[发明专利]螺旋桨泵和泵站

说明书

技术领域

本发明主要涉及用于泵送液体的螺旋桨泵，已知也可以称为轴流泵。螺旋桨泵通常被用于以相对较低的压力输送大液体流量。特别地，本发明涉及一种螺旋桨泵，所述螺旋桨泵包括轴向延伸的管状泵壳体，所述泵壳体具有内表面并且包括输入口和输出口。所述螺旋桨泵还包括轴向延伸的、具有包络面的泵芯，所述泵芯的至少一段轴向部分由所述泵壳体围绕。另外，所述螺旋桨泵包括至少一个径向延伸的导叶，所述导叶连接至泵壳体的内表面和泵芯的包络面。所述泵芯又包括驱动单元和液压单元，所述液压单元相对于所述驱动单元位于上游并且包括具有轮毂和至少一个叶片的螺旋桨。所述螺旋桨泵还包括轴向延伸的通道，所述通道从泵壳体的输入口延伸至泵壳体的输出口，所述通道沿径向方向分别由泵壳体的内表面和泵芯的包络面界定。

在第二方面，本发明涉及一种泵站，所述泵站包括这样的螺旋桨泵以及柱管，所述螺旋桨泵被设置在所述柱管的下端。

背景技术

现有技术中的螺旋桨泵已经根据在螺旋桨泵的技术领域中认识到的前提条件进行设计，并且除了其他的内容以外还要基于以下的前提条件。螺旋桨泵以这样的方式设计：螺旋桨泵中的通道的横截面积应该在尽可能短的轴向距离内从螺旋桨叶片的后缘的区域中得到的横截面积(A₁)增加至导叶的后缘的区域中的尽可能大的横截面积(A₂)，并且在此之后进一步增加至通道的输出口的区域中的更大的横截面积(A₃)。这是为了将损失最小化并且具有尽可能大的压力回收。但是，最小化轴向距离的可能性要受到在横截面积的增加过于急剧的地方产生分离(流动方向向后的区域)的事实的限制。分离的出现意味着损失明显增加。在现有技术的螺旋桨泵中，横截面积增加到何种程度可行且不出现分离的知识一直是基于无粘计算，其中设计人员依赖于经验性的、所谓的扩压系数来确定导叶通道中是否产生分离。这些系数通过1950年代的叶栅试验发现。至于在导叶的后缘之后到通道的输出口的扩压段，已经被简化为所谓的用于环形扩压段的性能曲线图。

接下来，根据上述前提条件认识到的面积关系的示例如下：[A₂≈1.4*A₁]和[A₃≈2.3*A₁]。这些面积关系对于具有相对较高的特定转速(n_q)例如转速在200-300范围内的螺旋桨泵有效，转速是能够将多大的液体流量Q输送至以额定转速n工作的螺旋桨泵的一定压头H的一种量度，其中[n_q＝n*Q^(1/2)/H^(3/4)]。由于面积的快速增加，这样的设计涉及以最快的可行方式获得较低的流速，并且这样做的直接后果已经根据前提条件考虑成将在螺旋桨泵上端的下游的区域中产生的损失最小化。

但是，根据上述前提条件设计的螺旋桨泵以相当令人意外的方式表现为在导叶的区域中的通道中和/或在导叶后缘的下游的扩压段中和/或在螺旋桨泵的下游的柱管中造成了大损失和大的分离区域。这取决于以二维试验为基础的扩压系数，这些二维试验没有考虑到例如二次流和通道的曲率。用于扩压段的性能曲线图也有限制，例如性能曲线图预先假设了所谓的线性端壁(泵芯的包络面和泵壳体的内表面)以及流入扩压段中的等流速特性，也就是沿着在导叶后缘的区域中截取的横截面积的等流速特性。

发明内容

本发明的目标概述

本发明的目标在于避免现有技术中的螺旋桨泵的上述缺点和不足并提供一种改进的螺旋桨泵。

本发明的主要目标是提供一种改进的如引言部分所定义类型的螺旋桨泵，所述螺旋桨泵在导叶后缘的区域中和/或通道输出口的区域中截取的横截面积处提供了等流速特性。

本发明的另一个目标是提供一种相对而言需要较窄柱管的螺旋桨泵。

本发明的特征的简要描述

根据本发明，至少主要目标是通过如引言部分所定义类型的并且具有在独立权利要求中定义的特征的螺旋桨泵和泵站实现。在从属权利要求中进一步定义了本发明的优选实施例。