CN206770276U - 一种多级离心泵的过渡流道结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及泵体水利设计技术领域，具体涉及多级离心泵的过渡流道结构。采用多级过渡流道拼接而成，每级过渡流道包括压水室、扩散弯管和吸水室，压水室和吸水室连通，吸水室外侧设有扩散弯管；扩散弯管的进水口与同级压水室连通，扩散弯管的出水口与下一级吸水室连通，所述吸水室为螺旋形，扩散弯管为环形。采用环形扩散弯管，过渡流道更加光滑且大幅缩短尺寸，使得泵体的结构紧凑，强度更好。另外在下一级叶轮入口之前加一个螺旋形的吸水室，使得流体的吸入性能更好，流速更均匀稳定。

Description

一种多级离心泵的过渡流道结构

技术领域

本实用新型涉及泵体水力设计技术领域，具体涉及多级离心泵的过渡流道结构。

背景技术

过渡流道主要适用于轴向剖分式多级离心泵，该种泵涡壳整体铸造，转子两端支撑，泵体中心支撑，稳定性好。可靠性高，维护维修方便。轴向剖分式多级离心泵分为泵体和泵盖上下两部分，整体铸造。过渡流道是液体在级间流动的流道，过渡流道设计的好坏不仅决定了泵体的外形和可铸造性，同时对泵的效率也有一定的影响。

过渡流道是指由第一级涡壳喉部通向下一级叶轮(相邻或不相邻)入口的流道，其作用是1.将一级压水室出口引到另一级叶轮入口，液体流动方向转过180°或270°；2.以最小的水力损失将涡壳喉部的速度能转换为压力能；3.为下一级叶轮进口提供均匀的速度场。目前按照过渡方式的不同一般分为短过渡流道和长过渡流道。现有过渡流道的结构有径向扩散和斜向扩散两种形式。径向扩散是过渡流道有一个扩散断面，该断面位于叶轮中心线上，沿扩散流道涡壳圆周以一定的扩散角扩散到扩散断面后转入下一级的吸入室。斜向扩散是扩散流道不沿涡壳圆周扩散，而是斜着穿过泵体，直接转入下一级吸水室。径向扩散过渡流道效率相对于斜向扩散流道更高一些，但是外形尺寸更大，泵体结构不紧凑。而斜向扩散流道虽然结构紧凑，但水力效率降低，水泵汽蚀增加。

目前国内轴向剖分式多级中开泵的过渡流道都采用长过渡流道与半螺旋形吸水室相结合的方式，这样不仅使得泵体的外形尺寸过大，结构不紧凑，而且使得泵的汽蚀余量增大，水力效率降低。

实用新型内容

为更好的解决级间之间的流动衔接，本实用新型需要解决的技术问题是：提供一种新型多级中开泵过渡流道结构，径向扩散流道和斜向扩散流道相结合的设计理念，减小了泵的外形尺寸，而且不影响泵的效率和气蚀性能。

为解决所述的技术问题，使多级中开泵的过渡流道设计不仅能够不影响泵的水力效率，而且使泵的结构紧凑、外形更加美观。本实用新型提供一种多级离心泵的过渡流道结构，包括多级过渡流道拼接而成，每级过渡流道包括压水室、扩散弯管和吸水室，压水室和吸水室连通，吸水室外侧设有扩散弯管；扩散弯管的进水口与同级压水室连通，扩散弯管的出水口与下一级吸水室连通，所述吸水室为螺旋形，扩散弯管为环形。

所述扩散弯管的圆弧角Ф为180-270°。

所述吸水室基准圆和压水室基准圆为同心布设。

所述环形的扩散弯管的外缘由5-10段圆弧过度拼接而成。

所述扩散弯管的截面的面积分为矩形断面A₁、三角形断面A₂和扇形断面A₃，A₁为45-6500mm²、A₂为40-4000mm²、A₃为12-3600mm²。

本实用新型有益效果为：

1、采用多级过渡流道拼接而成，每级过渡流道包括压水室、扩散弯管和吸水室，压水室和吸水室连通，吸水室外侧设有扩散弯管；扩散弯管的进水口与同级压水室连通，扩散弯管的出水口与下一级吸水室连通，所述吸水室为螺旋形，扩散弯管为环形。采用环形扩散弯管，过渡流道更加光滑且大幅缩短尺寸，使得泵体的结构紧凑，强度更好。另外在下一级叶轮入口之前加一个螺旋形的吸水室，使得流体的吸入性能更好，流速更均匀稳定。

2、所述扩散弯管的圆弧角Ф为180-270°。采用环形扩散弯管并加大圆弧角范围，有助于大幅缩短尺寸。所述吸水室基准圆和压水室基准圆为同心布设，多级间稳定及振动更小运行更加稳定。所述环形的扩散弯管的外缘由5-10段圆弧过度拼接而成，更加流体的吸入性能更好，流速更均匀稳定，流道更加光滑且磨损降低，使用寿命增大。

3、如图1所示当已知断面的面积时就可以由以上公式计算出相应的R_φ、R_X、β，从而绘制出各断面的形状。当液体流经f-f断面时，速度达到压出室断面的设计速度，断面面积应和由扩散弯管任意截面处公式算得的面积无限的接近，保证性能的前提下使得流道光滑过渡，结构形式采用径向扩散和斜向扩散相结合的形式。吸水室是指叶轮入口前的一段流道，吸入室应保证叶轮入口前液流分布均匀，符合流体的运动规律，并尽可能小的减小吸水室中的水力损失。结构形式采用螺旋形吸水室相比于半螺旋形和环形吸入室、螺旋形吸入室具有吸入性能更好，液体流速更稳定均匀的优点。

综上所述本实用新型提供的一种离心泵的过渡流道结构，由环形扩散弯管和螺旋形吸水室组成，其中环形扩散弯管结合了径向扩散和斜向扩散的优点，将前一级压出室喉部与下一级吸水室合理对接，缩短了过渡流道的长度，使得泵的结构更加紧凑，外形尺寸更小，强度更好；而螺旋形吸水室使得环形扩散弯管与上级压水室、下级吸水室光滑过渡，液体的流动更加均匀稳定，提升了泵的吸入效果，降低了泵的气蚀现象，并使得进入下级叶轮的液体更符合流动规律，减小了旋转叶片和静止部件互相干扰所产生的压力脉动，降低了机组的噪声和振动。以叶轮入口的液体的速度为基准进行整个过渡流道过流断面面积的计算，从而得到各个断面的形状。该方法符合流体流动规律，计算过程简单，可以精准地控制上级压水室断面到下级吸水室截面的面积，保证整个轴向剖分式多级离心泵的正常运转。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为下级吸入室喉部轴面速度系数曲线；

图3为环形扩散弯管的截面图。

具体实施方式

一种多级离心泵的过渡流道结构，包括多级过渡流道拼接而成，每级过渡流道包括压水室1、扩散弯管2和吸水室3，压水室1和吸水室3连通，吸水室3外侧设有扩散弯管2；扩散弯管2的进水口与同级压水室1连通，扩散弯管3的出水口与下一级吸水室3连通，所述吸水室3为螺旋形，扩散弯管3为环形。所述扩散弯管3的圆弧角Ф为180-270°。所述吸水室基准圆4和压水室基准圆5为同心布设。所述环形的扩散弯管3的外缘由5-10段圆弧过度拼接而成。所述扩散弯管3的截面的面积分为矩形断面A₁、三角形断面A₂和扇形断面A₃，A₁为45-6500mm²、A₂为40-4000mm²、A₃为12-3600mm²。

一种多级离心泵的过渡流道结构设计方法，包括如下步骤：

A、上级的压水室断面面积的计算

由叶轮入口处液体的轴面速度得到叶轮进口的面积为通过吸水室轴面速度系数曲线得到螺旋形的吸入室断面液体的流速为则其断面的面积为其中k_ml表示轴面速度梯度，Q表示实际流量，k_i表示比转速与轴面速度系数；

B、环形的扩散弯管上任意角度处选取的截面面积A_x的计算

其中φ为圆弧角；

C、环形的扩散弯管截面外壁圆弧半径R_φ

环形的扩散弯管任意截面的面积A_x＝2(A₁+A₂+A₃)，其中 A₁-矩形断面面积、A₂-三角形断面面积、A₃-扇形断面面积；其中R_φ为断面外壁圆弧半径、r₀为断面内壁圆半径、R_x为断面过渡圆弧、b₀为下级吸入室喉部宽度、β为断面扩散角；

由三角关系可知则令

代入环形的扩散弯管任意截面的面积公式整理得到B(R_φ-R₀)²+b₀(R_φ-r₀)-A_X＝0

解方程得到扩散弯管断面外壁所在半径

D、复核环形的扩散弯管任意截面的面积

根据流量Q和扬程H的极限工况通过步骤B和C公式测算出范围值A₁为45-6500mm²、A₂为40-4000mm²、A₃为12-3600mm²，A₁-矩形断面面积、A₂-三角形断面面积、A₃-扇形断面面积，使用上述范围值复核步骤C中计算得出的断面面积，复核相应计算数值在以下范围之内计算数值准确有效，否则重新修订计算；

E、选取不同截面计算环形的扩散弯管截面外壁圆弧半径R_φ

选取与步骤B、C不同断面计算环形的扩散弯管截面外壁圆弧半径R_φ，扩散弯管的外缘由5-10段圆弧过度拼接而成，分别计算环形的扩散弯管截面外壁圆弧半径R_φ，并使用步骤D复核环形的扩散弯管任意截面的面积计算准确性，最终得出环形的扩散弯管各断面尺寸完成设计。

所述步骤A中上级的压水室断面面积A_i约等于步骤B中环形的扩散弯管上任意角度处选取的截面面积A_x。

Claims (5)

1.一种多级离心泵的过渡流道结构，其特征在于包括多级过渡流道拼接而成，每级过渡流道包括压水室(1)、扩散弯管(2)和吸水室(3)，压水室(1)和吸水室(3)连通，吸水室(3)外侧设有扩散弯管(2)；扩散弯管(2)的进水口与同级压水室(1)连通，扩散弯管(3)的出水口与下一级吸水室(3)连通，所述吸水室(3)为螺旋形，扩散弯管(3)为环形。

2.根据权利要求1所述的一种多级离心泵的过渡流道结构，其特征在于所述扩散弯管(3)的圆弧角Ф为180-270°。

3.根据权利要求1所述的一种多级离心泵的过渡流道结构，其特征在于所述吸水室基准圆(4)和压水室基准圆(5)为同心布设。

4.根据权利要求1所述的一种多级离心泵的过渡流道结构，其特征在于所述环形的扩散弯管(3)的外缘由5-10段圆弧过度拼接而成。

5.根据权利要求1所述的一种多级离心泵的过渡流道结构，其特征在于所述扩散弯管(3)的截面的面积分为矩形断面A₁、三角形断面A₂和扇形断面A₃，A₁为45-6500mm²、A₂为40-4000mm²、A₃为12-3600mm²。