CN203321859U

CN203321859U - 一种低扬程双向竖井贯流泵装置

Info

Publication number: CN203321859U
Application number: CN2013202187066U
Authority: CN
Inventors: 陈会向; 周大庆; 李玲玉; 张蓝国; 郑源
Original assignee: Hohai University HHU
Current assignee: Hohai University HHU
Priority date: 2013-04-25
Filing date: 2013-04-25
Publication date: 2013-12-04
Anticipated expiration: 2023-04-25

Abstract

本实用新型涉及一种低扬程双向竖井贯流泵装置，属于流体机械及能源动力技术领域，包括依次连接贯通的进水口、进水流道、过渡段、转轮室、导叶段、出水流道以及出水口；所述进水口断面呈矩形状，且所述进水口高于进水流道；所述进水流道呈渐缩型，进水流道尾部呈流线型，所述进水流道中安装有竖井，所述竖井呈梭型；所述过渡段呈渐缩圆台；所述转轮室内部安放水泵机构，所述水泵机构包括主轴、轮毂和转轮叶片；所述出水流道的过流断面由圆至方，且所述出水流道内设置有支墩，同时所述出水口断面呈矩形状。本实用新型不仅具有正反向效率高、适用扬程较低，尤其适用于泵站正反向扬程分别为1.3m、1.6m的工况，同时具有结构简单、泵站轴向尺寸小、投资低廉等特点。

Description

一种低扬程双向竖井贯流泵装置

技术领域

本实用新型涉及一种应用于低扬程泵站的双向竖井贯流泵装置，属于流体机械及能源动力技术领域。

背景技术

我国是以农业为基础的发展中国家，在农业生产中，灌溉和排涝对农业生产有着重大影响，改善排灌条件、提高泵站效率对提高农业生产力有着巨大的促进作用；我国南北方水资源分布不均，南水北调是一项利国利民的工程，而泵站是机电排灌的主体工程，它集灌水、排水、供水、调水作用于一身，在跨流域调水中扮演着重要角色。

双向竖井贯流泵装置是一种新型低扬程泵站结构形式，由进出水流道、安装电机的竖井和双向贯流泵组成。该装置将泵站的引水与排水相结合，进、出水流道顺直，水力损失小，机组结构简单紧凑，造价低，便于实现双向抽水等特点，特别适用于城市防洪排涝工程及农业排灌工程之中。虽然我国水泵及泵站的数量、规模已有较快的发展，但同时也存在一些缺点，主要是不少泵站装置效率偏低，能源消耗大，抽水成本高，灌区工程配套不齐全，机电产品类型和质量问题等，致使泵站经济效益低。同时已有的单向贯流泵在正向抽水时具有较好的水力性能，而反向抽水时效率却极低（约30%～40%）。双向竖井贯流泵装置的研究较少，且效率偏低，并且在泵站的建设投资上投入较大。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种低扬程双向竖井贯流泵装置，适用于泵站正反向设计扬程分别为1.3m、1.6m，本实用新型的双向竖井贯流泵装置具有正反向效率高、适用扬程较低，同时具有结构简单、泵站轴向尺寸小、投资低廉等特点。

本实用新型为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种低扬程双向竖井贯流泵装置，包括依次连接贯通的进水口、进水流道、过渡段、转轮室、导叶段、出水流道以及出水口；所述进水口与进水流道相接，且所述进水口断面呈矩形状，且所述进水口高于进水流道；所述进水流道呈渐缩型，且所述进水流道与过渡段相接部位呈圆形，同时进水流道出口的尾部呈流线型，所述进水流道中安装有竖井，所述竖井呈梭型，该竖井用于安放电动机等机电设备；所述过渡段呈渐缩圆台；所述转轮室内部安放水泵机构，所述水泵机构包括主轴、轮毂和转轮叶片，所述轮毂设置于主轴上，所述转轮叶片设置于轮毂上，且轮毂采用球面与主轴连接；所述导叶段中设置有导叶，所述导叶固定在主轴之上，且主轴的尾部设有泄水锥；所述转轮叶片采用不对称扭曲叶片，所述导叶采用不对称导叶翼型；所述出水流道的过流断面由圆至方，且所述出水流道内设置有支墩，同时所述出水口断面呈矩形状。

优选的：所述进水口长度与转轮直径的比值为0.229，进水口宽度与转轮直径的比值为2.625，进水口高度与转轮直径的比值为1.375；所述进水流道长度与转轮直径的比值为5.942，进水流道入口宽度和出口直径与转轮直径的比值分别为2.625、1.167，进水流道高度与转轮直径的比值为1.167；所述竖井最大长度与转轮直径的比值为5.104，竖井最大宽度与转轮直径的比值为1.520；所述过渡段长度与转轮直径的比值为0.700，过渡段入口和出口直径与转轮直径的比值分别为1.167、0.960；所述的转轮室长度与转轮直径的比值为0.279，轮毂比即轮毂直径与转轮直径的比值为0.333，所述转轮叶片数为4，转轮叶片安放角为16°；所述转轮室中转轮叶片靠近轮毂一端，直径为0.4倍转轮直径的圆柱面所截圆柱面的轮缘侧叶栅稠密度为0.930，所述转轮室转轮叶片中间直径为0.67 倍转轮直径的圆柱面所截圆柱面的轮缘侧叶栅稠密度为0.783，同时所述转轮最外缘圆柱面所截圆柱面的轮缘侧叶栅稠密度为0.664；所述导叶段长度与转轮直径的比值为1.019，导叶段进口直径与转轮直径的比值为0.960，导叶段出口直径与转轮直径的比值为1.167；所述导叶进水边距转轮室出口的距离与转轮直径的比值为0.073；所述导叶数为5，导叶翼型长度与转轮直径的比值为0.311；所述出水流道长度与转轮直径的比值为4.488，出水流道进口直径与转轮直径的比值为1.167，出水流道出口宽度和高度与转轮直径的比值分别为2.625、1.167；所述支墩最大长度与转轮直径的比值为1.763，支墩最大宽度与转轮直径的比值为0.274；所述出水口长度与转轮直径的比值为0.229，出水口宽度与转轮直径的比值为2.625，出水口高度与转轮直径的比值为1.375。

本实用新型的一种低扬程双向竖井贯流泵装置，相比现有技术，具有以下有益效果：本实用新型不仅能运用在低扬程泵站建设中，具有较高的正反向效率，正向效率可达67%以上，反向效率可达60%以上，能够兼顾正反向运行的性能要求，而且本实用新型提供了较为合适的流道与转轮之间过渡流道的长度以及导叶合理的安放位置，有效地减少了泵站轴向尺寸，提高了泵站建设的经济性，因此本实用新型的双向竖井贯流泵装置正反向效率高、适用扬程较低，同时结构简单、泵站轴向尺寸小、投资低廉。

附图说明

下面结合附图和具体实施方案对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型双向竖井贯流泵装置正视剖视图。

图2是本实用新型双向竖井贯流泵装置俯视剖视图。

图3是本实用新型转轮叶片圆柱截面图。

图4是本实用新型导叶柱面截面图和导叶翼型图，其中图4A为导叶柱面截面图，图4B为导叶翼型图。

图5是本实用新型转轮叶片的翼型图，其中图5A为在0.40D₁处翼型图，图5B为0.67D₁处翼型图, 图5C为D₁处翼型图。

图中：1、矩形进水口，2、进水流道段，3、竖井，4、过渡段，5、转轮室，6、主轴，7、导叶段，8、泄水锥，9、出水流道段，10、矩形出水口，11、支墩，12、导叶，13、转轮叶片，14、轮毂；B₀、竖井最大宽度，B₁、进水口宽度，B₂、进水流道进口宽度，B₃、出水支墩最大宽度，B₄、出水口宽度；D₀、主轴直径，D₁、转轮直径，D₂、转轮室进口直径，D₃、过渡段进口直径，D₄、导叶段出口直径，d_h、轮毂直径；H₁、进水口高度，H₂、进水流道高度，H₃、出水流道出口高度，H₄、出水口高度；L₀、竖井最大长度，L₁、进水口长度，L₂、进水流道长度，L₃、过渡段长度，L₄、转轮室长度，L₅、导叶段长度，L₆、出水流道长度，L₇、出水口长度，L₈、出水支墩最大长度，L₉、导叶进水边距转轮室出口距离，L₁₀、导叶翼型长度；l、转轮叶片翼型弦长，t、转轮叶片栅距。

具体实施方式

附图非限制性地公开了本实用新型一个优选实施例的结构示意图，以下将结合附图详细地说明本实用新型的技术方案。

实施例

本实施例的一种低扬程双向竖井贯流泵装置如图1-5所示，泵站正反向设计扬程分别为1.3m、1.6m，包括依次连接贯通的进水口、进水流道、过渡段、转轮室、导叶段、出水流道以及出水口；所述进水口与进水流道相接，且所述进水口断面呈矩形状，便于安装，且所述进水口高于进水流道，可以增大过流量；所述进水流道呈渐缩型，且所述进水流道与过渡段相接部位呈圆形，同时进水流道出口的尾部呈流线型，即所述进水流道过流断面由方至圆，进水流道尾部外轮廓呈流线型，易于整流，所述进水流道中安装有竖井，所述竖井呈梭型，使水流能顺畅平稳流经竖井，减少水流产生的冲击损失，该竖井用于安放电动机等机电设备；所述过渡段呈渐缩圆台，连接进水流道与转轮室，其主要作用是提供一定的时间与空间整流，使流体顺畅进入转轮室；所述转轮室内部安放水泵机构，所述水泵机构包括主轴、轮毂和转轮叶片，所述轮毂设置于主轴上，所述转轮叶片固定在于轮毂上，且轮毂采用球面与主轴连接，易于固定转轮叶片，提高转轮叶片做功能力。所述导叶段位于转轮室的出口，呈渐扩圆台，属后置导叶体，导叶采用不对称导叶，所述导叶固定在主轴之上，且主轴的尾部设有泄水锥，能够起导流作用。所述转轮室中的转轮叶片采用不对称扭曲叶片，叶片数为4，根据泵装置实际运行情况，叶片安放角为16°。所述导叶段中的导叶采用不对称导叶翼型，导叶数为5，所述导叶翼型长度与转轮直径的比值为0.311；所述出水流道的过流断面由圆至方，且出口面积逐渐增大，利于降低出水流速，减少水力损失，同时所述出水口断面呈矩形状，所述出水流道内设置有支墩，支墩的水平截面形状为流线型，呈扁圆状，能够起到加固支撑，分流及改善流场的作用。

如图1至图2所示，双向贯流泵不只是单向动能的回收与单向导流问题，为了提高泵站的整体效率需要从整个过流部件、导叶以及原动机等布置与合理优化等方面着手，进水口长度L₁、宽度B₁、高度H₁与转轮直径D₁的比值分别为0.229、2.625、1.375，进水流道长度L₂与转轮直径D₁的比值为5.942，进水流道入口宽度B₂和出口直径D₃与转轮直径D₁的比值分别为2.625、1.167，进水流道高度H₂与转轮直径D₁的比值为1.167，进水流道内有布置有竖井，用于安放电动机等机电设备，竖井最大长度L₀与最大宽度B₀与转轮直径D₁的比值分别为5.104、1.520，过渡段长度L₃与转轮直径D₁的比值为0.700，过渡段入口直径D₃和出口直径D₂与转轮直径D₁的比值分别为1.167、0.960。出水流道长度L₆与转轮直径D₁的比值为4.488，出水流道进口直径D₄与转轮直径D₁的比值为1.167，出水流道出口宽度B₄和高度H₃与转轮直径D₁的比值分别为2.625、1.167。出水流道内设支墩，主要起到加固支撑及改善流场的作用，支墩最大长度L₈和最大宽度B₃与转轮直径D₁的比值分别为1.763、0.274。出水口长度L₇、宽度B₄、高度H₄与转轮直径D₁的比值分别为0.229、 2.625、1.375。

如图1至图5所示，转轮室长度L₄与转轮直径D₁的比值为0.279，轮毂比即轮毂直径d_h与转轮直径D₁的比值为0.333，转轮叶片采用不对称扭曲叶片，叶片数为，叶片安放角为16°。以0.40D₁为直径的圆柱面所截转轮圆柱面的轮缘侧叶栅稠密度为0.930，以0.67 D₁为直径的圆柱面所截转轮圆柱面的轮缘侧叶栅稠密度

Figure 2013202187066100002DEST_PATH_IMAGE001

为0.783，转轮最外缘圆柱面即直径为D₁的圆柱面所截转轮圆柱面的轮缘侧叶栅稠密度为0.664。

如图1至图5所示，导叶段长度L₅与转轮直径的比值为1.019，导叶段进口直径D₂和出口直径D₄与转轮直径D₁的比值分别为0.960、1.167。导叶进水边距转轮室出口的距离L₉与转轮直径D₁的比值为0.073。导叶采用不对称导叶翼型，导叶数为5，导叶翼型长度L₁₀与转轮直径D₁的比值为0.311。

本实用新型的一种双向竖井贯流泵装置，正向运行时，水流从进水口进入进水流道，在竖井的分流作用下，平稳顺畅进入过渡段进行整流，之后水流进入转轮室（叶轮段），在高速叶轮旋转作用下，流经转轮室后进入导叶段，水流流出转轮室后带有一定的旋转环量，而导叶则起到导流作用，减小水流圆周方向的分速度，使水流平稳的流入出水流道，流经支墩，最终经过出水口流出机组，完成正向抽水的过程。反向运行时，水流方向与正向相反，水流从出水口进入流道，与正向运行不同的是，此时水流先经过导叶段，由导叶引导进入转轮室，后经叶轮加速做功后，带有一定旋转环量进入过渡段，再流经竖井所在的进水流道，最终从进水口流出。

综上所述，本实用新型不仅能运用在低扬程泵站建设中，具有较高的正反向效率，正向效率可达67%以上，反向效率可达60%以上，能够兼顾正反向运行的性能要求，而且本实用新型提供了较为合适的流道与转轮之间过渡流道的长度以及导叶合理的安放位置，有效地减少了泵站轴向尺寸，提高了泵站建设的经济性。

上面结合附图所描述的本实用新型优选具体实施例仅用于说明本实用新型的实施方式，而不是作为对前述实用新型目的和所附权利要求内容和范围的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本实用新型技术和权利保护范畴。

Claims

1.一种低扬程双向竖井贯流泵装置，其特征在于:包括依次连接贯通的进水口、进水流道、过渡段、转轮室、导叶段、出水流道以及出水口；所述进水口与进水流道相接，且所述进水口断面呈矩形状，且所述进水口高于进水流道；所述进水流道呈渐缩型，且所述进水流道与过渡段相接部位呈圆形，同时进水流道出口的尾部呈流线型，所述进水流道中安装有竖井，所述竖井呈梭型，该竖井用于安放电动机机电设备；所述过渡段呈渐缩圆台；所述转轮室内部安放水泵机构，所述水泵机构包括主轴、轮毂和转轮叶片，所述轮毂设置于主轴上，所述转轮叶片设置于轮毂上，且轮毂采用球面与主轴连接；所述导叶段中设置有导叶，所述导叶固定在主轴之上，且主轴的尾部设有泄水锥；所述转轮叶片采用不对称扭曲叶片，所述导叶采用不对称导叶翼型；所述出水流道的过流断面由圆至方，且所述出水流道内设置有支墩，同时所述出水口断面呈矩形状。

2.根据权利要求1所述低扬程双向竖井贯流泵装置，其特征在于：所述进水口长度与转轮直径的比值为0.229，进水口宽度与转轮直径的比值为2.625，进水口高度与转轮直径的比值为1.375；所述进水流道长度与转轮直径的比值为5.942，进水流道入口宽度和出口直径与转轮直径的比值分别为2.625、1.167，进水流道高度与转轮直径的比值为1.167；所述竖井最大长度与转轮直径的比值为5.104，竖井最大宽度与转轮直径的比值为1.520；所述过渡段长度与转轮直径的比值为0.700，过渡段入口和出口直径与转轮直径的比值分别为1.167、0.960；所述的转轮室长度与转轮直径的比值为0.279，轮毂比即轮毂直径与转轮直径的比值为0.333，所述转轮叶片数为4，转轮叶片安放角为16°；所述转轮室中转轮叶片靠近轮毂一端，直径为0.4倍转轮直径的圆柱面所截圆柱面的轮缘侧叶栅稠密度为0.930，所述转轮室转轮叶片中间直径为0.67 倍转轮直径的圆柱面所截圆柱面的轮缘侧叶栅稠密度为0.783，同时所述转轮最外缘圆柱面所截圆柱面的轮缘侧叶栅稠密度为0.664；所述导叶段长度与转轮直径的比值为1.019，导叶段进口直径与转轮直径的比值为0.960，导叶段出口直径与转轮直径的比值为1.167；所述导叶进水边距转轮室出口的距离与转轮直径的比值为0.073；所述导叶数为5，导叶翼型长度与转轮直径的比值为0.311；所述出水流道长度与转轮直径的比值为4.488，出水流道进口直径与转轮直径的比值为1.167，出水流道出口宽度和高度与转轮直径的比值分别为2.625、1.167；所述支墩最大长度与转轮直径的比值为1.763，支墩最大宽度与转轮直径的比值为0.274；所述出水口长度与转轮直径的比值为0.229，出水口宽度与转轮直径的比值为2.625，出水口高度与转轮直径的比值为1.375。