CN115704393A - 进口串联轴流叶轮的离心泵 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种进口串联轴流叶轮的离心泵，属于离心泵领域，本发明通过在离心叶轮前设置与叶轮匹配的轴流叶轮，并串联于离心泵的泵轴上，可以在不增加原始离心泵尺寸的情况下，实现提高离心泵扬程，增加吸入能力，降低原始离心泵发生空化的风险，拓宽离心泵稳定运行工作范围的能力。同时，在轴流叶轮顶部的圆柱吸水管上，采用流动控制的技术，实现了抑制叶顶回流和二次流，拓宽了轴流泵本身工作区间的能力。
Description
技术领域
本发明属于离心泵领域，具体涉及一种进口串联轴流叶轮的离心泵。
背景技术
离心泵在各行业应用广泛，同时能耗占比较大，因此提高离心泵效率，扩大稳定运行范围，一直是行业从业人员追求的目标。随着行业技术的进步，离心泵产品越来越小型化、高速化。这就要求离心泵产品具有更高的叶片载荷做功能力和更好的抗空化性能。
目前行业内主要通过在离心泵前添加增压泵或叶轮进口设计与叶轮一起旋转的螺旋诱导轮来适应转速的提高，降低叶轮进口发生空化堵塞的风险。但是，对于额外添加增压泵的方案，势必需要额外的投资和占用更大的空间，不经济紧凑。对于目前主流的在叶轮前添加诱导轮的方案(见附图1)，其多采用平板圆柱翼型，由于轴向尺寸和扰度大、叶顶间隙要求严格，叶片螺旋通道加工难度大等，从而降低了其可靠性并且增加了使用维护成本。在名称为《抑制空化喘振的离心泵》(CN109630472B)、名称为《一种叶轮内置式高速离心泵》(CN110953160A)等公开的专利申请文件中，离心泵由进水口诱导轮、离心叶轮和涡壳组成，其核心均采用常规前置诱导轮，其存在的诸多缺陷问题未能得到较好解决。
发明内容
为解决上述问题，提供一种进口串联轴流叶轮的离心泵，本发明采用了如下技术方案：
本发明提供了一种进口串联轴流叶轮的离心泵，其特征在于，包括：离心泵本体，具有进口管、出口管、泵轴、离心叶轮以及涡壳；轴流叶轮，设置在离心叶轮的靠近进口管一侧的泵轴上，与离心叶轮同轴串联；以及流动控制部，位于轴流叶轮顶部的进口管的管壁周围，用于抑制叶顶回流和二次流。
本发明提供的进口串联轴流叶轮的离心泵，还可以具有这样的特征，其中，流动控制部为进口管的管壁周围开设的多个凹槽，多个凹槽沿泵轴延伸的方向轴向分布、周向分布或与泵轴呈角度的倾斜分布。
本发明提供的进口串联轴流叶轮的离心泵，还可以具有这样的特征，其中，多个凹槽间均匀分布。
本发明提供的进口串联轴流叶轮的离心泵，还可以具有这样的特征，其中，流动控制部为进口管的管壁周围内嵌的多个肋条，多个肋条沿泵轴延伸的方向轴向分布、周向分布或与泵轴呈角度的倾斜分布。
本发明提供的进口串联轴流叶轮的离心泵，还可以具有这样的特征，其中，多个肋条之间均匀分布。
本发明提供的进口串联轴流叶轮的离心泵，还可以具有这样的特征，其中，轴流叶轮具有锥形轮毂以及轴流叶片，锥形轮毂的顶部朝向进口管的开口。
本发明提供的进口串联轴流叶轮的离心泵，还可以具有这样的特征，其中，轴流叶片与离心叶轮的叶片相匹配，根据载荷分布规律进行设计。
发明作用与效果
根据本发明的进口串联轴流叶轮的离心泵，在离心叶轮前设置与叶轮匹配的轴流叶轮，并串联于离心泵的泵轴上，可以在不增加原始离心泵尺寸的情况下，实现提高离心泵扬程，增加吸入能力，降低原始离心泵发生空化的风险，拓宽离心泵稳定运行工作范围的能力。同时，在轴流叶轮顶部的圆柱吸水管上，采用流动控制的技术，实现抑制叶顶回流和二次流，拓宽轴流泵本身工作区间的能力。上述技术方案基本保持原始离心泵的结构和尺寸，易于对现有产品升级改造；而且，采用轴流叶轮既可以提升扬程，又降低了轴向长度，比常规诱导轮更加结构紧凑，经济；轴流叶顶进口管壁周围设置流动控制部，可以提高轴流叶轮和离心叶轮的稳定工作范围，且此方案也简单易于实施。可见，通过本发明的进口串联轴流叶轮的离心泵提供的技术方案，有望整体实现离心泵向高速小型化方向发展的目标。
附图说明
图1是本发明实施例一中进口串联轴流叶轮的离心泵的进口管的管壁周围开设凹槽时的剖视图；
图2是本发明实施例一中图1进口管的管壁周围开设凹槽时A-A截面的剖面图；
图3是本发明实施例一中进口管的管壁周围的流动控制部沿泵轴延伸的方向轴向分布时离心泵的剖视图；
图4是本发明实施例一中进口管的管壁周围的流动控制部沿泵轴延伸的方向周向分布时离心泵的剖视图；
图5是本发明实施例二中进口串联轴流叶轮的离心泵的进口管的管壁周围内嵌肋条时的剖视图；
图6是本发明实施例二中进口管的管壁周围嵌肋条时A-A截面的剖面图；
具体实施方式
以下结合附图以及实施例来说明本发明的具体实施方式。
<实施例一>
本实施例提供一种进口串联轴流叶轮的离心泵100，用于提高离心泵扬程，增加其吸入能力，降低离心泵发生空化的风险，拓宽离心泵稳定运行工作范围的能力。
图1是本发明实施例中进口串联轴流叶轮的离心泵的进口管的管壁周围开设凹槽时的剖视图。
如图1所示，离心泵100包括离心泵本体10、轴流叶轮20以及流动控制部30。
离心泵本体10为常规的端吸离心泵，该离心泵轴向吸水，径向出水，具有进口管11、出口管12、泵轴13、离心叶轮14以及涡壳15。其中，离心叶轮14为常规叶轮，泵轴13的支撑采用悬臂式结构。
轴流叶轮20设置在离心叶轮14的靠近进口管11一侧的泵轴13上，与离心叶轮14同轴串联。轴流叶轮20具有锥形轮毂21以及轴流叶片22。其中，锥形轮毂21的顶部朝向进口管11的开口。轴流叶片22与离心叶轮14的叶片相匹配，根据载荷分布规律以及离心泵100的设计流量进行设计。轴流叶轮22可以选用水力性能优异的水翼。
流动控制部30，位于轴流叶轮20顶部的进口管11的管壁周围，用于抑制叶顶回流和二次流。流动控制部30为进口管11的管壁周围开设的多个凹槽31。
图2是本发明实施例中图1进口管的管壁周围开设凹槽时A-A截面的剖面图。
如图2所示，流动控制部30为进口管11的管壁周围开设的多个凹槽31，多个凹槽31之间均匀分布在进口管11的内管壁周围。
图3是本发明实施例一中进口管的管壁周围的流动控制部沿泵轴延伸的方向轴向分布时离心泵的剖视图；图4是本发明实施例一中进口管的管壁周围的流动控制部沿泵轴延伸的方向周向分布时离心泵的剖视图。
如图3和图4所示，多个凹槽31既可以沿泵轴延伸的方向轴向分布，也可以沿泵轴延伸的方向周向分布。
实施例一的作用与效果
本实施例的进口串联轴流叶轮的离心泵，通过在离心叶轮前设置与离心叶轮匹配的轴流叶轮，并串联于离心泵的泵轴上，与常规诱导轮方案相比，本实施例的技术方案使得结构上更加紧凑，加工、安装、改造均易于实施，轴向长度的减小和允许叶顶间隙的增加，均大大提高了可靠性和经济性。同时，可以在不增加原始离心泵尺寸的情况下，实现提高离心泵扬程，增加吸入能力，降低原始离心泵发生空化的风险，拓宽离心泵稳定运行工作范围的能力。此外，轴流叶轮可选用水力性能优异的水翼进行全新的设计，而非传统诱导轮采用的平板圆柱翼型，可以从根本上提高离心泵的整体性能。
另外，本实施例的进口串联轴流叶轮的离心泵，通过在轴流叶轮顶部的进口管的管壁上开设多个凹槽的流动控制部，实现了抑制叶顶回流和二次流，抑制叶顶泄露涡，减弱了小流量工况发生的回流和性能曲线容易出现的驼峰不稳定现象，从而拓宽进口串联轴流叶轮离心泵的稳定运行工作范围，更适应离心泵向小型化、高速化方向发展的趋势。
另外，本实施例的进口串联轴流叶轮的离心泵，采用的技术方案基本保持了原始离心泵的结构和尺寸，易于对现有产品升级改造；采用轴流叶轮既可以提升扬程，又降低了轴向长度，比常规的诱导轮更加结构紧凑，经济；轴流叶顶圆柱开槽或内嵌肋条，均能提高轴流叶轮和离心叶轮的稳定工作范围，且此方案也简单易于实施。因此通过本实施例的技术方案，有望整体实现离心泵向高速小型化方向发展的目标。
另外，本实施例的进口串联轴流叶轮的离心泵，轴流叶轮轮毂采用锥形轮毂设计方案。该方案增加了轴流叶轮的进口面积，可以提高轴流叶轮自身的效率、抗空化性能和运行稳定性；该方案还减少了离心叶轮的进口面积，有利于提高离心叶轮的效率；此外，锥形轮毂的设计还有利于将低速低压的流体约束在近叶顶进口局部区域，减少对离心泵整体性能的影响。
<实施例二>
本实施例提供了一种进口串联轴流叶轮的离心泵100’。
本实施例的进口串联轴流叶轮的离心泵100’的结构与实施例一基本相同，且相同的部分采用了相同的附图标记予以表示，不同之处在于本实施例的流动控制部30’为进口管11的管壁周围开设的多个肋条32。
图5是本发明实施例中进口串联轴流叶轮的离心泵的进口管的管壁周围内嵌肋条时的剖视图；图6是本发明实施例中图5中进口管的管壁周围嵌肋条时A-A截面的剖面图。
如图5和图6所示，流动控制部30’为进口管11的管壁周围开设的多个肋条32，多个肋条32之间均匀分布在进口管11的内管壁周围。多个肋条32既可以沿泵轴13延伸的方向轴向分布，也可以沿泵轴13延伸的方向周向分布。
实施例二的作用与效果
本实施例的进口串联轴流叶轮的离心泵的技术方案与实施例一相同的部分具有与实施例一相同的作用和效果，与实施例一采用的不同的技术方案，即通过在轴流叶轮顶部的进口管的管壁上内嵌多个肋条的流动控制部，同样实现了与实施例一相同的作用和效果。
上述实施例仅用于举例说明本发明的具体实施方式，而本发明不限于上述实施例的描述范围。
上述实施例的流动控制部中开设凹槽或内嵌肋条的分布方式不限于本实施例中描述的沿泵轴延伸的方向轴向分布和周向分布，还可以为与泵轴呈角度的倾斜分布，即任意方向的分布，该任意方向的分布方式也能实现上述实施例的目的，
上述实施例的离心叶轮不限于常规叶轮，还可以为长短叶片组合的复合叶轮，采用复合叶轮同样能实现上述实施例的目的。
Claims (7)
1.一种进口串联轴流叶轮的离心泵，其特征在于，包括：
离心泵本体，具有进口管、出口管、泵轴、离心叶轮以及涡壳；
轴流叶轮，设置在所述离心叶轮的靠近所述进口管一侧的所述泵轴上，与所述离心叶轮同轴串联；以及
流动控制部，位于所述轴流叶轮顶部的所述进口管的管壁周围，用于抑制叶顶回流和二次流。
2.根据权利要求1所述的进口串联轴流叶轮的离心泵，其特征在于：
其中，所述流动控制部为所述进口管的管壁周围开设的多个凹槽，
多个所述凹槽沿所述泵轴延伸的方向轴向分布、周向分布或与所述泵轴呈角度的倾斜分布。
3.根据权利要求2所述的进口串联轴流叶轮的离心泵，其特征在于：
其中，多个所述凹槽间均匀分布。
4.根据权利要求1所述的进口串联轴流叶轮的离心泵，其特征在于：
其中，所述流动控制部为所述进口管的管壁周围内嵌的多个肋条，
多个所述肋条沿所述泵轴延伸的方向轴向分布、周向分布或与所述泵轴呈角度的倾斜分布。
5.根据权利要求4所述的进口串联轴流叶轮的离心泵，其特征在于：
其中，多个所述肋条之间均匀分布。
6.根据权利要求1所述的进口串联轴流叶轮的离心泵，其特征在于：
其中，所述轴流叶轮具有锥形轮毂以及轴流叶片，
所述锥形轮毂的顶部朝向所述进口管的开口。
7.根据权利要求6所述的进口串联轴流叶轮的离心泵，其特征在于：
其中，所述轴流叶片与所述离心叶轮的叶片相匹配，根据载荷分布规律进行设计。
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| CN202110884736.XA CN115704393A (zh) | 2021-08-03 | 2021-08-03 | 进口串联轴流叶轮的离心泵 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117436210A (zh) * | 2023-12-18 | 2024-01-23 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种拓宽流量槽与叶轮的联合设计方法及装置 |
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2021
- 2021-08-03 CN CN202110884736.XA patent/CN115704393A/zh active Pending
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| CN117436210B (zh) * | 2023-12-18 | 2024-03-19 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种拓宽流量槽与叶轮的联合设计方法及装置 |
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