[发明专利]一种具有分层错列式叶轮及导叶组合结构的低噪声离心泵

说明书

本发明涉及低噪声离心泵，特指一种具有分层错列式叶轮及导叶组合结构的低噪声离心泵。本发明提出一种具有分层错列式叶轮及导叶组合结构的低噪声离心泵，泵的导叶和叶轮都被中间肋板分半隔开，并且前叶轮和后叶轮、前导叶体和后导叶体的叶片都错列一定角度。该设计的优点可以降低叶轮‑导叶的动静干涉作用，降低流致压力脉动能量，达到低噪声设计的目的，此外，本发明的可操作性极强，具有良好的工程应用前景。

技术领域

本发明涉及低噪声离心泵，特指一种具有分层错列式叶轮及导叶组合结构的低噪声离心泵，其可以被应用在离心泵、混流泵、轴流泵、离心风机、混流风机、轴流风扇等领域。

背景技术

离心泵是靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵，启动时需要与电机连接带动叶轮和水高速运动，流体被甩向叶轮外缘，经泵壳流入水泵的压水管路。它是一种典型的旋转式水力机械，广泛应用于动力、水利、化工、军工、生物等诸多领域的液体输送过程中。离心泵流动诱导噪声是离心泵机组噪声测量和评估的关键。研究表明离心泵流动诱导噪声产生的重要因素是其内部非稳态流动诱发的流体激振力，主要来源是动静部件间的干涉作用。

针对泵内部流动诱导噪声的研究,国内外学者做了大量的数值计算及试验研究。SIMPSON等通过对离心泵内部流动噪声机理的研究认为结构与流体的相互作用是泵内部流动噪声产生的主要原因。JIANG等采用流体结构声学耦合的方法对五级离心泵蜗壳受迫振动和辐射噪声进行了预测。TIMUSHEV提出基于声涡模式的三维数值算法求解泵内部声场,计算结果与试验吻合。吴仁荣通过对船用离心泵的噪声研究总结了离心泵振动噪声产生的因素。司乔瑞等通过数值模拟与试验,研究了不同工况下离心泵内部流动诱导噪声规律。谈明高、王勇等人研究了不同叶片形状对离心泵噪声的影响。

对于低噪声泵设计而言，相关研究的局限性较强，往往只能用于特定匹配特性的泵结构，无法形成普适的低噪声水力设计方法。因此合理的、具有普适性的离心泵叶轮水力设计对提高泵的能量性能和抑制非定常水力激励能量具有实际的工程应用价值。

发明内容

为了进一步抑制其非定常内流诱发的激励能量，降低离心泵的振动，达到低噪声泵设计的目的。本发明提出一种具有分层错列式叶轮及导叶组合结构的低噪声离心泵，泵的导叶和叶轮都被中间肋板分半隔开，并且前叶轮和后叶轮、前导叶体和后导叶体的叶片都错列一定角度。该设计的优点可以降低叶轮-导叶的动静干涉作用，降低流致压力脉动能量，达到低噪声设计的目的，此外，本发明的可操作性极强，具有良好的工程应用前景。

在本发明中，中间肋板处于叶轮及导叶的中心位置。叶轮中间肋板厚度取决于叶轮叶片厚度，该厚度为叶轮叶片厚度的0.5-1倍，通常直接用3-6mm。叶轮和导叶的中间肋板厚度一致，并且在一条轴线上。叶轮中间肋板的起始位置与叶轮中间流线长度L有关，从叶轮叶片进口流线起始，起始点可位于0-0.5L处，终止于叶轮出口，并且前叶轮叶片的中间流线长度与中间肋板长度一致。导叶中间肋板起始于叶片进口边，终止于叶片出口边。将叶轮叶片进行顺时针旋转，旋转角度θ取决于叶片数n，其取值范围为90/n-180/n。叶轮及导叶的叶片均固定在前后盖板上，导叶两列叶片错开一定角度α，α最佳角度范围与叶片数m有关，为90/m-180/m。该分半错列式离心泵结构，一定程度上减弱了泵运行时由叶轮导叶动静干涉所产生的振动噪声，最终提高泵的运行效率及稳定性，达到提升泵性能及降低水力激励能量的目的。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为本发明的一种具有分层错列式叶轮及导叶组合结构的低噪声离心泵轴面投影图。

图2为本发明的一种具有分层错列式叶轮及导叶组合结构的低噪声离心泵平面投影图。

图3为本发明的一种具有分层错列式叶轮及导叶组合结构的低噪声离心泵叶轮出口流道过流断面的平面展开图。

图4为本发明的一种具有分层错列式叶轮及导叶组合结构的低噪声离心泵导叶出口流道过流断面的平面展开图。