[發(fā)明專利]一種具有分層錯(cuò)列式葉輪及導(dǎo)葉組合結(jié)構(gòu)的低噪聲離心泵

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110535115.0
• 申請(qǐng)日: 2021-05-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113187761A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張寧;鄭凡坤;高波;倪丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): F04D29/22
• 分類號(hào): F04D29/22;F04D29/44;F04D29/66
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及低噪聲離心泵，特指一種具有分層錯(cuò)列式葉輪及導(dǎo)葉組合結(jié)構(gòu)的低噪聲離心泵。本發(fā)明提出一種具有分層錯(cuò)列式葉輪及導(dǎo)葉組合結(jié)構(gòu)的低噪聲離心泵，泵的導(dǎo)葉和葉輪都被中間肋板分半隔開(kāi)，并且前葉輪和后葉輪、前導(dǎo)葉體和后導(dǎo)葉體的葉片都錯(cuò)列一定角度。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)可以降低葉輪?導(dǎo)葉的動(dòng)靜干涉作用，降低流致壓力脈動(dòng)能量，達(dá)到低噪聲設(shè)計(jì)的目的，此外，本發(fā)明的可操作性極強(qiáng)，具有良好的工程應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及低噪聲離心泵，特指一種具有分層錯(cuò)列式葉輪及導(dǎo)葉組合結(jié)構(gòu)的低噪聲離心泵，其可以被應(yīng)用在離心泵、混流泵、軸流泵、離心風(fēng)機(jī)、混流風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)扇等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

離心泵是靠葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的離心力來(lái)輸送液體的泵，啟動(dòng)時(shí)需要與電機(jī)連接帶動(dòng)葉輪和水高速運(yùn)動(dòng)，流體被甩向葉輪外緣，經(jīng)泵殼流入水泵的壓水管路。它是一種典型的旋轉(zhuǎn)式水力機(jī)械，廣泛應(yīng)用于動(dòng)力、水利、化工、軍工、生物等諸多領(lǐng)域的液體輸送過(guò)程中。離心泵流動(dòng)誘導(dǎo)噪聲是離心泵機(jī)組噪聲測(cè)量和評(píng)估的關(guān)鍵。研究表明離心泵流動(dòng)誘導(dǎo)噪聲產(chǎn)生的重要因素是其內(nèi)部非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)誘發(fā)的流體激振力，主要來(lái)源是動(dòng)靜部件間的干涉作用。

針對(duì)泵內(nèi)部流動(dòng)誘導(dǎo)噪聲的研究,國(guó)內(nèi)外學(xué)者做了大量的數(shù)值計(jì)算及試驗(yàn)研究。SIMPSON等通過(guò)對(duì)離心泵內(nèi)部流動(dòng)噪聲機(jī)理的研究認(rèn)為結(jié)構(gòu)與流體的相互作用是泵內(nèi)部流動(dòng)噪聲產(chǎn)生的主要原因。JIANG等采用流體結(jié)構(gòu)聲學(xué)耦合的方法對(duì)五級(jí)離心泵蝸殼受迫振動(dòng)和輻射噪聲進(jìn)行了預(yù)測(cè)。TIMUSHEV提出基于聲渦模式的三維數(shù)值算法求解泵內(nèi)部聲場(chǎng),計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)吻合。吳仁榮通過(guò)對(duì)船用離心泵的噪聲研究總結(jié)了離心泵振動(dòng)噪聲產(chǎn)生的因素。司喬瑞等通過(guò)數(shù)值模擬與試驗(yàn),研究了不同工況下離心泵內(nèi)部流動(dòng)誘導(dǎo)噪聲規(guī)律。談明高、王勇等人研究了不同葉片形狀對(duì)離心泵噪聲的影響。

對(duì)于低噪聲泵設(shè)計(jì)而言，相關(guān)研究的局限性較強(qiáng)，往往只能用于特定匹配特性的泵結(jié)構(gòu)，無(wú)法形成普適的低噪聲水力設(shè)計(jì)方法。因此合理的、具有普適性的離心泵葉輪水力設(shè)計(jì)對(duì)提高泵的能量性能和抑制非定常水力激勵(lì)能量具有實(shí)際的工程應(yīng)用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

為了進(jìn)一步抑制其非定常內(nèi)流誘發(fā)的激勵(lì)能量，降低離心泵的振動(dòng)，達(dá)到低噪聲泵設(shè)計(jì)的目的。本發(fā)明提出一種具有分層錯(cuò)列式葉輪及導(dǎo)葉組合結(jié)構(gòu)的低噪聲離心泵，泵的導(dǎo)葉和葉輪都被中間肋板分半隔開(kāi)，并且前葉輪和后葉輪、前導(dǎo)葉體和后導(dǎo)葉體的葉片都錯(cuò)列一定角度。該設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)可以降低葉輪-導(dǎo)葉的動(dòng)靜干涉作用，降低流致壓力脈動(dòng)能量，達(dá)到低噪聲設(shè)計(jì)的目的，此外，本發(fā)明的可操作性極強(qiáng)，具有良好的工程應(yīng)用前景。

在本發(fā)明中，中間肋板處于葉輪及導(dǎo)葉的中心位置。葉輪中間肋板厚度取決于葉輪葉片厚度，該厚度為葉輪葉片厚度的0.5-1倍，通常直接用3-6mm。葉輪和導(dǎo)葉的中間肋板厚度一致，并且在一條軸線上。葉輪中間肋板的起始位置與葉輪中間流線長(zhǎng)度L有關(guān)，從葉輪葉片進(jìn)口流線起始，起始點(diǎn)可位于0-0.5L處，終止于葉輪出口，并且前葉輪葉片的中間流線長(zhǎng)度與中間肋板長(zhǎng)度一致。導(dǎo)葉中間肋板起始于葉片進(jìn)口邊，終止于葉片出口邊。將葉輪葉片進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度θ取決于葉片數(shù)n，其取值范圍為90/n-180/n。葉輪及導(dǎo)葉的葉片均固定在前后蓋板上，導(dǎo)葉兩列葉片錯(cuò)開(kāi)一定角度α，α最佳角度范圍與葉片數(shù)m有關(guān)，為90/m-180/m。該分半錯(cuò)列式離心泵結(jié)構(gòu)，一定程度上減弱了泵運(yùn)行時(shí)由葉輪導(dǎo)葉動(dòng)靜干涉所產(chǎn)生的振動(dòng)噪聲，最終提高泵的運(yùn)行效率及穩(wěn)定性，達(dá)到提升泵性能及降低水力激勵(lì)能量的目的。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1為本發(fā)明的一種具有分層錯(cuò)列式葉輪及導(dǎo)葉組合結(jié)構(gòu)的低噪聲離心泵軸面投影圖。

圖2為本發(fā)明的一種具有分層錯(cuò)列式葉輪及導(dǎo)葉組合結(jié)構(gòu)的低噪聲離心泵平面投影圖。

圖3為本發(fā)明的一種具有分層錯(cuò)列式葉輪及導(dǎo)葉組合結(jié)構(gòu)的低噪聲離心泵葉輪出口流道過(guò)流斷面的平面展開(kāi)圖。

圖4為本發(fā)明的一種具有分層錯(cuò)列式葉輪及導(dǎo)葉組合結(jié)構(gòu)的低噪聲離心泵導(dǎo)葉出口流道過(guò)流斷面的平面展開(kāi)圖。