CN1431404A

CN1431404A - 高速旋流输送流体法及装置

Info

Publication number: CN1431404A
Application number: CN 03117282
Authority: CN
Inventors: 李克平; 李克海
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2003-07-23
Anticipated expiration: 2023-01-30
Also published as: CN1263957C

Abstract

本发明是一种高速输送流体法及装置，它让从叶轮甩出的高速流体进入环绕叶轮的导流槽，再从导流槽沿切线方向进入旋流管形成旋流从出口排出，或直接比导流槽沿周边甩出，装置有入口、出口和叶轮室，泵壳由外圈套与内圈套或更多个零部件组成，两圈套或各组件内侧的曲面或平面围成叶轮室、导流槽、入口和出口，泵壳内有等径或变径旋流管，导流槽两侧面均为流线形的弧面。本发明取消了隔断板，让流体从同一切线方向流动，保持了流体甩出叶轮时的速度，减小了流体的动能损失，效率提高了近10个百分点，可广泛用于泵类、风机类甚至推进器的改进和设计。

Description

高速旋流输送流体法及装置

技术领域本发明涉及一种高速旋流输送流体的方法及装置。

背景技术众所周知，现有离心泵类输送流体的方法，由于存在机械损失、水力损失和容积损失，泵的效率，即有效功率与轴功率之比总是小于100％。据调查，在实际运用中大多数泵的效率值都只有40-50％。为了减小无用功耗，提高泵的效率，人们长期以来都在寻找各种办法，对现有的泵的结构构造提出了很多改进方案，也取得了一些进步。其中较为有代表性的是1997年6月4日中国的《发明专利公报》上公告的第92110787号专利，“双离心输送流体方法及其装置”，该专利提出了把封闭型叶轮的泵壳改为正对叶轮开放式导流槽，设围绕导流槽的圆环锥形圆管开进料缝与导流槽联接，让叶轮甩出之高速流体沿切线进入圆管形成旋流而加强离心力的作用，想以此来减少能量损耗。据记载，该方法在一定程度上有提高泵效率的作用。

将泵壳改造成有利于流体流动的方案无疑是可行的，但是该专利在提出设置导流槽和锥形圆管的同时，又在泵壳底部设一隔断板将锥形圆管一分为二，这样势必对右半部分高速流动的流体形成更大的阻碍，造成新的机械损失和水力损失，使其效果与该专利的目的背道而驰；另外，该专利的泵壳设计成了对称的，想使流体分别从左右两侧向上的出口流动的做法是不切实际的，因为在叶轮的强大作用下，流体总是沿着同一个切向和向外的径向运动，在右侧的流体要向上运动就必须改成相反的方向才有可能，这样一来就要在隔断板处打一个折转，同时损耗掉一部分能量，这是从没有后面的流体阻碍的情况下说，实际上后面尚有源源不断的流体挤来，前面的流体要想折转是不可能的，实际的情况只能是由后面的流体形成压力，将流体压向出口。总的结果就是大大抵消了前面形成的双离心旋流的作用。

发明目的本发明的目的是提出一种中间无隔断板、流体流动不折返、流体从同一方向或向周围甩出的高速旋流输送流体的方法及相应的装置，它同时能高效率地满足叶轮叶片角度β2变化的需要，以克服现有技术的不足。

发明的内容本发明提出的高速输送流体的方法，其特征在于让从叶轮甩出的高速流体进入环绕叶轮的导流槽，再从导流槽沿切线方向进入旋流管形成旋流从出口排出，或者从导流槽向周围排出，此时无需旋流管。

旋流管是环绕导流槽并与出口相通的等径管或变径管。

变径的旋流管的起点处为盲点，盲点处的直径最小，旋流管与出水管交结处为终点，此处的直径最大，旋流管的中心线为渐开的螺旋线。

导流槽的两侧面均为流线形的弧面，外侧面与旋流管连结处为相切连结。

本发明提出的高速旋流输送流体的装置，它有入口、出口和叶轮室，其特征在于泵壳由外圈套与内圈套或更多个零部件组成，两圈套或各组件内侧的曲面或平面围成叶轮室、导流槽、入口和出口。

外圈套与内圈套或更多个零部件组成，两圈套或各组件内侧的曲面或平面围成旋流管。

导流槽的外侧面和旋流管的部分管壁由外圈套的内曲面构成，导流槽的内侧面和旋流管的另一部分管壁由内圈套构成。

无旋流管配合的导流槽出口方向与进口方向相反。

在外圈套和内圈套上形成的导流槽两侧面均为流线形的弧面，外侧面与旋流管连结处为相切连结。

旋流管为等径或变径的圆管，起点位于出口管处。

变径旋流管的横截直径自起点至终点逐渐变大。

外圈套低部有测压孔，内圈套入口处有导流板，以便监测工作状态及稳流。

发明效果本发明提出的这种方法，由于取消了隔断板，让流体从同一切线方向流动，保持了流体甩出叶轮时的速度，并强化了旋流的作用，减小了流体的动能损失，从而提高了这种方法输送流体的效率；而应用这种方法提出的装置，能高效率地满足叶轮叶片角度β2变化的需要，使得装置工作的性能更加逼近理想的欧拉-扬程曲线，因而广泛适用于泵类及风机，特别是广泛使用的离心式水泵、砂泵和各种工业用流体泵，效率高，电耗小，对于人们日常生活和生产活动的节能降耗意义十分重大，另外是装置的结构紧奏，设计合理，制造容易，安装和维修方便。另外该装置还可用来改造或设计现有的船舶和飞行器等的推进器。

附图说明附图1是本发明装置的主视图(正剖面)。

附图2是本发明装置A-A剖面图。

附图3是本发明装置的高旋流泵与同规格的现有IS80-65-160型泵在清水条件下的工作性能曲线对比图。

附图1-2中的各部件、各部分的标号如下：

1-出口；2-内-外圈套连接螺孔；3-导流槽；4-入口连接螺孔；5-导流板；6-叶轮室；7-入口；8-内圈套；9-外圈套；10-旋流管；11-测压孔；12-机座。

附图3中：H₁-本发明装置的高旋流泵扬程与扬量关系曲线；H₂-IS-65-160型泵扬程与扬量关系曲线；η₁-本发明装置的高旋流泵效率与扬量关系曲线；η₂-IS-65-160型泵效率与扬量关系曲线。

具体实施方式

实例1

按上述方法及附图所示制造的高旋流泵，叶轮直径160MM，入口直径80MM，出口直径65MM，导流槽两侧面为向泵的外面凸的流线形曲面，槽的下口宽与叶轮厚度一致，旋流管为变径管，起点为盲端，终占处直径为65MM，叶轮规定转速为2900转/分。与此泵对照的是现有的同规格IS的原泵，电机功率7.5KW，两者在某市水泵厂于同样的条件下作清水实验。实验结果如附图3所示，表明在最高效率处附近，两者基本一致，最高占处IS泵略高1个百分点，随着出水口闸阀的开大到全开状态时，高旋流泵仍能稳定出水，不发生汽蚀现象，此时扬量达90.202M³/H，效率50.276％。而IS泵在相同工况条件下的最大扬量仅为77.339M³/H，效率41.483％，再开大出水口闸阀则就出现汽蚀。高旋流泵比IS泵效率提高近10个百分点。

从附图3的对比性能曲线图中可以进一步看出：

高旋流泵在最高效率处，扬量为最大处的61％，此后随着扬量的不断增加，效率曲线缓慢下降，而IS泵对应的效率曲线却急剧下降，呈现为陡峭状态，当出口闸阀全开，达到最大扬量处，高旋流泵的效率值η₁为50.3％，IS泵效率值η₂却骤降为40.3％。

目前，学术上普遍认为离心泵的效率在现有技术条件下是很难提高的，通过改进能达到3-4％就算国际先进水平。本例的效果证明，本发明的方案确实能使泵的效率大幅度提升。

高旋流泵的效率曲线平缓，扬程曲线稳定，根据权威刊物记载“效率曲线越平坦，扬程曲线越稳定，泵的使用范围就越广大”。

实例2

在实例1的基础上，不设旋流管，将导流槽向着轴线方向延伸并分四股汇于一个圆管出口，同时将进口和叶轮室的位置对调，在叶轮直径和轴功率相同的情况下，高旋流泵的性能曲线比实例1更优越一些，说明不设旋流管的结构更能有效减少无用功耗，机械损失、水力损失和容积损失更小。只是如此造出的泵体积会大一些。

Claims

1、一种高速输送流体的方法，其特征在于让从叶轮甩出的高速流体进入环绕叶轮的导流槽，再从导流槽沿切线方向进入旋流管形成旋流从出口流排，或者从导流槽向周围排出。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于旋流管是环绕导流槽并与出口相通的等径管或变径管。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于变径的旋流管的起点处为盲点，盲点处的直径最小，旋流管与出水管交结处为终点，此处的直径最大，旋流管的中心线为渐开的螺旋线。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于导流槽的两侧面均为流线形的弧面，外侧面与旋流管连结处为相切连结。

5、一种高速旋流输送流体的装置，它有入口、出口和叶轮室，其特征在于泵壳由外圈套与内圈套或更多个零部件组成，两圈套或各组件内侧的曲面或平面围成叶轮室、导流槽、入口和出口。

6、根据权利要求5所述的装置，其特征在于外圈套与内圈套或更多个组件内侧的曲面或平面围成旋流管。

7、根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于导流槽的外侧面和旋流管的部分管壁由外圈套的内曲面构成，导流槽的内侧面和旋流管的另一部分管壁由内圈套构成。

8、根据权利要求5所述的装置，其特征在于无旋流管配合的导流槽排出口方向与叶轮流体进口方向相反。

9、根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于在外圈套和内圈套上形成的导流槽两侧面均为流线形的弧面，外侧面与旋流管连结处为相切连结。

10、根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于旋流管为等径或变径的圆管，起点位于出口管处，变径旋流管的横截直径自起点至终点逐渐变大。