CN114876876A - 压水室和离心泵 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种压水室和离心泵，包括导叶组件，导叶组件沿压水室的周向排布，导叶组件包括多个导叶，导叶的出口端所在的压水室的半径与相邻导叶的出口端所在的压水室的半径所呈的夹角为φ，沿压水室的周向各夹角φ的角度的变化符合三角函数曲线，多个导叶中包括第一导叶和第二导叶，第一导叶在垂直于压水室轴心线的平面内的投影的长度大于第二导叶在垂直于压水室轴心线的平面内的投影的长度，第一导叶设置在压水室的出口处。该压水室可避免因离心泵叶片对称均匀布置而产生的激励叠加效应，可对出口处的流体进行整流，减小流体旋涡与回流，减小泵内压力脉动能量。起到了抑制流体经过导叶和蜗壳时所产生的动静干涉能量的作用。

Description

压水室和离心泵
技术领域
本申请动力设备属于技术领域，具体涉及一种压水室和离心泵。
背景技术
泵是一种通用机械，种类繁多，应用范围广。离心泵是应用最为广泛的一种，离心泵内部流动为复杂的三维非定常流动，常伴有流动分离、空化、水力振动等影响离心泵稳定运行的现象，其中叶轮与隔舌的动静干涉作用是造成离心泵内部流动振动的重要原因。由于泵内非定常流动结构，泵在运行时存在压力脉动，严重时，离心泵零部件将受到交变载荷作用，易造成疲劳损坏，降低使用寿命。
发明内容
因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种压水室和离心泵，能够抑制流体经过导叶和蜗壳时所产生的动静干涉能量，减小振动，进而减小交变载荷作用，避免泵疲劳损坏，保证泵具有良好的使用寿命。
为了解决上述问题，本申请提供了一种压水室，包括导叶组件，所述导叶组件沿所述压水室的周向排布，所述导叶组件包括多个导叶，所述导叶的出口端所在的所述压水室的半径与相邻所述导叶的出口端所在的所述压水室的半径所呈的夹角为φ，沿所述压水室的周向各夹角φ的角度的变化符合三角函数曲线，多个所述导叶中包括第一导叶和第二导叶，所述第一导叶在垂直于所述压水室轴心线的平面内的投影的长度大于所述第二导叶在垂直于所述压水室轴心线的平面内的投影的长度，所述第一导叶设置在所述压水室的出口处。
可选的，所述压水室所围成的空间内设置有叶轮，各所述夹角φ的角度沿所述叶轮旋转方向的反向的变化符合三角函数曲线。
可选的，沿所述叶轮旋转方向的反向各所述夹角φ的角度的变化符合公式：φi＝φ′+Δφ·sin(i·φ′)或φi＝φ′+Δφ·cos(i·φ′)；
其中，i为沿所述叶轮旋转方向的反向的所述夹角φ的次序；
φi为沿所述叶轮的旋转方向的第i个所述夹角φ的角度；
φ′为各导叶沿所述压水室的周向均匀设置时，所述导叶的出口端所在的所述压水室的半径与相邻所述导叶的出口端所在的所述压水室的半径所呈的夹角的角度；
Δφ为所述夹角φ的角度沿所述叶轮旋转方向的反向的变化符合三角函数曲线时的最大布置角度。
可选的，Δφ的范围为5°～10°。
可选的，φ′＝360°/Z，其中，Z为所述导叶的数量。
可选的，各所述夹角φ的角度之和为360°。
可选的，所述压水室设置在蜗壳内，所述蜗壳包括隔舌，所述隔舌设置在所述压水室的出口处，所述第一导叶向所述隔舌延伸。
可选的，所述蜗壳内设置有叶轮，所述叶轮位于所述压水室所围成的空间内，所述第一导叶向所述隔舌延伸至所述叶轮的外径处。
可选的，所述第一导叶与所述隔舌相接。
本申请的另一方面，提供了一种离心泵，包括如上述的压水室。
有益效果
本发明的实施例中所提供的一种压水室和离心泵，通过将导叶的出口端所在的压水室的半径与相邻导叶的出口端所在的压水室的半径所呈的夹角φ设置为沿压水室的周向各夹角φ的角度的变化符合三角函数曲线，可避免因离心泵叶片对称均匀布置而产生的激励叠加效应。通过将第一导叶在垂直于压水室轴心线的平面内的投影的长度设置为大于第二导叶在垂直于压水室轴心线的平面内的投影的长度，并将第一导叶设置在压水室的出口处，可对出口处的流体进行整流，减小流体旋涡与回流，减小泵内压力脉动能量。起到了抑制流体经过导叶和蜗壳时所产生的动静干涉能量的作用，进而减小了振动，减小交变载荷作用，避免泵疲劳损坏，保证泵具有良好的使用寿命。在减小振动的同时，也减小了振动噪声。
附图说明
图1为本申请实施例的压水室的结构示意图。
附图标记表示为：
1、第一导叶；2、第二导叶；3、蜗壳；4、隔舌。
具体实施方式
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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和简化描述，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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
结合参见图1所示，根据本申请的实施例，一种压水室，包括导叶组件，导叶组件沿压水室的周向排布，导叶组件包括多个导叶，导叶的出口端所在的压水室的半径与相邻导叶的出口端所在的压水室的半径所呈的夹角为φ，沿压水室的周向各夹角φ的角度的变化符合三角函数曲线，多个导叶中包括第一导叶1和第二导叶2，第一导叶1在垂直于压水室轴心线的平面内的投影的长度大于第二导叶2在垂直于压水室轴心线的平面内的投影的长度，第一导叶1设置在压水室的出口处。通过将导叶的出口端所在的压水室的半径与相邻导叶的出口端所在的压水室的半径所呈的夹角φ设置为沿压水室的周向各夹角φ的角度的变化符合三角函数曲线，当压水室设置在离心泵内时，离心泵中，由于不同叶片扫掠隔舌4时产生的压力脉动存在相位差，可避免现有技术中因叶片对称均匀布置而产生的激励叠加效应。通过将第一导叶1在垂直于压水室轴心线的平面内的投影的长度设置为大于第二导叶2在垂直于压水室轴心线的平面内的投影的长度，并将第一导叶1设置在压水室的出口处，可对出口处的流体进行整流，减小流体旋涡与回流，减小泵内压力脉动能量。起到了抑制流体经过导叶和蜗壳3时所产生的动静干涉能量的作用，进而减小了振动，减小交变载荷作用，避免泵疲劳损坏，保证泵具有良好的使用寿命。在减小振动的同时，也减小了振动噪声。
其中，三角函数曲线包括正弦曲线和余弦曲线。
其中，各夹角φ的角度沿压水室的周向的变化规律符合三角函数曲线。也即，沿压水室的周向，各夹角φ的角度是依次按照三角函数曲线进行变化的。
其中，压水室为中心对称结构，压水室的周向也即压水室的中轴线的周向。压水室围成的空间内设置有叶轮，压水室的周向也可以理解为叶轮的周向。
其中，第一导叶1和第二导叶2大致沿压水室的周向延伸，且第一导叶1的长度大于第二导叶2的长度。
其中，第一导叶1与相对的压水室内周面所呈的角度为A，第二导叶2与相对的压水室内周面所呈的角度为B，A与B不同，以在各夹角φ的角度的变化符合三角函数曲线的情况下，使第一导叶1的长度大于第二导叶2的长度。
具体的，第一导叶1与相对的压水室内周面所呈的角度A大于第二导叶2与相对的压水室内周面所呈的角度B。
其中，导叶的偏转方向与叶轮偏转方向相反。
如图1中所示，导叶沿顺时针方向的头端较末端更远离压水室的中心。
压水室所围成的空间内设置有叶轮，各夹角φ的角度沿叶轮旋转方向的反向的变化符合三角函数曲线，保证了起到抑制流体经过导叶和蜗壳3时所产生的动静干涉能量的作用，进而减小了振动，减小交变载荷作用，避免泵疲劳损坏，保证泵具有良好的使用寿命。在减小振动的同时，也减小了振动噪声。
其中，叶轮与压水室同轴设置，叶轮能够在压水室所围成的空间内以中轴线为旋转中心转动。
沿叶轮旋转方向的反向各夹角φ的角度的变化符合公式：φi＝φ′+Δφ·sin(i·φ′)或φi＝φ′+Δφ·cos(i·φ′)；
其中，i为沿叶轮旋转方向的反向的夹角φ的次序；
φi为沿叶轮的旋转方向的第i个夹角φ的角度；
φ′为各导叶沿压水室的周向均匀设置时，导叶的出口端所在的压水室的半径与相邻导叶的出口端所在的压水室的半径所呈的夹角的角度；
Δφ为夹角φ的角度沿叶轮旋转方向的反向的变化符合三角函数曲线时的最大布置角度。
其中，在多个导叶形成的多个夹角φ中，定义一个夹角φ作为起点，作为起点的夹角φ的次序为1，沿叶轮旋转方向的反向的前侧的夹角φ的次序为2，以此定义出所有夹角φ的次序。例如，导叶的数量为13个，沿叶轮旋转方向的反向的夹角φ的角度依次为φ1、φ2、φ3、φ4、φ5、φ6、φ7、φ8、φ9、φ10、φ11、φ12和φ13。
其中，现有技术中，导叶均为中心对称结构，对称中心为压水室的中心点。也即现有技术中，导叶均沿压水室的周向均匀排布。φ′也可以理解为现有技术中，导叶的出口端所在的压水室的半径与沿叶轮的旋转方向的反向的前侧的导叶的出口端所在的压水室的半径所呈的夹角。例如叶片的数量为13个，则φ′为27.69°。
其中，Δφ的范围为5°～10°。
其中，φ′＝360°/Z，其中，Z为导叶的数量。
其中，各夹角φ的角度之和为360°。
在一个实施例中，导叶数量为13个，其中第一导叶1的数量为1个，第二导叶2的数量为12个。
根据公式φi＝φ′+Δφ·sin(i·φ′)，其中φ′＝360°/13＝27.69°；Δφ＝5°，将角度换算为弧度后带入公式，i为1～13，依次可计算出φ1＝30.01°，φ2＝31.81°，φ3＝32.65°，φ4＝32.37°，φ5＝31.01°，φ+＝28.89°，φ7＝26.49°，φ8＝24.38°，φ9＝23.02°，φ10＝22.74°，φ11＝23.58°，φ12＝25.36°，φ13＝27.69°。
在另一个实施例中，导叶数量为13个，其中第一导叶1的数量为1个，第二导叶2的数量为12个。
根据公式φi＝φ′+Δφ·cos(i·φ′)，其中φ′＝360°/13＝27.69°；Δφ＝5°。将角度换算为弧度后带入公式，i为1～13，依次可计算出φ1＝32.12°，φ2＝30.53°，φ3＝28.29°，φ4＝25.92°，φ5＝23.95°，φ6＝22.84°，φ7＝22.84°，φ8＝23.95°，φ9＝25.92°，φ10＝28.29°，φ11＝30.53°，φ12＝32.12°，φ13＝32.69°。
以上两个实施例中的各夹角φ的角度均可避免现有技术中因叶片对称均匀布置而产生的激励叠加效应。
压水室设置在蜗壳3内，蜗壳3包括隔舌4，隔舌4设置在压水室的出口处，第一导叶1向隔舌4延伸，进一步提高了对出口处的流体的整流效果，减小流体旋涡与回流，减小泵内压力脉动能量。
其中，第一导叶1在垂直于压水室轴心线的平面内的投影为长条形，第一导叶1在垂直于压水室轴心线的平面内的投影向隔舌4延伸。
具体的，第一导叶1和第二导叶2在垂直于压水室轴心线的平面内的投影为弧形。
蜗壳3内设置有叶轮，叶轮位于压水室所围成的空间内，第一导叶1向隔舌4延伸至叶轮的外径处，保证了良好的整流效果，减小流体旋涡与回流，减小泵内压力脉动能量。
第一导叶1与隔舌4相接，在保证了良好的整流效果的同时，提高了第一导叶1具有良好的稳定性。
其中，第一导叶1与隔舌4固定连接。
可以理解的是，第一导叶1也可以与隔舌4为一体式结构，隔舌4向压水室内延伸形成第一导叶1。
本实施例的另一方面，提供了一种离心泵，包括如上述的压水室。
本发明的实施例中所提供的一种压水室和离心泵，通过将导叶的出口端所在的压水室的半径与相邻导叶的出口端所在的压水室的半径所呈的夹角φ设置为沿压水室的周向各夹角φ的角度的变化符合三角函数曲线，可避免因离心泵叶片对称均匀布置而产生的激励叠加效应。通过将第一导叶1在垂直于压水室轴心线的平面内的投影的长度设置为大于第二导叶2在垂直于压水室轴心线的平面内的投影的长度，并将第一导叶1设置在压水室的出口处，可对出口处的流体进行整流，减小流体旋涡与回流，减小泵内压力脉动能量的作用。起到了抑制流体经过导叶和蜗壳3时所产生的动静干涉能量，进而减小了振动，减小交变载荷作用，避免泵疲劳损坏，保证泵具有良好的使用寿命。在减小振动的同时，也减小了振动噪声。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种压水室，其特征在于，包括导叶组件，所述导叶组件沿所述压水室的周向排布，所述导叶组件包括多个导叶，所述导叶的出口端所在的所述压水室的半径与相邻所述导叶的出口端所在的所述压水室的半径所呈的夹角为φ，沿所述压水室的周向各夹角φ的角度的变化符合三角函数曲线，多个所述导叶中包括第一导叶(1)和第二导叶(2)，所述第一导叶(1)在垂直于所述压水室轴心线的平面内的投影的长度大于所述第二导叶(2)在垂直于所述压水室轴心线的平面内的投影的长度，所述第一导叶(1)设置在所述压水室的出口处。
2.根据权利要求1所述的压水室，其特征在于，所述压水室所围成的空间内设置有叶轮，各所述夹角φ的角度沿所述叶轮旋转方向的反向的变化符合三角函数曲线。
3.根据权利要求2所述的压水室，其特征在于，沿所述叶轮旋转方向的反向各所述夹角φ的角度的变化符合公式：φi＝φ′+Δφ·sin(i·φ′)或φi＝φ′+Δφ·cos(i·φ′)；
其中，i为沿所述叶轮旋转方向的反向的所述夹角φ的次序；
φi为沿所述叶轮的旋转方向的第i个所述夹角φ的角度；
φ′为各导叶沿所述压水室的周向均匀设置时，所述导叶的出口端所在的所述压水室的半径与相邻所述导叶的出口端所在的所述压水室的半径所呈的夹角的角度；
Δφ为所述夹角φ的角度沿所述叶轮旋转方向的反向的变化符合三角函数曲线时的最大布置角度。
4.根据权利要求3所述的压水室，其特征在于，Δφ的范围为5°～10°。
5.根据权利要求3所述的压水室，其特征在于，φ′＝360°/Z，其中，Z为所述导叶的数量。
6.根据权利要求1所述的压水室，其特征在于，各所述夹角φ的角度之和为360°。
7.根据权利要求1所述的压水室，其特征在于，所述压水室设置在蜗壳(3)内，所述蜗壳(3)包括隔舌(4)，所述隔舌(4)设置在所述压水室的出口处，所述第一导叶(1)向所述隔舌(4)延伸。
8.根据权利要求7所述的压水室，其特征在于，所述蜗壳(3)内设置有叶轮，所述叶轮位于所述压水室所围成的空间内，所述第一导叶(1)向所述隔舌(4)延伸至所述叶轮的外径处。
9.根据权利要求7所述的压水室，其特征在于，所述第一导叶(1)与所述隔舌(4)相接。
10.一种离心泵，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的压水室。
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