[发明专利]用于离心泵的蜗壳以及离心泵

说明书

提出了一种用于离心泵的蜗壳，该蜗壳具有限定轴向方向(A)的中心轴线(C)、用于接纳用于绕轴向方向(A)的旋转的叶轮(103)的蜗室(2)、用于排出流体的出口通路(3)和用于将流体引导至出口通路(3)的第一分水角(4)，其中，分水角(4)包括面对中心轴线(C)的内表面(41)、背离中心轴线(C)的外表面(42)和使内表面(41)与外表面(42)结合的前导边缘(43)，其中，分水角(4)在与轴向方向(A)垂直的中间平面中具有横截面轮廓(44)，横截面轮廓(44)包括在前导边缘(43)处的分水角起始点(CS)和在内表面(41)上的分水角最小点(CM)，分水角起始点(CS)由前导边缘(43)的切线(T)限定，所述切线(T)与中心轴线(C)相交，并且分水角最小点(CM)由内表面(41)在其具有离中心轴线(C)的最短距离的位置限定，其中，分水角(4)以这样的一种方式设计，使得位于横截面轮廓(44)中并从分水角起始点(CS)延伸至分水角最小点(CM)的直剖面弦(P)具有离内表面(41)的最大正交距离(DM)，所述最大正交距离(DM)为剖面弦(P)的长度(L)的至多15%，优选为至多13%。另外，提出了一种具有这样的蜗壳的离心泵。

技术领域

本发明涉及一种用于离心泵的蜗壳，并且涉及一种包括该蜗壳的离心泵。

背景技术

具有蜗壳的离心泵被用于许多不同的应用。蜗壳的特性特征是用于接纳泵的叶轮的蜗室，其中，当沿着朝向蜗壳的出口通路的流动方向观察时，界定蜗室的内壁与蜗壳的中心轴线(叶轮在操作期间绕其旋转的轴线)之间的距离增大。具有蜗壳的离心泵可设计成单级泵或多级泵，其中，在第一级上具有单吸设计或双吸设计。待由泵输送的流体，例如液体，通过一个或多个入口进入蜗壳，受泵的叶轮作用，并且通过出口通路离开泵。为了将流体引导至出口通路，蜗壳包括还被称为分水角舌或舌或分流肋的至少一个分水角。

还已知将蜗壳设计成带有两个分水角，所述两个分水角当沿着蜗壳的周向方向观察时相对于彼此移位大约180°。带有两个分水角的设计主要用于使叶轮相对于径向方向平衡，即减小必须由用于叶轮的径向轴承承载的径向推力。由于在排出口处、即在出口通路的进入处的相当大的不均匀的压力和流分布，所以在叶轮上作用有相当大的径向力，其指向所述排出口。通过提供移位180°的两个分水角，该径向推力可以被平衡，或者所产生的径向推力至少可以被显著地减小。

蜗壳的一个已知的问题是气蚀的发生，尤其是在液体具有非常高的流动速度的分水角处。高的流动速度可将局部压力降低至低于液体的汽化压力，这导致气泡的形成。气泡将会破裂，由此产生强烈的压力冲击。该现象也已知为壳的气蚀，其具有多个负面影响，例如增加了的泵的振动和噪声、减小的差异压头、压头性能曲线的不稳定性以及在壳处的缩短所述壳的寿命的严重腐蚀。

当泵偏离最佳效率点操作时，例如，当以泵产生的流量显著低于该泵设计用于的流量的部分负荷操作时，或者当以泵产生的流量明显高于泵设计用于的流量的过度负荷操作时，气蚀的风险特别高。这样的远离最佳效率点的操作的一个明显特性是流动角度与分水角角度之间的失配，这导致了局部流动速度峰值，其中，速度峰值的大小通常随着分别离最佳效率点或离设计流量增大的距离而增大。

实践表明，离心泵常常偏离最佳效率点操作，尤其是以部分负荷操作。部分负荷操作明显增大了具有所有负面影响的气蚀的风险，尤其是在分水角的内表面处，所述内表面是面对蜗壳的中心轴线的表面。

降低所述气蚀的风险的一个明显的可能是提高吸入压力、即在泵的入口处的液体的压力，使得对于泵的给定的差异压头而言，分别在分水角或进入到出口通路的进入处的局部压力较高。然而，因为在大多数的现有泵安装中，吸入压力是不能改变的边界条件，所以提高吸入压力在许多应用中不可能。但即使吸入压力可提高，这也需要更多的能量、附加的装备、努力和成本。

发明内容

因此，根据该现有技术状况，本发明的目的是提出一种用于离心泵的蜗壳，在所述离心泵中，气蚀的风险明显减小，尤其是当离心泵在分别偏离最佳效率点或设计流量的部分负荷区域中操作时。本发明的另一目的是提出一种具有这样的蜗壳的离心泵。