CN207814052U - 一种抑制汽蚀的离心泵 - Google Patents
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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
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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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN108050109A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-05-18 | 浙江理工大学 | 一种抑制汽蚀的离心泵及其工作方法 |
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2018
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