CN206563004U - 一种抑制离心泵叶轮入口回流涡的机构 - Google Patents

Abstract

一种抑制离心泵叶轮入口回流涡的机构，在泵进水管与叶轮入口之间增加一个截面形状近似为L形的回转体的口环，L形口环通过螺栓连接固定在泵体上，螺栓头部与L形口环端面平齐；泵体与L形口环之间装有调整垫片；叶轮前盖板前缘内侧形状呈流线型，叶轮入口与L形口环共同形成一个宽度逐渐收缩的环形间隙，环形间隙截面形状分为流线形的前段、呈梯形的中间段、矩形的过渡段；叶轮入口朝向L形口环，叶轮前盖板与安装在泵体上的口环形成间隙；L形口环内径与进水管内径一致，且进水管、L形口环与叶轮三者保持同轴度。

Description

一种抑制离心泵叶轮入口回流涡的机构

技术领域

本实用新型涉及一种离心泵领域，特别是一种抑制离心泵叶轮入口回流涡的机构。

背景技术

在离心泵内部，由于叶轮高速旋转所产生的离心力作用，叶片对液流的不均匀作用力使得叶轮入口外缘处与靠近轴心处形成了压力差。其中，外缘处比内缘处的压力高，这就导致叶片外缘的液体倒流流入到吸水管中，从而形成回流涡。当流量减小时，回流涡一般首先出现在叶轮入口靠近前盖板的位置。随着流量减小，回流涡强度、回流区域、液流倒流速度及其所引起预旋的强度都随之增大。叶轮入口回流涡的产生会消耗能量，使离心泵效率大大降低，并且会导致泵中的流动不稳定，诱发噪音和机械振动，影响离心泵使用寿命。此外，回流涡容易诱导汽蚀，两者的联合作用不仅会使泵的扬程、流量、效率都急剧下降，还会使过流部件受到侵蚀。

现有技术中，大多数采用主动流动控制来抑制回流涡，主要是通过在叶轮入口强制加入与叶轮同时或反向的旋转流动，来重新组合叶轮入口的流动结构，达到延缓回流的目的。但是，该方法需要额外向流体注入能量，控制装置较为复杂，成本也较高。因此，目前急需一种结构简单，成本较低，可以有效改善抑制叶轮入口产生回流的装置。然而,目前还未发现有人通过在泵体内壁上靠近叶轮入口处加装一种机构，调整泵体与叶轮前盖板的间隙配合结构关系，利用叶轮出口的高压流体产生高速射流来抑制叶轮入口所产生的回流涡。为解决上述技术问题，根据离心泵的结构特点，本实用新型提出一种抑制离心泵叶轮入口回流涡的机构，能较大程度的抑制入口回流涡，改善入口流动的均匀性，从而提升泵的工作效率和运行稳定性。

发明内容

本实用新型要克服现有技术的上述缺点，提出一种抑制离心泵叶轮入口回流涡的机构，能有效解决离心泵在小流量工作时产生入口回流涡而导致的运行不稳定，性能差等问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种抑制离心泵叶轮入口回流涡的机构，其特征在于：在泵进水管与叶轮入口之间增加一个截面形状近似为L形的回转体的口环，L形口环通过螺栓连接固定在泵体上，螺栓头部与L形口环端面平齐；泵体与L形口环之间装有调整垫片；叶轮前盖板前缘内侧形状呈流线型，叶轮入口与L形口环共同形成一个宽度逐渐收缩的环形间隙，环形间隙截面形状分为流线形的前段、呈梯形的中间段、矩形的过渡段；叶轮入口朝向L形口环，叶轮前盖板与安装在泵体上的口环形成间隙。L形口环内径与进水管内径一致，且进水管、L形口环与叶轮三者保持同轴度。L形口环内侧圆周上开有沟槽，均匀布满整个圆周方向，这种结构在保证抑制入口回流的前提下，可以适当增加叶轮入口过流面积，减小对入口来流的影响，同时可以起到减小流体阻力的效果。当泵处于小流量运转时，叶轮入口回流产生漩涡，叶轮出口回流通过口环间隙，再流入L形口环与叶轮形成的环形间隙，而形成高压射流，使水射流的能量集中，又重新进入叶轮入口，高压射流将破坏回流涡稳定性存在，从而有效地抑制了叶轮入口回流涡的产生。

优选地，环形间隙的过渡段的长度/过渡段的宽度l/d取2～4；环形间隙的中间段的收缩角度α＝10～15°。

本实用新型的优势在于：仅在泵体与叶轮入口之间安装一个L形口环，并适当改变叶轮前盖板前缘内侧的形状，通过两者配合结构使泵内二次回流形成高压射流，抑制叶轮入口产生回流。并且还可以通过调整垫片调整叶轮入口与泵体间的间隙，提高二次回流产生射流的强度，抑制叶轮入口产生回流涡，具有结构简单，维修更换便捷，操作方便等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图

图2为图1的A部的局部放大图

图3为L形口环三维图

图4为流动示意图

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。

图1中：1-口环，2-叶轮，3-L形口环，4-螺栓，5-泵体，6-调整垫片，7-吸水管，8-叶轮前盖板

一种抑制离心泵入口回流的机构，其特征在于：在靠近叶轮入口的泵体上安装一个截面形状近似为L形的回转体的口环，L形口环通过螺栓连接在泵体上，螺栓头部与L形口环端面平齐；泵体与L形口环之间装有调整垫片；叶轮入口形状呈流线型，叶轮入口与L形口环间形成一个宽度逐渐收缩的环形间隙，环形间隙截面形状分为流线形的前段、呈梯形的中间段、矩形的过渡段；叶轮入口朝向L形口环，叶轮前盖板与安装在泵体上的口环形成口环间隙。

在靠近叶轮入口的泵体上安装一个截面形状近似为L形口环，在泵体上圆周上均布6个螺纹孔，在L形口环圆周方向上均开有6个沉头孔。L形口环相对于被连接件泵体较薄，且需要拆卸，则采用双头螺柱连接，螺栓头部与L形口环端面平齐。这种结构可防止L形口环由于水力冲击发生窜动，也可以有效减小二次回流对叶轮入口流场的影响，确保泵内流动稳定性。在泵体与L形口环之间装上一个调整垫片，圆周方向均布有6个螺栓，将L形口环、调整垫片固定在泵体内壁上，对该零件的周向和轴向进行固定。泵体与叶轮之间间隙过大，会增大泄漏量，而当内部回流影响入口流动状态严重时会发生汽蚀、腐蚀，从而导致过流能力变差,从而降低泵的工作性能，同时由于流量的加大也会使口环过早的被磨损。间隙过小，由于叶轮高速旋转时会产生振动，更加会加剧口环的磨损，同时也会加剧叶轮的磨损，降低泵的工作效率。通过增加调整垫片可以使L形口环轴向微量移动，从而调节间隙大小，进而有效提高高压射流的打击强度，提高泵内流场的稳定性。L形口环内侧圆周上开有沟槽，均匀布满整个圆周方向，这种结构在保证抑制入口回流的前提下，可以适当增加叶轮入口过流面积，减小对入口来流的影响，同时可以起到减阻效果。传统的叶轮入口截面形状为矩形，而本实用新型的叶轮入口形状呈流线型，使从口环间隙内泄露的流体返回到叶轮入口处的流动更平稳，还可以减小水力损失，适当改善对泵体流场的阻力影响。叶轮入口与L形口环间存在一个环形间隙，形成一个过流面积逐渐收缩的过流通道。环形间隙截面形状主要分为三段，前段为流线形，中间段为梯形，后段为过渡段，也为矩形。这种结构能使水射流的能量集中，增强打击力。环形间隙过渡段宽度d太小则可能造成射流靶距过大，影响射流的打击力。收缩角度α(环形间隙梯形段型线延长线所形成的夹角)较小则会产生附壁现象，对射流有一定的扰动，会增加射流的破裂和卷吸性，从而降低射流的连续长度，影响二次回流形成的高压射流的打击力度和有效打击距离。根据《清洗世界》第29卷第3期对高压水清洗喷嘴的研究，结果表明:α＝10～15°的有效打击距离最大,打击力度最强,效率最高,同时l/d(环形间隙过渡段长度/过渡段宽度)取2～4时为最佳值。L形口环内表面粗糙度越高越能减少水流阻力，从而增加水流密实度，获得更高的射流打击力。另外，离心泵工作时，叶轮带动着泵内的液体高速旋转会产生振动，叶轮的外表面与液体，液体与泵壳都会产生摩擦，然而此种结构可较好的起到代替耐磨环的作用，而且结构简单，方便拆装与维修。

当泵处于小流量运转时，叶轮入口回流产生漩涡，叶轮出口回流通过口环间隙，再流入L形口环与叶轮形成的环形间隙，而形成高压射流，使水射流的能量集中，又重新进入叶轮入口，高压射流将破坏回流涡稳定性存在，从而有效地抑制了叶轮入口回流涡的产生，消除其对流场的不利影响，降低回流的危害，提高了泵的工作效率。

结合图1所示，本实用新型为一种抑制离心泵叶轮入口回流涡的机构，主要是在靠近叶轮2入口处的泵体5内壁上安装一个L形的回转体的口环3，同时改变叶轮2入口形状，达到改变泵体5与叶轮2入口间隙配合结构。本实用新型所述离心泵的其他结构与一般离心泵的结构基本相同，这里不再赘余。

在本实施例中，结合图2所示，L形口环3与叶轮2入口间隙配合形成一个环形间隙。通过在泵体5和L形口环3配合处增加一个调整垫片6，圆周方向均匀用6个螺栓4将L形口环3、调整垫片6固定在泵体5上。这种结构可以使L形口环3沿着轴向方向发生微量移动，从而改变环形间隙过渡段宽度d，可有效提高高压射流的打击效率。根据《清洗世界》第29卷第3期对高压水清洗喷嘴的研究，环形间隙过渡段宽度d＝0.8mm，收缩角度α＝13°，取l/d＝2，即取过渡段长度l＝1.6mm。在此参数下，产生的高压射流，获得的打击距离最大,打击力度最强,效率最高。

结合图3所示，L形口环3圆周方向均匀开有6个沉头孔，用6个螺栓4固定在泵内壁上，对其进行周向和轴向固定。材料选用不锈钢，可防止冲蚀和锈蚀，同时可方便拆卸。该零件内侧开有沟槽，总共18个均匀布置在圆周上，深度取1～2mm,宽度取2～3mm。零件厚度取为8mm。当泵工作时，叶轮2旋转产生振动，该零件可起到代替耐磨环的作用。

结合图4所示，离心泵工作时，由于叶轮2入口处压力过低易产生回流涡，叶轮2出口回流液体通过口环1间隙，再流经环形间隙，产生高压射流，冲击入口回流涡，破坏其稳定性，从而达到有效抑制入口回流的作用。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对实用新型构思的实现形式的列举，本实用新型的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本实用新型的保护范围也及于本领域技术人员根据本实用新型构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (3)

1.一种抑制离心泵叶轮入口回流涡的机构，其特征在于：在泵进水管与叶轮入口之间增加一个截面形状近似为L形的回转体的口环，L形口环通过螺栓连接固定在泵体上，螺栓头部与L形口环端面平齐；泵体与L形口环之间装有调整垫片；叶轮前盖板前缘内侧形状呈流线型，叶轮入口与L形口环共同形成一个宽度逐渐收缩的环形间隙，环形间隙截面形状分为流线形的前段、呈梯形的中间段、矩形的过渡段；叶轮入口朝向L形口环，叶轮前盖板与安装在泵体上的口环形成间隙；L形口环内径与进水管内径一致，且进水管、L形口环与叶轮三者保持同轴度；当泵处于小流量运转时，叶轮入口回流产生漩涡，叶轮出口回流通过口环间隙，再流入L形口环与叶轮形成的环形间隙，而形成高压射流，使水射流的能量集中，又重新进入叶轮入口，高压射流将破坏回流漩涡稳定性存在，从而有效地抑制了叶轮入口回流漩涡的产生。

2.如权利要求1所述的抑制离心泵叶轮入口回流涡的机构，其特征在于：环形间隙的过渡段的长度/过渡段的宽度l/d取2～4；环形间隙的中间段的收缩角度α＝10～15°。

3.如权利要求1或2所述的抑制离心泵叶轮入口回流涡的机构，其特征在于：L形口环内侧圆周上开有沟槽，均匀布满整个圆周方向。