作中，
（1）将外壳设置在第一支撑板和第二支撑板之间的区域中，在第一支撑板的第一转动孔中通入第一转动杆，同时将第一转动杆的第一螺纹头拧入到外环体的螺纹孔中，再在第二支撑板的第二转动孔中通入第二转动杆，同时将第二转动杆的第二螺纹头拧入到外环体的另一螺纹孔中；
（2）在第一侧板和外壳初步固定前，将外壳向第二支撑板方向移动，并将外环体贴附在第二支撑板上，再在第二转动杆的第二螺纹段中螺纹连接限位块，限位块设有凸块，凸块设有限位孔，接着对将外壳转动设定角度，使得外壳的前侧倾斜朝下，外壳的后侧倾斜朝上，然后将外壳向第一支撑板方向移动，此时凸块的限位孔设置在第二支撑板上对应的限位柱上，同时限位块贴附在第二支撑板上，再在第一转动杆的第一螺纹段中螺纹连接锁紧件，锁紧件锁紧在第一支撑板上，此时外壳保持设定的倾斜角度安装在第一支撑板和第二支撑板之间，然后进行第一侧板和外壳初步固定；
（3）第一侧板和外壳初步固定完成后，在第二侧板和外壳初步固定前，拧出锁紧件，再将外壳向第二支撑板方向移动，并将外环体贴附在第二支撑板上，接着对将外壳转动设定角度，使得外壳的后侧倾斜朝下，外壳的前侧倾斜朝上，然后将外壳向第一支撑板方向移动，此时凸块的限位孔设置在第二支撑板上对应的限位柱上，同时限位块贴附在第二支撑板上，再在第一转动杆的第一螺纹段中螺纹连接锁紧件，锁紧件锁紧在第一支撑板上，此时外壳保持设定的倾斜角度安装在第一支撑板和第二支撑板之间，然后进行第二侧板和外壳初步固定。
3.根据权利要求2所述的用于空化抑制的离心泵蜗壳的安装方法，其特征在于：步骤D中，当空腔中的清洗液排完后，向空腔中的蜗壳本体喷淋清水，空腔中的清水排入到接水框中。
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