[實用新型]具有仿生結構的減振降噪離心泵

有效

• 申請號: 201520439783.3
• 申請日: 2015-06-23
• 公開（公告）號: CN204984942U
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 牟介剛;劉劍;谷云慶;代東順;鄭水華;錢亨;陳瑩;陳真富;范天星
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: F04D13/06
• 分類號: F04D13/06;F04D29/44;F04D29/42;F04D29/22;F04D29/66
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術領域

本實用新型涉及一種具有仿生結構的減振降噪離心泵。

背景技術

離心泵作為一種通用機械，在國民經濟中起著極其重要的作用。但其過流部件結構較為復雜，且旋轉的葉輪與靜止的蝸殼之間存在著動靜干涉作用，使離心泵運行時內部流場呈現三維非穩態湍流，還會伴隨強烈的脈動和噪聲。這會嚴重影響系統及設備的運行安全和使用壽命，對于隱匿性能較高的軍用設備，比如潛艇等，振動及噪聲則是亟需解決的問題。

離心泵內非定常壓力脈動，被認為是誘導振動主要因素。當前針對離心泵內因流體誘發壓力脈動的研究表明，離心泵內部流場的壓力脈動與隔舌及隔舌與葉輪之間的間隙有關。目前減小離心泵內部流場的振動和噪聲的方法一般主要有：改變葉輪與隔舌間間隙、改變隔舌型式、及改變隔舌安放角。但依據上述三種方案對離心泵進行減振降噪的研究中，改變葉輪與隔舌間隙或隔舌安放角時，雖然離心泵內部的脈動得到較好的改善，卻以離心泵外特性性能為代價；而改變隔舌型式時，如采用階梯隔舌時雖然在不影響離心泵性能的同時也能降低離心泵內部流場的脈動特性，但由于隔舌尺寸小、型式復雜，采用階梯隔舌時必定會增加制造的難度。

離心泵種類繁多，有些離心泵在被制造出廠后，往往會出現流量、揚程偏大或偏小的情況，有時性能曲線還出現駝峰。為了滿足其性能要求，通常的做法是對葉輪出口進行切割。葉輪切割方法大體有兩種：繞葉輪圓周方向均勻切割，減小葉輪出口直徑，保證葉輪的整體形狀不變；僅對葉輪出口處葉片進行局部切割，保留蓋板不變。但以上兩種葉輪切割方式只能解決部分性能曲線有駝峰或流量、揚程達不到要求的情況，當流量、揚程偏低時，上述葉輪切割方式并不能很好的解決問題，其缺點是不能有效的改善其流量、揚程，或者使得切割后的性能曲線穩定性不好。

經過億萬年的生物進化，鸮類可以在獵食過程中實現高速無聲飛行，而鸮類獨特的體表降噪系統得益于其羽翼的特殊結構。目前已有學者選擇將生物體表降噪特征應用于該問題中，研究證明利用仿生學原理構造的耦合仿生結構具有明顯的降噪效果。

發明內容

為了解決目前的離心泵不能有效的改善其流量、揚程，或者使得切割后的性能曲線穩定性不好的問題，本實用新型提出了一種降低離心泵內部流場的振動與噪聲問題，同時能有效提高離心泵的流量、揚程的具有仿生結構的減振降噪離心泵。

本實用新型所述的具有仿生結構的減振降噪離心泵，包括蝸殼、連接軸、電機和葉輪，所述的電機固定于殼體外，所述的連接軸承托于蝸殼并伸入蝸殼內；所述的葉輪包括葉片、前蓋板和后蓋板，所述的葉片裝在前后蓋板之間的連接軸上并位于蝸殼內，所述的電機通過所述的連接軸與葉輪軸接，其特征在于：在蝸殼擴散段下方設有第一仿生段，所述的第一仿生段的縱截面輪廓形狀為仿飛鳥羽翼外輪廓的圓弧齒狀結構(仿生非光滑結構)，所述的圓弧齒狀結構為線性正弦曲線，第一仿生段的起點位于隔舌開始處、終點延伸至蝸殼壓水室的第一斷面與第二斷面之間，并且第一斷面的形狀面積與原第一斷面的形狀面積相同，所述的原第一斷面為蝸殼外輪廓所在的外圓與蝸殼基圓形成的斷面；所述的隔舌的頭部圓弧處設置帶有至少一列凸起的仿生表面結構(仿生非光滑結構)。

所述的擴散段的對稱側壁上設有第二仿生段，所述的第二仿生段的縱截面輪廓形狀為仿飛鳥羽翼的線性正弦曲線的圓弧齒狀結構(仿生非光滑結構)；所述的第二仿生段從蝸殼第十斷面開始，并沿擴散段流線方向延伸至擴散段出口處，并且保證擴散段的第十斷面和第十一斷面的形狀面積分別與原第十斷面、原第十一斷面形狀面積相同。

所述的仿生表面結構上的凸起為毫米級的圓球、圓柱、三棱柱或四棱柱。

所述的第一仿生段的圓弧齒狀結構的單元間隔為26～42mm，突起高度為3～7mm，其中突起高度與間隔之比為0.1～0.2之間，單元個數為1～4個。

所述的第二仿生段沿流線方向布置長度為整個擴散段3/4，仿生結構的結束點與蝸殼出口處平齊，第二仿生段的圓弧齒狀結構單元間隔為26～42mm，單元高度為3～7mm，圓弧齒狀結構的單元個數為2～4個，整個第二仿生段360°包圍擴散段出口處。

所述的蝸殼為單蝸殼、雙蝸殼或三蝸殼結構。