[發明專利]一種抑制汽蝕的離心泵及其工作方法

在審

• 申請號: 201810016230.5
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108050109A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 竇華書;徐小雨;張煒;陳小平;魏義坤;胡建新
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: F04D29/66
• 分類號: F04D29/66;F04D29/44;F04D15/00;F04D29/08
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開了一種抑制汽蝕的離心泵及其工作方法。汽蝕是一種普遍存在的現象。本發明中吸入導套的內、外套內壁均設有階梯孔；內套外壁設有軸向槽道；混合腔連通活塞腔和吸入導套；活塞腔內腔連通水箱；葉輪啟動前，活塞腔內腔注液；葉輪啟動后，活塞腔內腔的流體經混合腔進入吸入導套；大流量時，大部分流體經吸入導套的內套流入葉輪入口，另一部分液體沿內、外套的徑向間隙和軸向槽道流入葉輪入口與主流匯合；葉片背面的壓力傳感器檢測到壓力低于預設值時，高壓流體流入噴嘴中，再由噴頭噴入混合腔與主流混合；小流量時，葉輪入口處的回流沿著外套與內套的徑向間隙和軸向槽道流回混合腔，和主流混合。本發明提高了葉輪抗汽蝕的能力。

技術領域

本發明屬于離心泵技術領域，具體涉及一種抑制汽蝕的離心泵及其工作方法。

背景技術

泵是用來增加液體壓力的機器，液體從葉輪進口到出口，壓力逐漸增加。但是，由于葉片進口繞流的影響，泵的最低壓力點通常發生在葉片背面進口稍后處。因為此處的進口和其他處相比半徑大，因而圓周速度大，由速度三角形可知，相對速度變大，進口壓力損失和繞流引起的壓力降就相應變大，此處壓力如果等于汽化壓力，則泵發生汽蝕。

在離心泵中，汽蝕是一種普遍存在的現象，尤其是在小流量工況下更容易發生由進口回流引起的汽蝕。當葉輪在軸的帶動下旋轉時，葉輪進口處旋轉的流體質點在離心力的作用下沿徑向朝外運動，到外緣受到前蓋板的阻礙，邊緣處流體壓力迅速升高迫使流體流回到進水管內，這些流體將隨著主流再次進入葉輪，這樣形成了回流。回流和主流混合后，由于其具有和葉輪旋轉方向一樣的周向旋轉速度，會將一部分能量傳遞給主流，使得主流產生預旋，并在旋轉中心產生低壓區，加速汽蝕的產生。

泵在開動前應該先灌滿水，如果不灌滿水，葉輪只能帶動空氣旋轉，因空氣的單位體積的質量很小，產生的離心力甚小，無法把泵內和排水管路中的空氣排出，不能在泵內造成一定真空，水則無法被吸上去。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種抑制汽蝕的離心泵及其工作方法，在小流量工況下，盡可能減弱進口回流以及提高葉輪最低壓力，在一定程度上提高離心泵抗汽蝕的能力，并且減少人為工作量。

本發明采用的技術方案是：

本發明一種抑制汽蝕的離心泵，包括吸入導套、高壓反饋管道、噴嘴、感應活塞系統、混合腔、葉輪、泵軸、泵殼和前蓋板；吸入導套設置在葉輪入口處；所述的吸入導套包括固定在一起的內套和外套；內套與外套之間設有徑向間隙；外套端面與前蓋板通過螺釘連接；所述內套的內壁為第一階梯孔，外套內壁為第二階梯孔；沿葉輪入口至葉輪出口方向，第一階梯孔和第二階梯孔的孔徑均逐漸減小，且第一階梯孔和第二階梯孔的階數和每階的長度均相等；內套出口處的孔段孔徑與葉輪入口直徑相等；內套的每個孔段外壁均開設有沿周向均布的多個軸向槽道，且各孔段上的軸向槽道在周向的位置一一對應；所述的混合腔設置在吸入導套入口處；所述的感應活塞系統包括行程開關、活塞、活塞腔、流量控制閥和過濾網；所述的活塞腔設置在混合腔入口處，混合腔連通活塞腔和吸入導套；混合腔的內徑大于吸入導套最大外徑處的外徑；所述的活塞與活塞腔構成滑動副，并將活塞腔分成內、外腔；活塞的動力由直動電機輸入；內腔通過輸液管道連通水箱，輸液管道上設有流量控制閥和過濾網；內腔出口處設置單向閥；所述的外腔設有行程開關；葉輪的其中一片葉片背面靠近前蓋板處設有壓力傳感器；前蓋板在靠近葉輪出口位置處設有高壓反饋管道，高壓反饋管道的出口設有噴嘴，噴嘴設置在混合腔內；噴嘴上設有多個噴頭；高壓反饋管道上設有調節閥；行程開關的信號輸出給控制器，直動電機由控制器控制；控制器根據壓力傳感器傳來的壓力信號控制調節閥的開度。

每個噴頭均設有開關閥門，控制器根據壓力傳感器傳來的壓力信號控制開關閥門打開的數量。

所述的內套和外套通過沿周向均布的四塊連接板固定。

所述第一階梯孔和第二階梯孔的孔段過渡處均倒角，且倒角均為30～40°。

所述的前蓋板在葉輪入口處設置密封圈。