CN105508307A - 防产生汽蚀的旋涡泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防产生汽蚀的旋涡泵。本发明包括泵体、阀门、回流支路、压入口、压出口，所述回流支路连接在泵体上的压入口和压出口之间，通过开关阀门控制回流支路，所述回流支路用于将压出口的部分液体回流到压入口中，使压入口处工质液体压强提高。由于汽蚀性能得到改善，由汽蚀现象产生的气泡减少，同时减弱了气泡破裂对叶轮和泵体的冲击，降低了旋涡泵运行时的振动和噪音，提高了旋涡泵的使用寿命。

Description

防产生汽蚀的旋涡泵

技术领域

本发明涉及一种旋涡泵，尤其涉及一种防产生汽蚀的旋涡泵，属于流体机械领域。

背景技术

泵是一种量大面广、能量消耗巨大的通用机械，凡是有液体流动的地方几乎都有泵在工作。在众多的泵类产品中，旋涡泵具有高扬程、可实现自吸、可气液混输等优点，在农业灌溉、城市给排水、电力等行业中都有较为广泛的应用。旋涡泵工作时液体从压入口流入叶轮，经叶轮加速后又流回流道，并把能量传递给流道内的液体，经多次重复后由压出口流出，使泵具有很高的扬程。旋涡泵的汽蚀是指泵在运行时，由于叶轮转速较快，在旋涡泵压入口处压强过低，尤其是旋涡泵压入口处附近的叶片背面，其局部压强低于运行温度下工质流体的汽化压强（饱和蒸气压），从而造成液体汽化，容易产生气泡，气泡破裂形成巨大压强，对叶片和泵体造成强烈冲击，产生较大的噪音和振动，导致其平均使用寿命低于其他类型的泵。

旋涡泵内部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。一直以来研究人员主要采用理论分析、实验研究和数值模拟等手段对旋涡泵内部流场开展研究。由于理论分析很难真实地反映复杂的内部流动状况，而实验手段对旋涡泵内部流场进行直接测量还十分困难，实验研究成本高、周期长，实验的操作技术、数据的精确性和可靠性都受测试仪器和环境的制约。因此在旋涡泵内部流场研究过程中理论分析和实验研究存在着很大的局限性。近年来，随着计算机技术和计算流体力学的发展，数值模拟被越来越多地应用到旋涡泵的研究上，目前旋涡泵的复杂流场计算是基于Naiver-Stokes方程和k-ε湍流模型，采用有限体积法求解三维的非稳态、不可压缩流场，进而得到全流场的压强和速度矢量等信息。

发明内容

本发明的目的是针对目前旋涡泵容易发生汽蚀的现状，提供了一种防产生汽蚀的旋涡泵。本发明充分利用了旋涡泵压出口处液体压强较大的特点，将压出口处的部分液体反馈到压入口，提高压入口处液体的压强，使得旋涡泵压入口处汽蚀发生的概率下降，从而避免了旋涡泵因发生汽蚀而导致噪音严重、震动剧烈等现象，使旋涡泵运行更稳定，使用寿命更长久。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明包括泵体、阀门、回流支路、压入口、压出口，所述回流支路连接在泵体上的压入口和压出口之间，通过开关阀门控制回流支路，所述回流支路用于将压出口的部分液体回流到压入口中，使压入口处工质液体压强提高。

进一步说，所述的回流支路内径为旋涡泵出口管径的十分之一。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

1.本发明针对目前旋涡泵易发生汽蚀的不足，提出了一种防发生汽蚀的旋涡泵，通过在压入口和压出口之间连接一个回流支路，将压出口的部分高压液体回流到压入口区域的低压液体中，提升压入口的液体压强，使得压入口处叶片背面低压区的压强大于饱和蒸气压，不易发生空化，改善了旋涡泵的汽蚀性能。

2.由于汽蚀性能得到改善，由汽蚀现象产生的气泡减少，同时减弱了气泡破裂对叶轮和泵体的冲击，降低了旋涡泵运行时的振动和噪音，提高了旋涡泵的使用寿命。

3.本发明把压出口的部分液体回流到压入口，这部分液体经过叶轮的再次运转，旋涡泵内部液体的整体能量提高，压出口处液体压强提升，具有叠压效果，使进出口之间的压差扩大，从而使旋涡泵具有更高的扬程。

4.本发明的结构在旋涡泵的压入口和压出口之间连接了一个带有阀门的回流支路，结构简单，所使用的材料与泵体相同，成本低廉，实用性强。

附图说明

图1为一种防产生汽蚀的旋涡泵结构示意图；

图2为改进前的旋涡泵内部压强分布图；

图3为添加回流支路后的旋涡泵内部压强分布图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明中的附图，对发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明的实施例，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，都应当属于发明保护的范围。

如图1所示，本发明所述的一种防产生汽蚀的旋涡泵，包括进口1，出口2，泵体3，阀门4，回流支路5，叶轮6，隔舌7，压入口8，压出口9。

所述回流支路一端连接在所述压入口，另一端连接在所述压出口；回流支路管径为出口直径的十分之一；回流支路平直，避免因回流支路不规则而导致的压力损失，影响叠压效果。所述水泵原型为任一尺寸、型号的旋涡泵。

所述阀门在回流支路上。旋涡泵运行前，阀门须完全关闭，否则会导致旋涡泵进出口连通，内部压强降低，影响旋涡泵的自吸，甚至出现叶轮空转现象，导致叶轮部分温度急剧上升，影响旋涡泵的正常使用；当旋涡泵运行时，由于出口处的工质液体经过反复进出旋涡泵叶轮，产生纵向漩涡，使得工质液体能量增加，压强增大；待旋涡泵稳定运行后，打开阀门，压出口处的压强大于压入口处，压出口处的部分液体被压回到压入口处，这部分液体再次进过旋涡泵的叶轮，获得能量，整个泵内工质液体的能量提升，压出口压强变大，进出口压差变大，扬程随之提高，具有叠压效果。

对所述旋涡泵进行三维建模，获取所述旋涡泵的三维流体区域，而后对所得流体区域进行网格划分，获得数值模拟所需的旋涡泵网格。选择合适的湍流模型、边界与初始条件及流体物性等数值求解N-S方程，求得旋涡泵内流场的数值模拟结果，从全流场数值模拟结果中选取压入口和压出口的压强分布。

所示图2为改进前的旋涡泵内部压强分布图，所示图3为添加回流支路后的旋涡泵内部压强分布图。通过对比分析图2与图3，图3中压入口处和压出口的压力的得到提升，降低了汽蚀发生的可能性。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (2)

1.防产生汽蚀的旋涡泵，其特征在于：包括泵体、阀门、回流支路、压入口、压出口，所述回流支路连接在泵体上的压入口和压出口之间，通过开关阀门控制回流支路，所述回流支路用于将压出口的部分液体回流到压入口中，使压入口处工质液体压强提高。

2.根据权利要求1所述的防产生汽蚀的旋涡泵，其特征在于：所述的回流支路内径为旋涡泵出口管径的十分之一。