CN207830220U - 一种具有分离网增强自吸的旋涡泵 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种具有分离网增强自吸的旋涡泵。本实用新型包括旋涡泵本体和分离网，分离网以设定的角度A和面积S布置在气液分离室，所述分离网对气液分离室内回流至叶轮附近区域的气液两相流进行有效的气液分离，同时对回流流体进行整流和减速增压。本实用新型中的分离网可增强气液分离室内的气液分离，加快气泡的上浮，消减气泡随向下流体的下潜，大大提升气液分离室有限空间内的排气效率和排气速度；通过对气液分离室内靠上位置气泡的阻隔分离，确保随叶轮旋转回流至吸水室的流体含气率更低，具有更高的动量和压力势能，提高吸水室内对泵入口段管路内气体的混合容积率和混合速度。
Description
技术领域
本实用新型涉及水泵技术领域，具体指一种利用分离网增强自吸的旋涡泵。
背景技术
旋涡泵又称为摩擦泵、再生泵，是一种量大面广、能量消耗大的流体机械，最早出现在二十世纪20年代，由西门和亨施公司创造并推广，是一种具有放射状叶片或带小倾角叶轮的特殊叶片泵。旋涡泵具有结构简单、自吸能力强、扬程高等特点，广泛应用于国民经济的各个领域，如家庭用水增压、空调泵配套等等。旋涡泵工作时液体从吸入口进入叶轮靠近进口的两个叶片之间的流体区域，随叶轮旋转加速后又流回流道，并把能量传递给叶顶间隙的环形流道内的液体，再次从环形流道流入下游两个叶片之间的流体区域进行多级加速，如此多次重复后由气液分离室出口流出。旋涡泵流道内液体能量的增加是通过低品质的动能向较高品质的压能转化而实现的，液体在流道和叶轮之间反复冲撞，使得相当一部分动能转化为热能最终耗散掉，旋涡泵的这一工作特点决定了它的效率不可能很高；同时，泵体内部的流体流动是一种复杂的三维非定常湍流运动，随着运行工况变化而变化，常伴有流动分离、汽蚀等流动现象。正因如此，旋涡泵内部流动通常较为紊乱，导致泵的效率相对较低，紊乱的流态也影响其自吸能力。
旋涡泵初始运行的排气自吸原理如下：一般具有自吸能力的旋涡泵都需要配有一定体积的储水室，为气液分离提供工作流体和气液分离腔体；自吸排气时，旋涡泵吸水室的液体在叶轮的作用下大部分被加速并输运至气液分离室，吸水室内的气体体积增大；随叶轮的高速旋转，一方面，由于叶片在吸水室内的高速搅拌导致吸水室内的气液界面非常不稳定，有利于吸水室内的气液混合；另一方面当叶轮叶片靠近隔舌附近，叶片之间的部分流体（可能是气液混合物）由于惯性来不及甩出叶轮进入气液分离室，气液分离室中流速较低的部分流体则被这部分高压流体卷吸、与叶片间留存的部分流体混合后，以很高的速度重新喷入吸水室，并与吸水室的气体进行混合后被叶轮重新增速、输运至气液分离室；最后这些气液混合流体相当部分被甩出叶轮，在气液分离室内由于气泡的上浮完成气液分离，完成自吸。
目前国内外学者对旋涡泵的设计及内部流动方面做了大量的研究和实验，尤其是对叶轮和叶轮流道部分的研究，占据了绝大部分，而对旋涡泵自吸能力的提升方面关注较少。事实上，旋涡泵的自吸能力相比喷射泵不管是自吸吸程还是自吸能力的稳定性、抗干扰能力都要差，特别是旋涡泵对于装配工艺的要求很高，而这其中相当的程度上是要保证其自吸能力。叶轮与隔舌间隙装配缝隙过大会显著降低自吸能力，而装配缝隙过小则容易发生卡叶轮导致旋涡泵无法正常工作，此外泵体浇铸时可能存在的沙眼也会对自吸泵的自吸能力有很大影响。因此，针对目前旋涡泵自吸能力的不足，本实用新型利用分离网加速气液分离室内的气液分离，增强旋涡泵的自吸高速和自吸速度。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种新型增强自吸的旋涡泵。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：
本实用新型包括旋涡泵本体和分离网，分离网以设定的角度A和面积S布置在气液分离室，所述分离网对气液分离室内回流至叶轮附近区域的气液两相流进行有效的气液分离，同时对回流流体进行整流和减速增压。
进一步说，所述的角度A为分离网所在平面与水平面的夹角，A角度为0°～180°。
进一步说，所述的分离网面积S为20%～100%的气液分离室沿分离网所在平面的横截面面积。
进一步说，所述的分离网的边界形状为气液分离室沿分离网所在平面的横截面边界形状，或者不与该边界重合，而留有空隙。
进一步说，所述的分离网为规则的矩形、圆形或椭圆形。
进一步说，所述的分离网的网格为矩形、三角形、等多边形、圆形或者多种形状网格的组合。
进一步说，所述的分离网为任意三维空间曲面，定位的角度A与面积S由过分离网边界任意一点，且分离网投影面积最大的平面确定。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：根据气液分离室内整体流场的流动特性，在合适的位置设置分离网，同时提升吸水室内的气液混合与气液分离室内的气液分离。分离网可增强气液分离室内的气液分离，加快气泡的上浮，消减气泡随向下流体的下潜，大大提升气液分离室有限空间内的排气效率和排气速度；通过对气液分离室内靠上位置气泡的阻隔分离，确保随叶轮旋转回流至吸水室的流体含气率更低，具有更高的动量和压力势能，提高吸水室内对泵入口段管路内气体的混合容积率和混合速度。
分离网制造简单，可以采用多种工程材料或金属进行制作，成本低，加工制造工艺难度低，技术推广与产业化前景广阔。在提高旋涡泵自吸高度和速度的同时，对泵的流量-扬程、流量-效率等整泵特性影响非常小。
附图说明
图1为本实用新型具有水平分离网的旋涡泵结构剖面示意图；
图2为具有非水平分离网的旋涡泵结构剖面示意图；
图3为图2的局部细节图；
图4为具有3D空间曲面分离网的旋涡泵结构剖面示意图。
附图标记：1、旋涡泵隔舌 2、叶轮 3、气液分离室 4、分离网 5、旋涡泵出口 6、预注水口 7、旋涡泵入口 8、吸水室 9、旋涡泵泵体 10、压水室。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，下面将结合本实用新型中的附图，对实用新型中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于实用新型保护的范围。
本实用新型包括一个旋涡泵和分离网，分离网布置在气液分离室，以一定的角度A和面积S对气液分离室内回流至叶轮附近区域的气液两相流进行有效的气液分离，同时利用分离网对回流流体进行整流，减速增压，提高回流流体的压力势能和流动均匀性，大大降低经隔舌流回吸水室的回流流体的含气率，让回流流体压力势能更高，使吸水室的气液混合-气液分离室内的气液分离这个旋涡泵自吸阶段的循环流动过程更加顺畅，气液混合和气液分离的速度同时加快，显著提升旋涡泵的自吸能力。
所述的角度A为分离网所在平面与水平面的夹角，A角度为0°～180°。
所述的分离网面积S为20%～100%的气液分离室沿分离网所在平面的横截面面积。
所述分离网的边界形状可以为气液分离室沿分离网所在平面的横截面边界，也可以不与该边界重合，而留有一定的空隙，或者为规则的矩形、圆形、椭圆形及其它形状。
所述分离网的网格可以为矩形、正方形、三角形、等多边形、圆形及其它任意形状，或者多种形状网格的组合。
所述的分离网也可以为任意三维空间曲面，定位的角度A与面积S由过分离网边界任意一点，且分离网投影面积最大的平面确定。
实施例：
如图1所示，本实施例的增强自吸旋涡泵，包括一个旋涡泵泵体9和分离网4，分离网布置在气液分离室3，靠近旋涡泵压水室出口和隔舌1，以一定的角度A和面积S对气液分离室3内回流至叶轮2附近区域的气液两相流体进行有效的气液分离，同时利用分离网4对回流流体进行整流，减速增压，提高回流流体的压力势能和流动均匀性，大大降低经隔舌1流回吸水室8的回流流体的含气率，让回流流体压力势能更高，使吸水室8的气液混合-气液分离室3内的气液分离这个两个旋涡泵自吸阶段的循环流动过程更加顺畅，气液混合和气液分离的速度同时加快，显著提升旋涡泵的自吸能力。
当旋涡泵开始进行自吸时，吸水室8内由于叶轮2和叶片间流体的作用，气液界面非常不稳定，从而产生吸水室8乃至进水管路内的气体被卷吸、掺杂进入水体当中，形成气液混合流体；在叶轮2的旋转带动下、叶片间横向旋涡和压水室10内纵向旋涡的共同作用下，运动至气液分离室3一侧隔舌1附近的压水室10出口，而被甩出压水室10，由于水的密度远大于气体，受到的离心力更大，因此水会提前被甩出叶轮2，而气泡会如图1所示聚集于靠近隔舌一侧；当气泡和水被甩出后，会推动气液分离室3内远离隔舌一侧的区域形成明显的向下流动，这时原本预期会上浮并通过泵出口5排出的气泡，则会改变流动方向，转而向下运动，大大增加上浮的迁移时间，恶化叶轮2回流流体的含气率，影响自吸速度，加速泵内汽蚀的行程而降低自吸高度；分离网4的设置可以将这部分下潜的气泡很大程度上阻隔在叶轮2附近区域之外，确保从分离室3回流至吸水室8的流体含气率处于一个较低的水平，使相当部分流体可以透过分离网4回流至叶轮2，同时均匀这个区域内的流场，被阻隔的气泡下潜受到有效抑制而加速从水体中的逃逸。
以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本实用新型的范围，本实用新型的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本实用新型权利要求基础上的改动都是本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种具有分离网增强自吸的旋涡泵，其特在于：包括旋涡泵本体和分离网，分离网以设定的角度A和面积S布置在气液分离室，所述分离网对气液分离室内回流至叶轮附近区域的气液两相流进行有效的气液分离，同时对回流流体进行整流和减速增压。
2.根据权利要求1所述的一种具有分离网增强自吸的旋涡泵，其特征在于：所述的角度A为分离网所在平面与水平面的夹角，A角度为0°～180°。
3.根据权利要求1所述的一种具有分离网增强自吸的旋涡泵，其特征在于：所述的分离网面积S为20%～100%的气液分离室沿分离网所在平面的横截面面积。
4.根据权利要求1所述的一种具有分离网增强自吸的旋涡泵，其特征在于：所述的分离网的边界形状为气液分离室沿分离网所在平面的横截面边界形状，或者不与该边界重合，而留有空隙。
5.根据权利要求1所述的一种具有分离网增强自吸的旋涡泵，其特征在于：所述的分离网为规则的矩形、圆形或椭圆形。
6.根据权利要求1所述的一种具有分离网增强自吸的旋涡泵，其特征在于：所述的分离网的网格为矩形、三角形、等多边形、圆形或者多种形状网格的组合。
7.根据权利要求1所述的一种具有分离网增强自吸的旋涡泵，其特征在于：所述的分离网为任意三维空间曲面，定位的角度A与面积S由过分离网边界任意一点，且分离网投影面积最大的平面确定。
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| CN108050106A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-05-18 | 台州天计流体科技有限公司 | 具有分离网增强自吸的旋涡泵 |
| CN109490177A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-03-19 | 中国计量大学 | 分离丝网气泡过滤特性测量方法 |
| CN110781601A (zh) * | 2019-11-01 | 2020-02-11 | 清华大学 | 一种气液混输泵内气泡尺寸的数值预测方法 |
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