一种减小泵空化危害的可调自动加气装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种减小泵空化危害的可调自动加气装置，包括进气管、球阀、阀腔、阀芯和压缩弹簧；所述进气管包括第一段、第二段和第三段；所述第二段和第三段垂直布置；所述第二段上设有球阀，所述第三段上设有阀腔；所述阀腔底部固定安装压缩弹簧，所述压缩弹簧上端固定连接阀芯；所述阀芯直径大于阀腔的阀口直径。本发明装置结构简单、体积小、成本低，可有效减小空化危害。
【专利说明】
一种减小泵空化危害的可调自动加气装置
技术领域
[0001] 本发明属于栗空化领域，尤其是涉及一种减小栗空化危害的可调自动加气装置。
【背景技术】
[0002] 栗是重要的通用机械，广泛应用于各行各业，但由于使用环境、偏工况运行等原 因，栗在实际应用中易发生空化现象。栗空化会造成性能下降、振动噪声、叶轮空蚀等危害， 严重影响了栗运行稳定性和可靠性，因此减小栗空化危害是工程设计的重要方面。经检索， 申请号201410024440.0的专利提出了 "一种控制栗空化的装置"，通过监测进口压力判断栗 内空化发展状态，采用栗或压缩机对栗吸入室充液体或者气体，达到提高栗进口压力从而 控制空化的目的。但这套系统配套装置多，占用空间大，经济成本高。目前，提高栗空化性能 的设计主要依靠经验，减小空化危害的装置又过于复杂、不经济。
【发明内容】
[0003] 针对现有技术中减小空化危害的装置存在复杂、不经济等不足，本发明提供了一 种减小栗空化危害的可调自动加气装置，该装置结构简单、体积小、成本低，可有效减小空 化危害。
[0004] 本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0005] -种减小栗空化危害的可调自动加气装置，包括进气管、球阀、阀腔、阀芯和压缩 弹簧;所述进气管包括第一段、第二段和第三段;所述第二段和第三段垂直布置;所述第二 段上设有球阀，所述第三段上设有阀腔;所述阀腔底部固定安装压缩弹簧，所述压缩弹簧上 端固定连接阀芯;所述阀芯直径大于阀腔的阀口直径。
[0006] 进一步的，所述第一段为多向弯折管或直管，所述第三段的尾段为螺纹段。
[0007] 进一步的，所述第一段为直管，且垂直于第二段。
[0008] 进一步的，该可调自动加气装置的出口直径d2、管道比阻S、管道长度L满足下列公 式：
其中，A H-可调自动加气装置的进出口压差，V1-栗进口处 工作介质的速度，Qi-栗中工作介质的体积流量，Jr-圆周率，g_当地重力加速度，Di-栗进口处 管道直径，Q2_可调自动加气装置的进气体积流量，P2_空气密度，S-可调自动加气装置的管 道比阻，L-可调自动加气装置的管道长度，e-修正的经验系数，取值范围为[0.5-1.0)，d 2-可调自动加气装置的出口直径。
[0011]进一步的，可调自动加气装置的进气体积流量Q2与栗中工作介质的体积流量Qi之 比Q2/Q1的取值范围[0.001,0.1]。
[0012] 进一步的，所述第一段（101)进口直径CU和第三段（103)出口直径d2满足1 ScU/cb <3。
[0013]进一步的，所述压缩弹簧(5)的弹性系数满足下列公式：
其中乂-修正的经验系数，取值范 围[O.MLpx-栗工作介质的密度;1-弹簧压缩量，取值范围[UcULDr栗进口处管道直径； Qi-栗中工作介质的体积流量;Gi_阀芯的重力。
[0015] 本发明的有益效果：
[0016] 本发明所述的减小栗空化危害的可调自动加气装置，通过在进气管中设置球阀、 阀腔、阀芯和压缩弹簧，并将限定参数之间的匹配关系，通过阀芯和压缩弹簧的配合自动调 节进气量，并实现单向流动功能，使得不发生空化时现象时，气体无法进入栗体内，以保证 栗运行水力效率；当发生空化现象时，气体压缩弹簧使阀芯打开，气体进入栗体中，能够有 效缓解由空化带来的振动与噪声，而且由于空气的缓冲作用，汽蚀破坏也会得到减弱，从而 有效减小空化危害。本发明结构简单、体积小、成本低，实施简易，易于推广。
【附图说明】
[0017] 图1为本发明所述减小栗空化危害的可调自动加气装置的结构示意图。
[0018] 图2为可调自动加气装置应用于栗体上的结构示意图。
[0019] 附图标记说明如下：
[0020] 1-进气管，2-球阀，3-阀腔，4-阀芯，5-压缩弹簧，6-栗进口段，101-第一段，102-第 二段，103-第二段。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并 不限于此。
[0022] 如图1所示，一种减小栗空化危害的可调自动加气装置，包括进气管1、球阀2、阀腔 3、阀芯4和压缩弹簧5;所述进气管1包括第一段101、第二段102和第三段103;所述第一段 101可以为直管，也可以为多向弯折管段，以保证异物不易进入第二段102中，防止管路堵 塞;第一段101和第二段102垂直布置，第二段102和第三段103垂直布置，第一段101和第三 段103相互平行，所述第三段103的尾段为螺纹段;所述第二段102上设有球阀2,通过开合球 阀2的大小控制进气量，实现手动可调功能。所述第三段103上设有阀腔3;所述阀腔3底部固 定安装压缩弹簧5,所述压缩弹簧5上端固定连接阀芯4;所述阀芯4直径大于阀腔3的阀口直 径。
[0023] 该装置工作过程如下：
[0024]如图2所示，将可调自动加气装置通过第三段103尾部的螺纹段连接到栗进口段6 中；当没有发生空化时，关闭球阀2,防止气体进入，保证栗运行水力效率；当发生空化现象 时，打开球阀2,空气从流入进气管1，随后空气挤压阀芯4和压缩弹簧5,将阀芯4顶开后进入 到栗进口段6中，并被吸入到栗内。当栗在大流量工况运行时，易发生严重空化，根据伯努利 方程，根据伯努利方程.
，设栗进口的总压是一个大气压，当栗运行时，产生 一个动压，静压减小;流量越大，静压越小;而自动加气装置的进口是一个大气压，与栗进口 产生压差，因此空气进入到栗进口中；压差越大，压缩弹簧5压缩量越大，阀芯4处的开度也 越大，进气量越大，有效缓解了由空化带来的振动与噪声，而且由于空气的缓冲作用，汽蚀 破坏也会得到减弱，从而减小了空化危害;上述可调自动加气装置可在栗进口 1段多处周向 布置，实现空气和水充分混合进入栗内。
[0025]以一台低比转数离心栗IS50-32-160为例，栗的设计流量为6.3m3/h，栗进口处管 道直径01 = 0.05m，当该栗在1.5倍设计流量下工作时，发生了严重空化，造成剧烈的振动与 噪声，采用本装置减小空化危害。
[0026] 为减小1.5倍设计流量下的空化危害，该装置的主要参数设计如下：
[0027] 栗的流量:Q1 = 6.3 X 1.5 = 9.45m3/h
[0028] 取 Q2/U = 0.05, Q2 = 9.45X0.05 = 0.4725m3/h
[0029] 该装置的管道长度设计为4 = 〇.〇3111，取空气密度02 = 1.29恥/1113，圆周率31 = 3.14， 当地重力加速度g = 9 ? 8m/s2，根据经验取e = 0 ? 5，di/d2 = 2;
[0032]取修正的经验系数G = 0.5，弹簧压缩量1 = 0.005m，栗工作介质的密度P1 = 1000Kg/m3，阀芯的重量为Gi = 0.05N，所选用的弹簧6的弹性系数的计算公式为：
[0034] 当栗在大流量运行时发生了严重空化，振动和噪声加剧，安装该装置后，振动噪声 明显减弱，水力性能回升，有效的减小了空化危害。
[0035] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不 背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换 或变型均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种减小累空化危害的可调自动加气装置，其特征在于，包括进气管（1)、球阀（2)、 阀腔(3)、阀忍(4)和压缩弹黃(5);所述进气管（1)包括第一段（101)、第二段（102)和第Ξ段 (103);所述第二段（102)和第Ξ段（103)垂直布置;所述第二段（102)上设有球阀（2)，所述 第Ξ段(103)上设有阀腔(3);所述阀腔(3)底部固定安装压缩弹黃(5)，所述压缩弹黃巧)上 端固定连接阀忍(4);所述阀忍(4)直径大于阀腔(3)的阀口直径。2. 根据权利要求1所述的一种减小累空化危害的可调自动加气装置，其特征在于，所述 第一段(101)为多向弯折管或直管，所述第Ξ段(103)的尾段为螺纹段。3. 根据权利要求2所述的一种减小累空化危害的可调自动加气装置，其特征在于，所述 第一段(101)为直管，且垂直于第二段(102)。4. 根据权利要求3所述的一种减小累空化危害的可调自动加气装置，其特征在于，该可 调自动加气装置的出口直径cb、管道比阻S、管道长度L满足下列公式：其中，Δ H-可调自动加气装置的进出口压差，VI-累进口处工作介 :; 质的速度，Q广累中工作介质的体积流量，η-圆周率，g-当地重力加速度，Di-累进口处管道直 径，Q2-可调自动加气装置的进气体积流量，P2-空气密度，S-可调自动加气装置的管道比阻， k可调自动加气装置的管道长度，ε-修正的经验系数，取值范围为[0.5-1.0)，d2-可调自动 加气装置的出口直径。5. 根据权利要求4所述的一种减小累空化危害的可调自动加气装置，其特征在于，可调 自动加气装置的进气体积流量Q2与累中工作介质的体积流量Qi之比化/Qi的取值范围 [0.001,0.1]。6. 根据权利要求4所述的一种减小累空化危害的可调自动加气装置，其特征在于，所述 第一段(101)进口直径山和第Ξ段（103)出口直径cb满足1如i/d2。。7. 根据权利要求6所述的一种减小累空化危害的可调自动加气装置，其特征在于，所述 压缩弹黃(5)的弹性系数满足下列公式：其中，ζ -修正的经验系数，取值范围 ? [〇.1，1];Ρι-累工作介质的密度；1-弹黃压缩量，取值范围[l，di];Di-累进口处管道直径； Qi-累中工作介质的体积流量;Gi-阀忍的重力。
【文档编号】F04B53/00GK105840484SQ201610192879
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】顾延东, 袁寿其, 裴吉, 张金凤, 王文杰, 黄茜
【申请人】江苏大学