一种自循环射流抗空化结构及具有抗空化结构的离心泵制造技术

本发明专利技术提供了一种自循环射流抗空化结构及具有抗空化结构的离心泵，属于离心泵技术领域，用于解决现有离心泵抗空化性能较差的问题。在叶轮轮缘外侧设置由储液箱和通流管组成的自循环腔体结构，通流管、储液箱和射流孔使叶轮轮缘外侧形成连通的高压回路系统，通过控制第一射流孔和第二射流孔的开通和闭合，实现不同工况条件下的连通，叶轮出口流道的流量通过连通管流入储液箱中，再通过不同位置的射流孔射入叶轮进口流道，从而产生向流场施加射流的作用，能够实现不同工况条件下对叶片前缘流动分离区域进行补偿，实现自调节，从而有效解决离心泵由于偏工况运行造成的空化问题，提高离心泵运行稳定性；不需要外加射流结构，结构简单，易于实现。易于实现。易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种自循环射流抗空化结构及具有抗空化结构的离心泵


[0001]本专利技术属于离心泵
，涉及一种自循环射流抗空化结构及具有抗空化结构的离心泵。

技术介绍

[0002]离心泵主要由离心叶轮和蜗壳组成，其中离心叶轮是离心泵的主要核心部件，叶轮出口与蜗壳相连，两者之间存在间隙。离心泵工作时，旋转的叶轮对液流做功，使得液流的速度、压力等增大，从而获得高扬程。当离心泵运行流量小于设计流量时，叶轮进口出现正冲角，叶片吸力面压力降低至当地汽化压力导致空化发生；当运行流量大于设计流量时，叶轮进口出现负冲角，叶片压力面压力降低至当地汽化压力也会导致空化发生；然而，不论是大流量工况还是小流量工况，只要离心泵内出现空化现象，便会影响离心泵的运行效率，造成振动与噪声；当空化严重时，还会破坏离心泵的过流部件，影响离心泵运行的稳定性与可靠性。
[0003]在离心叶轮前加装诱导轮是解决离心泵空化问题的最常用方法，通过提高叶轮进口压力，从而解决离心泵空化问题。然而，该方法不仅增大了离心泵尺寸，而且需要考虑诱导轮与离心叶轮的相互配合。另外，诱导轮本身也需要具有较强的抗空化能力，才能保证整台离心泵的稳定运行。
[0004]因此，需要设计一种结构简单，且能够在不增加额外流动部件的前提下，有效解决离心泵由于运行工况造成的空化问题的自循环射流结构。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种自循环射流抗空化结构及具有抗空化结构的离心泵，本专利技术要解决的技术问题是：如何在不增加额外流动部件的前提下，提高离心泵的抗空化性能。该自循环射流抗空化结构能够在大流量时提高叶片压力面压力，在小流量时提高叶片吸力面压力，从而有效解决离心泵由于偏工况运行造成的空化问题，提高离心泵的运行稳定性。
[0006]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种自循环射流抗空化结构，包括叶轮，叶轮包括叶轮轮缘、后盖板、前盖板、叶片和水位监测连接座，水位监测连接座和前盖板分别设置在叶轮轮缘的两端，后盖板位于前盖板的外侧，叶轮的中部设置有轮毂，叶片的中部与轮毂连接，叶片位于后盖板和前盖板之间，后盖板和前盖板之间设置有叶轮出口流道，叶轮中位于水位监测连接座的一侧为叶轮进口流道；叶轮轮缘外侧设置有若干储液箱和通流管，储液箱的上方与叶轮出口流道通过连通管连通，叶轮进口流道中开设有若干射流孔，储液箱与射流孔通过射流管连通；射流孔两个为一组，按照液流流动方向依次命名为第一射流孔和第二射流孔，同组中的第一射流孔和第二射流孔的轴向分布区域位于叶片前缘附近，第一射流孔和第二射流孔的周向分布根据射流方向设置，其中，第一射流孔朝向叶片吸力面喷射，第二射流孔朝向叶片前缘和压
力面喷射；储液箱中滑动设置有遮挡滑块，第一射流孔和第二射流孔的开关通过遮挡滑块控制，遮挡滑块上设置有与射流孔相对应的通孔，水位监测连接座的内部开设有水位监测腔体，水位监测腔体内滑动设置有若干水位监测浮动滑块，水位监测浮动滑块与遮挡滑块通过连杆连接，在小流量工况时，浮动滑块保持低液位状态，遮挡滑块使第一射流孔开通而第二射流孔关闭，在大流量工况时，浮动滑块保持高液位状态，水位监测浮动滑块带动遮挡滑块移动，使第一射流孔关闭而第二射流孔开通。
[0007]本专利技术的工作原理是：在叶轮轮缘外侧设置由储液箱和通流管组成的自循环腔体结构，通流管、储液箱和射流孔使叶轮轮缘外侧形成连通的高压回路系统，储液箱的进液口与叶轮出口流道通过连通管相连通，储液箱的出液口与叶轮进口流道中开设的射流孔通过射流管相连通，射流孔两个为一组，第一射流孔和第二射流孔的射流方向不同，第一射流孔朝向叶片吸力面喷射，第二射流孔朝向叶片前缘和压力面喷射，通过控制第一射流孔和第二射流孔的开通和闭合，实现不同工况条件下的连通，叶轮出口流道的流量通过连通管流入储液箱中，再通过不同位置的射流孔射入叶轮进口流道，从而产生向流场施加射流的作用，根据不同流量工况对叶片的不同面产生一定压力，实现自调节，提高抗空化性能；在不同流量工况下，叶轮进口流道处的水位监测浮动滑块所处位置不同，通过水位监测浮动滑块的位移带动遮挡滑块的移动，遮挡滑块在储液箱中的位置能够实现不同位置的射流孔的通断，从而可以自动控制第一射流孔和第二射流孔的开关，形成不同的射流效果。
[0008]所述射流孔沿轴向方向依次布置，第二射流孔位于第一射流孔的外侧，在不同射流孔组中，所有第一射流孔的轴向位置相同，所有第二射流孔的轴向位置相同，保证第二射流孔朝向叶片头部和工作面喷射，第一射流孔朝向叶片吸力面喷射。
[0009]所述射流孔组呈周向均匀分布，孔组数为叶片数的整数倍；优选地，叶片的数量为六个，射流孔组的数量为十二组；采用以上结构，能够避免由于射流周向不均而引起的离心泵流场周向均匀性的破坏。
[0010]所述轮毂中部设置有泵轴安装孔，前盖板上开设有若干与通流管相连接的通流孔，通流孔呈圆周均匀分布；叶轮出口流道中的部分水流经通流管流入储液箱，在经过射流孔射入叶轮进口流道中，形成自循环高压射流回路。
[0011]所述水位监测连接座的内部开设有若干水位监测腔体，水位监测腔体的数量与储液箱的数量对应设置，水位监测连接座的外侧设置有凸缘，水位监测浮动滑块滑动设置在水位监测腔体中，水位监测腔体的一侧开设有限位槽，水位监测浮动滑块的一侧穿出连接槽与连杆的一端铰接，连杆的另一端与遮挡滑块铰接。
[0012]为了实现第一射流孔和第二射流孔工作状态的自动控制，储液箱内设有可调节的遮挡滑块；在小流量工况时，控制遮挡滑块使得第一射流孔工作而第二射流孔被堵住；在大流量工况时，控制遮挡滑块使得第二射流孔工作而第一射流孔被堵住。
[0013]遮挡滑块采用任何一种结构，只要能实现上述功能即可。
[0014]遮挡滑块为一与储液箱滑动连接的滑块结构，遮挡滑块的长度要与与储液箱的宽度、第一射流孔和第二射流孔以及水位监测腔体的周向位置相互配合进行设计。遮挡滑块上开设的通孔孔径略大于第一射流孔的孔径即可。遮挡滑块开孔的左侧长度等于第一射流孔与储液箱左侧壁面之间的距离，在小流量工况时，保证通孔与第一射流孔连通，遮挡第二射流孔，且在大流量工况时，遮挡滑块上开设的通孔与第二射流孔连通，遮挡第一射流孔。
[0015]每组射流孔独立设置，不同射流孔组上方的储液箱相互不连通。
[0016]所述第一射流孔和第二射流孔朝向的选择取决于叶片前缘压力面侧和吸力面侧流动分离区域的范围大小，以冲击流动分离中心位置最佳。
[0017]所述射流孔的开孔大小要兼顾大流量与小流量两种工况。优选地，射流孔直径范围为0.4mm
‑
1.0mm。在小流量工况，射流孔的总射流量控制在叶轮总流量的4%
‑
8%以减小射流自循环回路对离心泵性能的影响，为了形成高速射流，要求第一射流孔的开孔直径较小。而在大流量工况，总射流量可控制在总流量的6%
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10%，为了形成稳定的射流，要求适当增大第二射流孔的开孔直径。此外，第一射流孔和第二射流孔的开孔直径还要本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自循环射流抗空化结构，包括叶轮，其特征在于，所述叶轮包括叶轮轮缘、后盖板、前盖板、叶片和水位监测连接座，水位监测连接座和前盖板分别设置在叶轮轮缘的两端，后盖板位于前盖板的外侧，叶轮的中部设置有轮毂，叶片的中部与轮毂连接，叶片位于后盖板和前盖板之间，后盖板和前盖板之间设置有叶轮出口流道，叶轮中位于水位监测连接座的一侧为叶轮进口流道；叶轮轮缘外侧设置有若干储液箱和通流管，储液箱的上方与叶轮出口流道通过连通管连通，叶轮进口流道中开设有若干射流孔，储液箱与射流孔通过射流管连通；射流孔两个为一组，按照液流流动方向依次命名为第一射流孔和第二射流孔，同组中的第一射流孔和第二射流孔的轴向分布区域位于叶片前缘附近，第一射流孔和第二射流孔的周向分布根据射流方向设置，其中，第一射流孔朝向叶片吸力面喷射，第二射流孔朝向叶片前缘和压力面喷射；储液箱中滑动设置有遮挡滑块，第一射流孔和第二射流孔的开关通过遮挡滑块控制，遮挡滑块上设置有与射流孔相对应的通孔，水位监测连接座的内部开设有水位监测腔体，水位监测腔体内滑动设置有若干水位监测浮动滑块，水位监测浮动滑块与遮挡滑块通过连杆连接，在小流量工况时，浮动滑块保持低液位状态，遮挡滑块使第一射流孔开通而第二射流孔关闭，在大流量工况时，浮动滑块保持高液位状态，水位监测浮动滑块带动遮挡滑块移动，使第一射流孔关闭而第二射流孔开通。2.根据权利要求1所述的一种自循环射流抗空化结构，其特征在于，所述射流孔沿轴向方向依次布置，第二射流孔位于第一射流孔的外侧，在不同射流孔组中，所有第一射流孔的轴向位置相同，所有第二射流孔的轴向位置相同，每组射流孔独立设置，不同射流孔组上方的储液箱相互不...

【专利技术属性】
技术研发人员：符丽，程效锐，张克龙，耿凯辉，熊博，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：