防產(chǎn)生汽蝕的旋渦泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種旋渦栗，尤其涉及一種防產(chǎn)生汽蝕的旋渦栗，屬于流體機械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]栗是一種量大面廣、能量消耗巨大的通用機械，凡是有液體流動的地方幾乎都有栗在工作。在眾多的栗類產(chǎn)品中，旋渦栗具有高揚程、可實現(xiàn)自吸、可氣液混輸?shù)葍?yōu)點，在農(nóng)業(yè)灌溉、城市給排水、電力等行業(yè)中都有較為廣泛的應(yīng)用。旋渦栗工作時液體從壓入口流入葉輪，經(jīng)葉輪加速后又流回流道，并把能量傳遞給流道內(nèi)的液體，經(jīng)多次重復(fù)后由壓出口流出，使栗具有很高的揚程。旋渦栗的汽蝕是指栗在運行時，由于葉輪轉(zhuǎn)速較快，在旋渦栗壓入口處壓強過低，尤其是旋渦栗壓入口處附近的葉片背面，其局部壓強低于運行溫度下工質(zhì)流體的汽化壓強(飽和蒸氣壓)，從而造成液體汽化，容易產(chǎn)生氣泡，氣泡破裂形成巨大壓強，對葉片和栗體造成強烈沖擊，產(chǎn)生較大的噪音和振動，導(dǎo)致其平均使用壽命低于其他類型的栗。
[0003]旋渦栗內(nèi)部流動是一種復(fù)雜的三維非定常湍流運動，隨著運行工況變化而變化，常伴有流動分離、汽蝕等流動現(xiàn)象。一直以來研究人員主要采用理論分析、實驗研究和數(shù)值模擬等手段對旋渦栗內(nèi)部流場開展研究。由于理論分析很難真實地反映復(fù)雜的內(nèi)部流動狀況，而實驗手段對旋渦栗內(nèi)部流場進行直接測量還十分困難，實驗研究成本高、周期長，實驗的操作技術(shù)、數(shù)據(jù)的精確性和可靠性都受測試儀器和環(huán)境的制約。因此在旋渦栗內(nèi)部流場研究過程中理論分析和實驗研究存在著很大的局限性。近年來，隨著計算機技術(shù)和計算流體力學(xué)的發(fā)展，數(shù)值模擬被越來越多地應(yīng)用到旋渦栗的研究上，目前旋渦栗的復(fù)雜流場計算是基于Naiver-Stokes方程和k-ε瑞流模型，采用有限體積法求解三維的非穩(wěn)態(tài)、不可壓縮流場，進而得到全流場的壓強和速度矢量等信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對目前旋渦栗容易發(fā)生汽蝕的現(xiàn)狀，提供了一種防產(chǎn)生汽蝕的旋渦栗。本發(fā)明充分利用了旋渦栗壓出口處液體壓強較大的特點，將壓出口處的部分液體反饋到壓入口，提高壓入口處液體的壓強，使得旋渦栗壓入口處汽蝕發(fā)生的概率下降，從而避免了旋渦栗因發(fā)生汽蝕而導(dǎo)致噪音嚴(yán)重、震動劇烈等現(xiàn)象，使旋渦栗運行更穩(wěn)定，使用壽命更長久。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明包括栗體、閥門、回流支路、壓入口、壓出口，所述回流支路連接在栗體上的壓入口和壓出口之間，通過開關(guān)閥門控制回流支路，所述回流支路用于將壓出口的部分液體回流到壓入口中，使壓入口處工質(zhì)液體壓強提高。
[0006]進一步說，所述的回流支路內(nèi)徑為旋渦栗出口管徑的十分之一。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是:
1.本發(fā)明針對目前旋渦栗易發(fā)生汽蝕的不足，提出了一種防發(fā)生汽蝕的旋渦栗，通過在壓入口和壓出口之間連接一個回流支路，將壓出口的部分高壓液體回流到壓入口區(qū)域的低壓液體中，提升壓入口的液體壓強，使得壓入口處葉片背面低壓區(qū)的壓強大于飽和蒸氣壓，不易發(fā)生空化，改善了旋渦栗的汽蝕性能。
[0008]2.由于汽蝕性能得到改善，由汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的氣泡減少，同時減弱了氣泡破裂對葉輪和栗體的沖擊，降低了旋渦栗運行時的振動和噪音，提高了旋渦栗的使用壽命。
[0009]3.本發(fā)明把壓出口的部分液體回流到壓入口，這部分液體經(jīng)過葉輪的再次運轉(zhuǎn)，旋渦栗內(nèi)部液體的整體能量提高，壓出口處液體壓強提升，具有疊壓效果，使進出口之間的壓差擴大，從而使旋渦栗具有更高的揚程。
[0010]4.本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在旋渦栗的壓入口和壓出口之間連接了一個帶有閥門的回流支路，結(jié)構(gòu)簡單，所使用的材料與栗體相同，成本低廉，實用性強。
【附圖說明】
[0011]圖1為一種防產(chǎn)生汽蝕的旋渦栗結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為改進前的旋渦栗內(nèi)部壓強分布圖；
圖3為添加回流支路后的旋渦栗內(nèi)部壓強分布圖。
【具體實施方式】
[0012]為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對發(fā)明中的技術(shù)方案進行清楚、完整的描述，顯然所描述的僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诎l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應(yīng)當(dāng)屬于發(fā)明保護的范圍。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明所述的一種防產(chǎn)生汽蝕的旋渦栗，包括進口1，出口2，栗體3，閥門4，回流支路5，葉輪6，隔舌7，壓入口8，壓出口9。
[0014]所述回流支路一端連接在所述壓入口，另一端連接在所述壓出口；回流支路管徑為出口直徑的十分之一；回流支路平直，避免因回流支路不規(guī)則而導(dǎo)致的壓力損失，影響疊壓效果。所述水栗原型為任一尺寸、型號的旋渦栗。
[0015]所述閥門在回流支路上。旋渦栗運行前，閥門須完全關(guān)閉，否則會導(dǎo)致旋渦栗進出口連通，內(nèi)部壓強降低，影響旋渦栗的自吸，甚至出現(xiàn)葉輪空轉(zhuǎn)現(xiàn)象，導(dǎo)致葉輪部分溫度急劇上升，影響旋渦栗的正常使用；當(dāng)旋渦栗運行時，由于出口處的工質(zhì)液體經(jīng)過反復(fù)進出旋渦栗葉輪，產(chǎn)生縱向漩渦，使得工質(zhì)液體能量增加，壓強增大;待旋渦栗穩(wěn)定運行后，打開閥門，壓出口處的壓強大于壓入口處，壓出口處的部分液體被壓回到壓入口處，這部分液體再次進過旋渦栗的葉輪，獲得能量，整個栗內(nèi)工質(zhì)液體的能量提升，壓出口壓強變大，進出口壓差變大，揚程隨之提高，具有疊壓效果。
[0016]對所述旋渦栗進行三維建模，獲取所述旋渦栗的三維流體區(qū)域，而后對所得流體區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，獲得數(shù)值模擬所需的旋渦栗網(wǎng)格。選擇合適的湍流模型、邊界與初始條件及流體物性等數(shù)值求解N-S方程，求得旋渦栗內(nèi)流場的數(shù)值模擬結(jié)果，從全流場數(shù)值模擬結(jié)果中選取壓入口和壓出口的壓強分布。
[0017]所示圖2為改進前的旋渦栗內(nèi)部壓強分布圖，所示圖3為添加回流支路后的旋渦栗內(nèi)部壓強分布圖。通過對比分析圖2與圖3，圖3中壓入口處和壓出口的壓力的得到提升，降低了汽蝕發(fā)生的可能性。
[0018]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.防產(chǎn)生汽蝕的旋渦栗，其特征在于:包括栗體、閥門、回流支路、壓入口、壓出口，所述回流支路連接在栗體上的壓入口和壓出口之間，通過開關(guān)閥門控制回流支路，所述回流支路用于將壓出口的部分液體回流到壓入口中，使壓入口處工質(zhì)液體壓強提高。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防產(chǎn)生汽蝕的旋渦栗，其特征在于:所述的回流支路內(nèi)徑為旋渦栗出口管徑的十分之一。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種防產(chǎn)生汽蝕的旋渦泵。本發(fā)明包括泵體、閥門、回流支路、壓入口、壓出口，所述回流支路連接在泵體上的壓入口和壓出口之間，通過開關(guān)閥門控制回流支路，所述回流支路用于將壓出口的部分液體回流到壓入口中，使壓入口處工質(zhì)液體壓強提高。由于汽蝕性能得到改善，由汽蝕現(xiàn)象產(chǎn)生的氣泡減少，同時減弱了氣泡破裂對葉輪和泵體的沖擊，降低了旋渦泵運行時的振動和噪音，提高了旋渦泵的使用壽命。
【IPC分類】F04D29/66
【公開號】CN105508307
【申請?zhí)枴緾N201610005951
【發(fā)明人】包福兵, 趙飛, 林建忠
【申請人】中國計量學(xué)院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2016年1月6日