一種前置導葉可調式軸流泵的製作方法

2023-05-17 16:52:11

一種前置導葉可調式軸流泵的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種前置導葉可調式軸流泵，即在傳統軸流泵的轉輪前設可調式導葉裝置。前置導葉布置在泵殼和導流帽之間的吸入室內，一端通過軸與導流帽上的軸承活動連接，另一端通過軸和泵殼上的軸承活動連接，且與泵殼連接的軸穿出泵殼與外設調角裝置相連接。前置導葉進口邊傾斜，出口邊水平。前置導葉靠近泵殼及導流帽的兩邊平行於泵殼及導流帽，且靠近泵殼的邊長度較長。可調式前置導葉改善了軸流泵「馬鞍區」水力特性，拓寬了軸流泵穩定運行範圍和高效運行區域。在工程實際中，根據不同來流和泵站揚程條件調節前置導葉，可改善軸流泵實際運行工況，提高軸流泵效率和汽蝕性能。
【專利說明】一種前置導葉可調式軸流泵
[0001]
【技術領域】
[0002]本發明涉及一種前置導葉可調式軸流泵，屬於水力機械【技術領域】。
【背景技術】
[0003]軸流泵廣泛應用於生產、生活中，尤其是在排澇、灌溉和長距離供水等方面發揮著 巨大作用。但是，客觀上軸流泵在小流量工作時，存在性能不穩定的區域，S卩「馬鞍區」，其水 力特性極不穩定，機組振動和噪聲劇烈；在大流量「負衝角」區工作時，轉輪葉片進口的衝擊 勢必會惡化內部流態，引起較大的水力損失，降低運行效率。因此，工程中由於上下遊水環 境條件的不斷改變，軸流泵的實際運行工況往往會偏離高效區域甚至穩定運行範圍，或出 現汽蝕等問題。
[0004]針對上述情況，本發明增設可調式前置導葉，通過調節前置導葉角度來拓寬傳統 軸流泵的穩定運行範圍和高效運行區域，改善水泵的實際運行工況。可調式前置導葉離心 泵、混流泵等已有應用。然而，軸流泵處於「馬鞍區」時內部流動更複雜、水力特性更不穩定， 尚未見前置導葉可調式軸流泵。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種前置導葉可調式軸流泵。
[0006]本發明的前置導葉可調式軸流泵，即在傳統軸流泵的轉輪前設可調式導葉裝置。
[0007]一種前置導葉可調式軸流泵，前置導葉布置在泵殼和導流帽之間的吸入室內，一 端通過軸與導流帽上的軸承活動連接，另一端通過軸和泵殼上的軸承活動連接，且與泵殼 連接的軸穿出泵殼與外設調角裝置相連接。
[0008]前置導葉可跟隨外設調角裝置進行角度調節，以改變流經前置導葉水流的流動特 徵。
[0009]本發明的前置導葉可調式軸流泵，還包括葉輪和後置導葉。
[0010]本發明前置導葉可調式軸流泵的前置導葉為4片均布，結構及分布如圖1、2、3所 示。前置導葉進口邊傾斜，出口邊水平。前置導葉靠近泵殼及導流帽的兩邊分別平行於泵 殼及導流帽，且靠近泵殼的邊長度較長，可以更好地阻斷由於葉輪旋轉造成的回流區。前置 導葉靠近泵殼及導流帽的兩邊與泵殼及導流帽間留有較小間隙，避免調角時發生碰撞。
[0011]前置導葉出口邊與葉輪進口邊的軸向距離h為葉輪直徑的0.12倍。
[0012]調角動作如圖4所示，當前置導葉沿順流方向時，調角角度為0° ;從調角角度為 0°開始，跟隨外部調角裝置，當前置導葉調節方向與葉輪旋轉方向一致時為正角度；相反 為負角度。調角角度範圍為-20°?+20°，調角裝置每調節一下，角度變幅為5°，且每次 調至指定角度時，可由調角裝置固定前置導葉，防止水流流動造成前置導葉旋轉。[0013]本發明基於葉輪理論，結合CFD技術和模型試驗，研究了軸流泵內流特徵及外特性，提供了一種前置導葉可調式軸流泵。本發明的前置導葉可調式軸流泵，可改善軸流泵「馬鞍區」性能，拓寬軸流泵穩定運行範圍和高效運行區域；並可在工程實際中，根據不同來流條件調節前置導葉，改善軸流泵實際運行工況，提高運行穩定性，減小流動損失，提高軸流泵效率及汽蝕性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本發明結構示意圖。
[0015]圖2為吸入室結構示意圖。
[0016]圖3為前置導葉與泵殼、導流帽連接示意圖。
[0017]圖4為前置導葉調角示意圖。
[0018]圖中:1、泵殼；2、導流帽；3、吸入室；4、前置導葉；5、軸；6、軸承；7、葉輪；8、後置導葉；9、前置導葉進口邊；10、前置導葉出口邊；11、葉輪進口邊；12、葉輪室；13、導葉室；h—前置導葉出口邊與葉輪進口邊的軸向距離。
【具體實施方式】
[0019]在工程實際中，由於流量、水位的變化，軸流泵常在非設計工況下運行，在葉輪頭部存在衝角，引起水力損失，造成運行不穩定、效率下降、易發生汽蝕等問題。本發明在傳統軸流泵的轉輪前設可調式導葉裝置。
[0020]一種前置導葉可調式軸流泵，前置導葉4布置在泵殼I和導流帽2之間的吸入室3內，一端通過軸5與導流帽上的軸承6活動連接，另一端通過軸和泵殼上的軸承活動連接，且與泵殼連接的軸穿出泵殼與外設調角裝置相連接。
[0021]前置導葉進口邊9傾斜，出口邊10水平。前置導葉靠近泵殼及導流帽的兩邊平行於泵殼及導流帽，且靠近泵殼的邊長度較長，可以更好地阻斷由於葉輪旋轉造成的回流區。前置導葉靠近泵殼及導流帽的兩邊與泵殼及導流帽間留有較小間隙，避免調角時發生碰撞。
[0022]本發明的前置導葉可調式軸流泵，還包括葉輪I和後置導葉8。
[0023]前置導葉出口邊與葉輪進口邊11的軸向距離h為葉輪直徑的0.12倍。
[0024]前置導葉不調角時，沿順流方向，角度為0° ;前置導葉調角時，跟隨外部調角裝置轉動，當調節方向與葉輪旋轉方向一致時為正角度；相反為負角度。調角範圍為-20°?+20°，調角裝置每調節一下，角度變幅為5°，且每次調至指定角度時，可由調角裝置固定前置導葉，防止水流流動造成前置導葉旋轉。
[0025]實施效果:
安裝可調式前置導葉，未進行調角時，在大流量區域軸流泵揚程無變化，在小流量區域揚程有明顯增加，改善了「馬鞍區」水力特性。前置導葉靠近泵殼的長度較長，可以更好地阻斷由於葉輪旋轉造成的回流區。
[0026]結合理論分析和大量CFD模擬研究，當來流條件導致泵站揚程較高時，可將前置導葉往正角度調節；當軸流泵靠近「馬鞍區」附近時，可將前置導葉往負角度調節；當水流惡化，軸流泵汽蝕性能降低時，可將前置導葉往正角度調節。調節角度的幅值可根據實際工程確定。
[0027]通過調節前置導葉角度，進一步提高了軸流泵的揚程和效率。當來流條件改變時， 軸流泵常處於非設計工況下運行，效率較低，通過調節前置導葉，改善了軸流泵實際運行工 況，提高運行穩定性，減小流動損失，提高軸流泵效率及汽蝕性能，因此拓寬了軸流泵的高 效運行範圍。
[0028]相比於全調節軸流泵葉輪，可調式前置導葉結構簡單，運行負荷小，相對成本較 低，具有良好的實用性、可靠性和經濟性。
【權利要求】
1.一種前置導葉可調式軸流泵，其特徵在於，前置導葉(4)布置在泵殼(I)和導流帽(2)之間的吸入室(3)內，一端通過軸(5)與導流帽(2)上的軸承(6)活動連接，另一端通過軸(5)和泵殼(I)上的軸承(6)活動連接，且與泵殼(I)連接的軸穿出泵殼與外設調角裝置相連接。
2.根據權利要求1所述的前置導葉可調式軸流泵，其特徵在於，還包括葉輪(7)和後置導葉(8)。
3.根據權利要求1或2所述的前置導葉可調式軸流泵，其特徵在於，所述前置導葉(4)為4片均布。
4.根據權利要求1或2所述的前置導葉可調式軸流泵，其特徵在於，所述前置導葉進口邊(9)傾斜，出口邊(10)水平；前置導葉靠近泵殼及導流帽的兩邊分別平行於泵殼及導流帽，且靠近泵殼(I)的邊長度較長。
5.根據權利要求1或2所述的前置導葉可調式軸流泵，其特徵在於，所述前置導葉出口邊(10)與葉輪進口邊(11)的軸向距離為葉輪直徑的0.12倍。
6.根據權利要求1或2所述的前置導葉可調式軸流泵，其特徵在於，前置導葉(4)在-20°?+20°範圍內跟隨外設調角裝置調節及固定。
【文檔編號】F04D29/56GK103557186SQ201310564451
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月14日 優先權日:2013年11月14日
【發明者】馮衛民, 程千, 郭志偉, 沈思敏 申請人:武漢大學