申请/专利权人：山东双轮股份有限公司

申请日：2017-12-16

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN107956737B

主分类号：F04D29/22

分类号：F04D29/22;F04D29/24;F04D29/66

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2020.10.23#实质审查的生效;2018.04.24#公开

摘要：本发明公开了一种低汽蚀余量低压力脉动离心泵，主要包括泵体、泵轴、叶轮，其特征在于所述叶轮采用了独特的流道结构、叶片布置方式和所述叶轮的入口处设有能量转换装置，其包括能量转换部件、导液管和调节阀，能量转换部件外壁设有导液槽，能量转换部件内壁圆周阵列设有射流筋板，所述能量转换部件外壁与泵体的吸入室内壁固定连接，能量转换部件前端与泵体固定连接，泵体高压区侧壁上设有出液通孔，低压区侧壁上设有进液通孔，所述导液管一端与出液通孔相连通，另一端与进液通孔相连通，导液管上设有调节阀，进液通孔与导液槽相连通，具有抗汽蚀性能强、延长使用寿命、减少振动和噪声、运行平稳、可靠等优点。

主权项：1.一种低汽蚀余量低压力脉动离心泵，主要包括泵体、泵轴、叶轮，其特征在于所述叶轮的入口处设有能量转换装置，其包括能量转换部件、导液管和调节阀，所述能量转换部件外壁设有导液槽，所述能量转换部件内壁圆周阵列设有射流筋板，所述射流筋板上对应导液槽径向设有进液孔，轴向设有射流孔，所述射流孔进液口与进液孔相连通，所述射流孔出液口呈喇叭状并与叶轮的入口相对应，所述能量转换部件外壁与泵体的吸入室内壁固定连接，所述能量转换部件前端与泵体固定连接，后端内壁与叶轮入口内壁直径相同且相对应，所述泵体的高压区侧壁上设有出液通孔，低压区侧壁上设有进液通孔，所述导液管一端与出液通孔相连通，另一端与进液通孔相连通，所述导液管上设有调节阀，所述进液通孔与导液槽相连通；所述能量转换部件内孔呈锥形孔段，且孔径由进口端向出口端逐渐沿轴向扩大；所述锥形孔段内壁圆周阵列设有整流板，所述射流筋板与整流板间隔设置。

全文数据：低汽蚀余量低压力脉动离心泵[0001]技术领域[0002]本发明涉及水利机械工程技术领域，具体地说是一种低汽蚀余量低压力脉动离心泵。背景技术[0003]在水利引水工程方面，都会要求水栗有尽量低的汽蚀余量，这样可以减小整个泵房基础的下挖量，减小基建投资额度。同样泵房尚度前提下，采用低汽蚀余量泵能减缓甚至消除因汽蚀原因造成的叶片穿孔现象，避免造成非计划内的停机维修和损失。[0004]目前，降低离心栗汽蚀余量方法主要集中在从增大叶片的进口面积方面考虑，但由于叶轮结构尺寸受到流量，扬程设计参数的限制，采用此种方法降低栗汽蚀余量的效果非常有限。[0005]为了解决上述技术问题，专利号为:2〇〇92〇1049804公开了一种切线旋涡泵的实用新型专利，其包括泵体，所述泵体内部设有主叶轮，主叶轮固定泵体内部的泵轴上，主页轮的前部设有诱导轮，诱导轮前端设有稳流器，主叶轮的后部设有旋涡轮，所述稳流器设在泵体入口处并由前泵盖压紧固定。虽然通过稳流器能对入口处的流体的旋流进行稳流，这种结构的实质性不足是:一是诱导轮的叶片厚度对其减低汽蚀余量的能力很关键，而且是叶片越薄越好，尤其是轮缘处的厚度但目前普通铸造工艺叶片的厚度很难达到设计要求，则诱导轮减低汽蚀余量的能力大打折扣;二是水流进入叶轮的叶片流道后，由于两个叶片之间存在一定的宽度，两叶片之间的液体由于离叶片工作面的位置不同，叶片对其做功的大小也不同，靠近叶片工作面近的液体获得能量多，而远离叶片工作面靠近背面的液体获得能量相对要少，因此叶轮出口处液体从叶片工作面到相邻叶片的背面的压力和速度变化幅度非常大，梯度非常陡，导致压力脉动非常大见图4。发明内容[0006]本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种结构新颖、抗汽蚀性能强、减少杲房基础的下挖量，降低基建投资、延长叶轮的使用寿命、减少振动和噪声、运行平稳、可靠的低汽蚀余量低压力脉动离心泵。[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低汽蚀余量低压力脉动离心栗，主要包括泵体、泵轴、叶轮，其特征在于所述叶轮的A□处设有能量转换装置，其包括能量转换部件、导液管和调节阀，所述能量转换部件外壁设有导液槽，所述能量转换部件内壁圆周阵列设有射流筋板，所述射流筋板上对应导液槽径向设有进液孔，轴向设有射流孔，所述射流孔进液口与进液孔相连通，所述射流孔出液□呈状并与叶轮的入口相对应，所述能量转换部件外壁与栗体的吸入室内壁固定连接，所述能量转换部件前端与泵体固定连接，后端内壁与叶轮入口内壁直径相同且相对应，所述泵体的高压区侧壁上设有出液通孔，低压区侧壁上设有进液通孔，所述导液管一端与出液通孔相连通，另一端与进液通孔相连通，所述导液管上设有调节阀，所述进液通孔与导液槽相连通，以利于在栗启动后，叶轮产生的部分高压水流通过导液管被引入叶轮前段的能量转换装置中，通过能量转换装置中的射流筋板上的射流孔向叶轮前部的B区喷射，从泵体的吸入室进口C区过来的低能量水流与从射流筋板喷射出来的高能量水流在B区相互混合，通过高压水流和低压水流的相互碰撞，产生了能量交换，增大了叶轮前端水流的能量，当碰撞后的混合水流进入能量转换装置的锥形孔段的D区时，由于锥形孔段的D区呈锥形结构，过流面积逐渐变大，水流速度逐渐减小，水流的动能转换为静压能，水流的绝对压力增大，弥补了水流进入叶轮的压力损失，降低了泵的汽蚀余量，消除了液流因绝对压力小于汽化压力而产生的汽蚀，减小整个栗房基础的下挖量，降低基建投资，同时减缓因汽蚀造成叶片穿孔的速度，延长了叶轮的使用寿命。[0008]本发明可在所述锥形孔段内壁圆周阵列设有整流板，以达到约束水流的流动方向，抑制能量转换过程中漩涡的产生，保证水流进入叶轮时流动平稳，减少水流在流动过程中的压力损失。[0009]本发明所述射流筋板与整流板间隔设置，以达到进一步对水流进行稳流。[0010]本发明可在所述叶轮的出口流道内设有流道隔板，所述流道隔板将出口流道分割成轴向的前出口流道和后出口流道，所述前出口流道内圆周阵列设有前叶片，所述后出口流道内圆周阵列设有后叶片，且所述前叶片和后叶片交错布置，由于前出口流道和后出口流道里同一圆周位置出口的液体因离各自流道叶片的工作面距离不同，叶片对其做功的大小不一样，其压力和速度也不一样。某一圆周位置上，从前、后出口流道流出的液体，在流出叶轮后，前、后两侧进行充分混合，如果前出口流道流出液体的压力和速度比后出口流道流出的液体高，则前出口流道流出液体对同一圆周位置上的后出口流道流出的液体进行压力和速度补偿。而在错开°的圆周角度位置，则是后出口流道流出液体的压力和速度比前出口流道流出的液体高，则后出口流道流出液体对前出口流道液体进行压力和速度补偿，这样，叶轮出口处的液体从叶片工作面到相邻叶片的背面的压力和速度变化幅度大大降低，从而显著提高了液体速度和压力径向分布的均匀性，有效地减小了压力脉动。[0011]本发明所述前叶片和后叶片的偏移角度为a°，所述偏移角度为a°=i8〇n，n为大于3的自然数，以达到最大限度地减少泵的压力脉动。[0012]本发明所述叶轮经合力压紧锁紧盘和防松部件与泵轴固定连接，所述合力压紧锁紧盘和防松部件分别呈圆锥形，所述防松部件是由连接锥环和连接锥环小径端圆周阵列设有的锁紧叶片固定连接而成，所述防松部件的大径端与合力压紧锁紧盘小径端固定连接，所述合力压紧锁紧盘中心设有锁紧螺纹孔，所述锁紧螺钉的螺冠侧面设有扳手把合面，所述锁紧螺钉穿过防松部件的锁紧叶片与合力压紧锁紧盘螺纹连接后，端部与栗轴螺纹固定连接，通过锁紧螺钉的螺冠端面与合力压紧锁紧盘相抵触，使合力压紧锁紧盘将叶轮固定在栗轴上，然后，将锁紧螺钉螺冠周围的锁紧叶片全部贴合到锁紧螺钉螺冠外壁和扳手把合面上，当离心泵在停机的过程中由于惯性力的作用会使叶轮螺钉反转，合力压紧锁紧盘进一步将预紧力作用于叶轮，从而将叶轮牢牢固定于泵轴上，此时，锁紧叶片作用于锁紧螺钉的卡紧力也使锁紧螺钉与合力压紧锁紧盘有相同的转向和转速，从而防止在停栗时锁紧螺钉的反转。''[0013]本发明可在泵轴端面上固定设有防转销，所述合力压紧锁紧盘的大径端面上设有防转销孔，所述合力压紧锁紧盘经防转销孔与防转销相插接，以使合力压紧锁紧盘通过固定在泵轴上的防转销来限制其圆周方向的转动，进一步达到安装方便、固定可靠的作用。[0014]本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、抗汽蚀性能强、减少泵房基础的下挖量，降低基建投资、延长叶轮的使用寿命、减少振动和噪声、运行平稳、可靠等优点。附图说明[0015]图1是本发明实施例的结构示意图。[0016]图2是现有技术的叶轮的结构示意图。[0017]图3是本发明的叶轮的结构示意图。[0018]图4是本发明能量转换部件的立体结构示意图。[0019]图5是图2叶轮的叶片布置方式流动速度和压力示意图。[0020]图6是图3叶轮的叶片布置方式流动速度和压力示意图。[0021]附图标记:泵体1、泵轴2、叶轮3能量转换部件4、导液管5和调节阀6导液槽7射流筋板8进液孔9,轴向设有射流孔10出液通孔11进液通孔12锥形孔段13整流板14流道隔板15前出口流道16和后出口流道17前叶片18后叶片19。具体实施方式[0022]下面结合附图和实施例对本发明进行说明。[0023]如附图所示，一种低汽蚀余量低压力脉动离心泵，主要包括泵体1、泵轴2、叶轮3，所述栗体1、泵轴2、叶轮3的连接关系与现有技术相同，此不赘述，其特征在于所述叶轮3的入口处设有能量转换装置，其包括能量转换部件4、导液管5和调节阀6,所述能量转换部件4外壁设有导液槽7,所述能量转换部件内壁圆周阵列设有射流筋板8,所述射流筋板8上对应导液槽7径向设有进液孔9,轴向设有射流孔10,所述射流孔10进液口与进液孔9相连通，所述射流孔10出液口呈喇叭状并与叶轮3的入口相对应，所述能量转换部件4外壁与泵体1的吸入室内壁固定连接，所述能量转换部件4前端与泵体1固定连接，后端内壁与叶轮3入口内壁直径相同且相对应，所述栗体1的高压区侧壁上设有出液通孔11，低压区侧壁上设有进液通孔12,所述导液管5—端与出液通孔11相连通，另一端与进液通孔12相连通，所述导液管上设有调节阀，所述进液通孔12与导液槽7相连通，以利于在栗启动后，叶轮3产生的部分高压水流通过导液管5被引入叶轮3前段的能量转换装置中，通过能量转换装置中的射流筋板8上的射流孔10向叶轮前部的B区喷射，从栗体1的吸入室进口C区过来的低能量水流与从射流筋板8的喷射孔10喷射出来的高能量水流在B区相互混合，通过高压水流和低压水流的相互碰撞，产生了能量交换，混合后的水流经过D区过流面积逐渐扩大，使水流速度逐渐减小动能转换为静压能，水流的绝对压力增加，弥补了水流进入叶轮3后产生的压力损失，降低了泵的汽蚀余量，减小整个栗房基础的下挖量，降低基建投资。同时减缓因汽蚀造成叶片穿孔的速度，延长了叶轮的使用寿命。[0024]本发明所述能量转换部件内孔呈锥形孔段13,且孔径由进口端向出口端逐渐沿轴向扩大，当碰撞后的混合水流进入能量转换装置的锥形孔段的D区时，由于锥形孔段的D区呈锥形结构，过流面积逐渐变大，水流速度逐渐减小，水流的动能转换为静压能，水流的绝对压力增大，进一步弥补了水流进入叶轮的压力损失，降低了泵的汽蚀余量，消除了液流因绝对压力小于汽化压力而产生的汽蚀。[0025]本发明可在所述锥形孔段13内壁圆周阵列设有整流板14，以达到约束水流的流动方向，抑制能量转换过程中漩涡的产生，保证水流进入叶轮时流动平稳，减少水流在流动过程中的压力损失。[0026]本发明所述射流筋板8与整流板14间隔设置，以达到进一步对水流进行稳流。[0027]如附图3、6所示，本发明可在所述叶轮3的出口流道内设有流道隔板i5，所述流道隔板15将出口流道分割成轴向的前出口流道16和后出口流道17，所述前出口流道16内圆周阵列f有前叶片lS，f述后出口流道I7内圆周阵列设有后叶片19,且所述前叶片18和后叶片19交错布置，由于前出口流道16和后出口流道17里同一圆周位置出口的液体因离各自流道叶片的工作面距离不同，叶片对其做功的大小不一样，其压力和速度也不一样。如图6所示:叶轮3圆周位置E处，从前出口流道16流出的液体由于离前出口流道16内相邻叶片的工作面近，流体的压力和速度相对较高，而从后出口流道i7流出的液体由于离后出口流道丄7内相邻叶片的工作面远，则压力和速度相对较低，这样在E处，从前出口流道16流出的相对较筒压力、较高速度的液体与从后出口流道17流出的相对较低压力、较低速度的液体进行了充分的^合，进行压力和速度补偿；同样，叶轮3圆周位置F处，从前出口流道16流出的液体由于离前出口流道16内相邻叶片的工作面远，则压力和速度相对较低，而从后出口流道I7流出的液体由于离后出口流道I7内相邻叶片的工作面近，则压力和速度相对较高。这样在F处，从后出口流道17流出的相对较高压力、较高速度的液体与从前出口流道16流出的相对较低压力、较低速度的液体进行了充分的混合，也进行压力和速度补偿。在叶轮整个圆周方向上，前出口流道16与后出口流道17流出的液体都会进行压力和速度补偿，这样，叶轮3出口处的液体从叶片工作面到相邻叶片的背面的压力和速度变化幅度小，从而显著提高了液体速度和压力径向分布的均勾性，有效地减小了压力脉动。[0028]如附图6所示，本发明所述前叶片18和后叶片19的偏移角度为a。，所述偏移角度为a°=180n，n为大于等于3的自然数，以达到最大限度地减少泵的压力脉动。[0029]本发明所述叶轮经合力压紧锁紧盘20和防松部件与栗轴固定连接，所述合力压紧锁紧盘20和防松部件分别呈圆锥形，所述防松部件是由连接锥环23和连接锥环23小径端圆周阵列设有的锁紧叶片24固定连接而成，所述防松部件的大径端与合力压紧锁紧盘20小径端固定连接，所述合力压紧锁紧盘20中心设有锁紧螺纹孔，所述锁紧螺钉25的螺冠侧面设有扳手把合面26,所述锁紧螺钉26穿过防松部件的锁紧叶片24与合力压紧锁紧盘20螺纹连接后，端部与泵轴2螺纹固定连接，通过锁紧螺钉25的螺冠端面与合力压紧锁紧盘20相抵触，使合力压紧锁紧盘20将叶轮3固定在泵轴2上，然后，将锁紧螺钉25螺冠周围的锁紧叶片24全部贴合到锁紧螺钉25螺冠27外壁和扳手把合面24上，当离心泵在停机的过程中由于惯性力的作用会使叶轮螺钉反转，合力压紧锁紧盘进一步将预紧力作用于叶轮，从而将叶轮牢牢固定于泵轴上，此时，锁紧叶片作用于锁紧螺钉的卡紧力也使锁紧螺钉与合力压紧锁紧盘有相同的转向和转速，从而防止在停泵时锁紧螺钉的反转。[0030]本发明可在泵轴2端面上固定设有防转销23,所述合力压紧锁紧盘20的大径端面上设有防转销孔，所述合力压紧锁紧盘20经防转销孔与防转销23相插接，以使合力压紧锁紧盘20通过固定在栗轴2上的防转销23来限制其圆周方向的转动，进一步达到安装方便、固定可靠的作用。[0031]本发明在安装时，先将防转销固定在栗轴上，然后将合力压紧锁紧盘通过防转销靠在栗轴和叶轮端面，手持锁紧螺钉穿过防松部件中心与合力压紧锁紧盘螺纹连接后，端部再与栗轴螺纹固定连接，通过锁紧螺钉的螺冠端面与合力压紧锁紧盘相抵触，合力压紧锁紧盘将叶轮顶在泵轴上，使合力压紧锁紧盘将叶轮固定在泵轴上后，最后将锁紧螺钉螺冠周围的锁紧叶片全部贴合到锁紧螺钉螺冠外壁和扳手把合面上，离心泵在停机的过程中由于惯性力的作用会使叶轮螺钉反转时，锁紧叶片作用于锁紧螺钉的卡紧力也使锁紧螺钉与合力压紧锁紧盘有相同的转向和转速，使合力压紧锁紧盘进一步将预紧力作用于叶轮，从而将叶轮牢牢固定于泵轴上，进而防止在停栗时锁紧螺钉的反转。[0032]本发明在使用时，选用前叶片和后叶片数量分别为5片的叶轮安装在泵体内的泵轴上，栗启动后，打开调节阀，水流经泵体入口进入吸入室，通过叶轮入口并在叶轮的离心作用下将水流旋流而出，使叶轮的出口形成水流的高压区，栗体的入口形成低压区，叶轮旋转产生的部分高压水流在叶轮出口的A区通过导液管被引入叶轮前端的能量转换装置，通过能量转换装置中的射流筋板上的射流孔向叶轮前部的B区喷射，从栗体的吸入室进口低压区C区过来的低能量水流与从射流筋板喷射出来的高能量水流在B区相互混合，通过高压水流和低压水流的相互碰撞，产生了能量交换，当碰撞后的混合水流进入能量转换装置的锥形孔段的D区时，由于锥形孔段的D区呈锥形结构，过流面积逐渐变大，水流速度逐渐减小，水流的动能转换为静压能，水流的绝对压力增大，进一步弥补了水流进入叶轮的压力损失，降低了泵的汽蚀余量，消除了液流因绝对压力小于汽化压力而产生的汽蚀;变成静压能的水流经过叶轮入口和前出口流道内的前叶片、后出口流道内的后叶片的旋流导流而出，由于前出口流道和后出口流道内同一圆周位置出口的液体因离各自流道叶片的工作面距离不同，叶片对其做功的大小不一样，其压力和速度也不一样，液体在流出叶轮出口后，具有高压力、高速度的液流会对异侧的低压力、低速度的液流进行压力和速度补偿，流道隔板两侧液体进行了充分的混合，这样，叶轮出口处的液体从前叶片、后叶片的工作面到前叶片、后叶片的相邻叶片的背面的压力和速度变化幅度小，从而显著提高了液体速度和压力径向分布的均匀性，有效地减小了压力脉动。[0033]本发明由于采用上述结构，具有结构新颖、抗汽蚀性能强、减少栗房基础的下挖量，降低基建投资、延长叶轮的使用寿命、减少振动和噪声、运行平稳、可靠等优点。

权利要求：1.一种低汽蚀余量低压力脉动离心杲，主要包括泵体、泵轴、叶轮，其特征在于所述叶轮的入口处设有能量转换装置，其包括能量转换部件、导液管和调节阀，所述能量转换部件外壁设有导液槽，所述能量转换部件内壁圆周阵列设有射流筋板，所述射流筋板上对应导液槽径向设有进液孔，轴向设有射流孔，所述射流孔进液口与进液孔相连通，所述射流孔出液口呈喇叭状并与叶轮的入口相对应，所述能量转换部件外壁与泵体的吸入室内壁固定连接，所述能量转换部件前端与栗体固定连接，后端内壁与叶轮入口内壁直径相同且相对应，所述泵体的高压区侧壁上设有出液通孔，低压区侧壁上设有进液通孔，所述导液管一端与出液通孔相连通，另一端与进液通孔相连通，所述导液管上设有调节阀，所述进液通孔与导液槽相连通。2.根据权利要求1所述的一种低汽蚀余量低压力脉动离心泵，其特征在于所述能量转换部件内孔呈锥形孔段，且孔径由进口端向出口端逐渐沿轴向扩大。3.根据权利要求2所述的一种低汽蚀余量低压力脉动离心栗，其特征在于所述锥形孔段内壁圆周阵列设有整流板。4.根据权利要求3所述的一种低汽蚀余量低压力脉动离心泵，其特征在于所述射流筋板与整流板间隔设置。5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种低汽蚀余量低压力脉动离心泵，其特征在于所述叶轮的出口流道内设有流道隔板，所述流道隔板将出口流道分割成轴向的前出口流道和后出口流道，所述前出口流道内圆周阵列设有前叶片，所述后出口流道内圆周阵列设有后叶片，且所述前叶片和后叶片交错布置。6.根据权利要求5所述的一种低汽蚀余量低压力脉动离心泵，其特征在于所述前叶片和后叶片的偏移角度为a°，所述偏移角度Sa°=180n，n为大于等于3的自然数。7.根据权利要求1或2或3或4或6所述的一种低汽蚀余量低压力脉动离心栗，其特征在于所述叶轮经合力压紧锁紧盘和防松部件与泵轴固定连接，所述合力压紧锁紧盘和防松部件分别呈圆锥形，所述防松部件是由连接锥环和连接锥环小径端圆周阵列设有的锁紧叶片固定连接而成，所述防松部件的大径端与合力压紧锁紧盘小径端固定连接，所述合力压紧锁紧盘中心设有锁紧螺纹孔，所述锁紧螺钉的螺冠侧面设有扳手把合面，所述锁紧螺钉穿过防松部件的锁紧叶片与合力压紧锁紧盘螺纹连接后，端部与栗轴螺纹固定连接。8.根据权利要求7所述的一种低汽蚀余量低压力脉动离心泵，其特征在于所述栗轴端面上固定设有防转销，所述合力压紧锁紧盘的大径端面上设有防转销孔，所述合力压紧锁紧盘经防转销孔与防转销相插接。'

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