CN207814052U - 一种抑制汽蚀的离心泵 - Google Patents

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窦华书
张炜
陈小平
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Abstract

本实用新型公开了一种抑制汽蚀的离心泵。汽蚀是一种普遍存在的现象。本实用新型中吸入导套包括固定在一起的内套和外套;外套端面与前盖板通过螺钉连接;内、外套内壁均设有阶梯孔;内套外壁设有轴向槽道;混合腔连通活塞腔和吸入导套;活塞腔内腔连通水箱;活塞将活塞腔分成内、外腔;内腔出口处设置单向阀;外腔设有行程开关;叶轮的其中一片叶片背面靠近前盖板处设有压力传感器;前盖板在靠近叶轮出口位置处设有高压反馈管道,高压反馈管道的出口设有喷嘴,喷嘴设置在混合腔内;喷嘴上设有多个喷头;高压反馈管道上设有调节阀。本实用新型提高了叶轮抗汽蚀的能力。

Description

一种抑制汽蚀的离心泵
技术领域
本实用新型属于离心泵技术领域,具体涉及一种抑制汽蚀的离心泵。
背景技术
泵是用来增加液体压力的机器,液体从叶轮进口到出口,压力逐渐增加。但是,由于叶片进口绕流的影响,泵的最低压力点通常发生在叶片背面进口稍后处。因为此处的进口和其他处相比半径大,因而圆周速度大,由速度三角形可知,相对速度变大,进口压力损失和绕流引起的压力降就相应变大,此处压力如果等于汽化压力,则泵发生汽蚀。
在离心泵中,汽蚀是一种普遍存在的现象,尤其是在小流量工况下更容易发生由进口回流引起的汽蚀。当叶轮在轴的带动下旋转时,叶轮进口处旋转的流体质点在离心力的作用下沿径向朝外运动,到外缘受到前盖板的阻碍,边缘处流体压力迅速升高迫使流体流回到进水管内,这些流体将随着主流再次进入叶轮,这样形成了回流。回流和主流混合后,由于其具有和叶轮旋转方向一样的周向旋转速度,会将一部分能量传递给主流,使得主流产生预旋,并在旋转中心产生低压区,加速汽蚀的产生。
泵在开动前应该先灌满水,如果不灌满水,叶轮只能带动空气旋转,因空气的单位体积的质量很小,产生的离心力甚小,无法把泵内和排水管路中的空气排出,不能在泵内造成一定真空,水则无法被吸上去。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足,提供一种抑制汽蚀的离心泵,在小流量工况下,尽可能减弱进口回流以及提高叶轮最低压力,在一定程度上提高离心泵抗汽蚀的能力,并且减少人为工作量。
本实用新型采用的技术方案是:
本实用新型包括吸入导套、高压反馈管道、喷嘴、感应活塞系统、混合腔、叶轮、泵轴、泵壳和前盖板;吸入导套设置在叶轮入口处;所述的吸入导套包括固定在一起的内套和外套;内套与外套之间设有径向间隙;外套端面与前盖板通过螺钉连接;所述内套的内壁为第一阶梯孔,外套内壁为第二阶梯孔;沿叶轮入口至叶轮出口方向,第一阶梯孔和第二阶梯孔的孔径均逐渐减小,且第一阶梯孔和第二阶梯孔的阶数和每阶的长度均相等;内套出口处的孔段孔径与叶轮入口直径相等;内套的每个孔段外壁均开设有沿周向均布的多个轴向槽道,且各孔段上的轴向槽道在周向的位置一一对应;所述的混合腔设置在吸入导套入口处;所述的感应活塞系统包括行程开关、活塞、活塞腔、流量控制阀和过滤网;所述的活塞腔设置在混合腔入口处,混合腔连通活塞腔和吸入导套;混合腔的内径大于吸入导套最大外径处的外径;所述的活塞与活塞腔构成滑动副,并将活塞腔分成内、外腔;活塞的动力由直动电机输入;内腔通过输液管道连通水箱,输液管道上设有流量控制阀和过滤网;内腔出口处设置单向阀;所述的外腔设有行程开关;叶轮的其中一片叶片背面靠近前盖板处设有压力传感器;前盖板在靠近叶轮出口位置处设有高压反馈管道,高压反馈管道的出口设有喷嘴,喷嘴设置在混合腔内;喷嘴上设有多个喷头;高压反馈管道上设有调节阀;行程开关的信号输出给控制器,直动电机由控制器控制;控制器根据压力传感器传来的压力信号控制调节阀的开度。
每个喷头均设有开关阀门,控制器根据压力传感器传来的压力信号控制开关阀门打开的数量。
所述的内套和外套通过沿周向均布的四块连接板固定。
所述第一阶梯孔和第二阶梯孔的孔段过渡处均倒角,且倒角均为30~40°。
所述的前盖板在叶轮入口处设置密封圈。
所述轴向槽道的槽底及槽顶边沿均倒有圆角。
所述喷嘴的顶部入口截面小于底部截面,底部截面呈矩形;所述的喷头呈圆形,所有喷头在喷嘴底部阵列排布。
所述的活塞腔和混合腔均与吸入导套同轴设置,混合腔的宽度为15mm。
本实用新型具有的有益效果:
1、本实用新型中吸入导套的内、外套内壁均做成阶梯孔,且每个台阶处倒角过渡,主流经过吸入导套不会受到限制,不会发生剧烈撞击或者流体速度方向的改变,由于吸入导套收缩,截面面积越来越小,主流体流速会加快,到达叶轮入口处的流速会变大,入口处能量提高,最低压力变大,大大提高了叶轮抗汽蚀的能力。
2、本实用新型中内套外壁设置沿周向均布的多个轴向槽道,可以有效将回流引入轴向槽道,减弱叶轮入口处的回流与主流交汇,避免二次漩涡流。部分回流在经过轴向槽道后在混合腔和主流混合,均匀流向叶轮,这样避免发生预旋,总流量也没有损失,叶轮入口处的总能量和压力均不变,减小了因回流导致的汽蚀。
3、由于流量等因素的影响,叶轮的叶片背面入口稍后处的压力值会变化,可以通过调整控制调节阀的开度和喷头打开数量,以提高入口压力从而提高叶轮入口处最低压力。当压力传感器的压力值较小时,需要打开全部的喷头,以尽快提高入口的压力,防止汽蚀的产生;当压力传感器的压力值略低于预设值时,则只需要打开部分喷头。
4、本实用新型中前盖板在叶轮入口处设置密封圈,减少了流体在叶轮入口处的泄漏,减小汽蚀,增大泵的使用寿命。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型中吸入导套的立体图。
图3是本实用新型的外套剖视图。
图4是本实用新型中喷嘴的立体图。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本实用新型。
如图1~4所示,一种抑制汽蚀的离心泵,包括吸入导套1、高压反馈管道2、喷嘴5、感应活塞系统3、混合腔15、叶轮6、泵轴8、泵壳11和前盖板;前盖板固定在泵壳11入口处;泵轴8与泵壳11构成转动副;叶轮6固定在泵轴8上;吸入导套1设置在叶轮入口处;吸入导套1包括内套和外套;内套与外套之间设有径向间隙;内套和外套通过沿周向均布的四块连接板固定;外套端面与前盖板通过沿周向均布的六个螺钉连接;内套内壁为第一阶梯孔,外套内壁为第二阶梯孔;沿叶轮入口至叶轮出口方向,第一阶梯孔和第二阶梯孔的孔径均逐渐减小,且第一阶梯孔和第二阶梯孔的阶数和每阶的长度均相等;内套出口处的孔段孔径与叶轮入口直径相等;内套的每个孔段外壁均开设有沿周向均布的多个(至少10个)轴向槽道,且各孔段上的轴向槽道在周向的位置一一对应;内套与外套的径向间隙以及内套各孔段上的通槽用于回流处理;混合腔设置在吸入导套1入口处;感应活塞系统3包括行程开关4、活塞、活塞腔、流量控制阀13和过滤网12;活塞腔设置在混合腔入口处,混合腔15连通活塞腔和吸入导套1;混合腔15的内径大于吸入导套1最大外径处的外径;活塞与活塞腔构成滑动副,并将活塞腔分成内、外腔;活塞的动力由直动电机输入;内腔通过输液管道连通水箱,输液管道上设有流量控制阀13和过滤网12;内腔出口处设置单向阀;外腔设有行程开关4;叶轮的其中一片叶片背面靠近前盖板处设有压力传感器7;前盖板在靠近叶轮出口位置处设有高压反馈管道2,高压反馈管道2的出口设有喷嘴5,喷嘴5设置在混合腔内;喷嘴上设有多个喷头14;高压反馈管道2上设有调节阀10;每个喷头14均设有开关阀门。控制器根据压力传感器7传来的压力信号控制调节阀10的开度和开关阀门打开的数量;行程开关4的信号输出给控制器,直动电机由控制器控制。
吸入导套采用耐汽蚀的高强度铸钢,第一阶梯孔和第二阶梯孔的孔段过渡处均倒角,且倒角均为30~40°。
前盖板在叶轮入口处设置密封圈9,减少了流体在叶轮入口处的泄漏。
轴向槽道的槽底及槽顶边沿均倒有圆角。
喷嘴的顶部入口截面小于底部截面,底部截面呈矩形;喷头呈圆形,所有喷头在喷嘴底部阵列排布。
活塞腔和混合腔均与吸入导套同轴设置,混合腔的宽度为15mm。
该抑制汽蚀的离心泵,工作原理如下:
在叶轮6启动前,打开流量控制阀,然后启动直动电机带动活塞向活塞腔外腔移动,此时,活塞腔内腔出口处的单向阀处于关闭状态,水箱内的水被带进活塞腔内腔,当活塞触碰到行程开关4时控制器控制直动电机停止。叶轮6启动时,直动电机带动活塞向活塞腔内腔移动,此时,活塞腔内腔出口处的单向阀处于打开状态,活塞向前推动流体进入混合腔15,混合腔15内的流体再进入吸入导套1。流量控制阀控制的流量大于或等于a时,a为100~300m3/h范围内的一个值,大部分流体通过吸入导套的内套流入叶轮入口,另一部分液体沿着内、外套的径向间隙和轴向槽道流入叶轮入口处与主流汇合。当液体进入叶轮,叶轮旋转带动液体,叶片背面的压力传感器7检测到压力低于预设值时,调节阀10和喷头14的开关阀门打开,高压流体通过高压反馈管道2流入喷嘴中,再由喷头喷入混合腔15与主流混合,提高叶轮入口压力,减小汽蚀;调节阀10的开度和喷头14的打开数量根据压力传感器7检测到的压力值确定。流量控制阀控制的流量小于a时,叶轮入口处出现回流,回流沿着外套与内套的径向间隙和轴向槽道流回混合腔15,和主流混合;轴向槽道使回流中的气泡和液体充分混合,避免汽蚀现象,并且消除了回流的周向速度。

Claims (8)

1.一种抑制汽蚀的离心泵,包括叶轮、泵轴、泵壳和前盖板,其特征在于:还包括吸入导套、高压反馈管道、喷嘴、感应活塞系统和混合腔;吸入导套设置在叶轮入口处;所述的吸入导套包括固定在一起的内套和外套;内套与外套之间设有径向间隙;外套端面与前盖板通过螺钉连接;所述内套的内壁为第一阶梯孔,外套内壁为第二阶梯孔;沿叶轮入口至叶轮出口方向,第一阶梯孔和第二阶梯孔的孔径均逐渐减小,且第一阶梯孔和第二阶梯孔的阶数和每阶的长度均相等;内套出口处的孔段孔径与叶轮入口直径相等;内套的每个孔段外壁均开设有沿周向均布的多个轴向槽道,且各孔段上的轴向槽道在周向的位置一一对应;所述的混合腔设置在吸入导套入口处;所述的感应活塞系统包括行程开关、活塞、活塞腔、流量控制阀和过滤网;所述的活塞腔设置在混合腔入口处,混合腔连通活塞腔和吸入导套;混合腔的内径大于吸入导套最大外径处的外径;所述的活塞与活塞腔构成滑动副,并将活塞腔分成内、外腔;活塞的动力由直动电机输入;内腔通过输液管道连通水箱,输液管道上设有流量控制阀和过滤网;内腔出口处设置单向阀;所述的外腔设有行程开关;叶轮的其中一片叶片背面靠近前盖板处设有压力传感器;前盖板在靠近叶轮出口位置处设有高压反馈管道,高压反馈管道的出口设有喷嘴,喷嘴设置在混合腔内;喷嘴上设有多个喷头;高压反馈管道上设有调节阀;行程开关的信号输出给控制器,直动电机由控制器控制;控制器根据压力传感器传来的压力信号控制调节阀的开度。
2.根据权利要求1所述的一种抑制汽蚀的离心泵,其特征在于:每个喷头均设有开关阀门,控制器根据压力传感器传来的压力信号控制开关阀门打开的数量。
3.根据权利要求1所述的一种抑制汽蚀的离心泵,其特征在于:所述的内套和外套通过沿周向均布的四块连接板固定。
4.根据权利要求1所述的一种抑制汽蚀的离心泵,其特征在于:所述第一阶梯孔和第二阶梯孔的孔段过渡处均倒角,且倒角均为30~40°。
5.根据权利要求1所述的一种抑制汽蚀的离心泵,其特征在于:所述的前盖板在叶轮入口处设置密封圈。
6.根据权利要求1所述的一种抑制汽蚀的离心泵,其特征在于:所述轴向槽道的槽底及槽顶边沿均倒有圆角。
7.根据权利要求1所述的一种抑制汽蚀的离心泵,其特征在于:所述喷嘴的顶部入口截面小于底部截面,底部截面呈矩形;所述的喷头呈圆形,所有喷头在喷嘴底部阵列排布。
8.根据权利要求1所述的一种抑制汽蚀的离心泵,其特征在于:所述的活塞腔和混合腔均与吸入导套同轴设置,混合腔的宽度为15mm。
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