一种卧式泵装置用出水结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型专利涉及一种卧式泵装置用出水结构形式，尤其涉及双向卧式泵装置的出水结构，属于水利水电工程技术领域。
【背景技术】
[0002]卧式泵装置由进水流道、叶轮、导叶体及出水流道4个过流部件组成，泵装置水力效率的主要影响因素是出水流道的水力损失，因导叶体对叶轮出口环量并不能完全回收，以致流入出水流道内部的水流具有一定的周向速度，特别是在小流量工况时水流在出水流道内部会以螺旋状进行运动，导致出水流道内部水力损失进一步增大。对于双向卧式泵装置，当双向卧式泵装置处于反向运行工况时，出水流道即当作进水流道使用，其应满足为叶轮提供良好的进口流速分布的要求。
[0003]目前，单向卧式泵装置出水流道的设计一般仅考虑了其内部水流扩散的充分性，故将其作为进水流道应用于双向卧式泵装置时，该流道为叶轮提供的进口水流条件未必能达到最优，该问题也一直困扰着双向泵装置出水流道的设计与使用。为提高双向卧式泵装置出水流道的双向流动水力性能，改善出水流道的出口流速分布及其作为进水流道时应具有高效的进水流道水力性能，达到节能降耗的目的，设计一种卧式泵装置用出水结构，特别涉及双向卧式泵装置用的出水结构显得非常必要。
【发明内容】
[0004]本实用新型专利的目的就是针对上述技术存在的问题，提供一种卧式泵装置两用的出水结构，解决传统出水流道回收导叶体出口剩余环量低的问题及其作为进水结构时又具有优异的进水流道水力性能，达到提高双向卧式泵装置水力效率的目的。
[0005]本发明的技术方案是，一种卧式泵装置用出水结构，其特征是:设有短直扩段、变曲率段、长直渐扩段和环量消解器，短直扩段、变曲率段、长直渐扩段依次连接，环量消解器由4 ~ 8片整流直叶片固定于短直扩管的内壁面上构成，
[0006]所述的短直扩段为采用按线性逐渐增大半径的圆形断面，扩散角度为4°，出口断面半径为进口断面半径的1.14倍；
[0007]所述的变曲率段为采用椭圆断面或矩形断面，各断面沿轴线方向按非线性要求逐渐增加，变曲率段的出口断面面积为其进口断面面积的2.275倍，铅垂投影的外缘轮廓线为变曲率曲线，水平投影的外缘轮廓线为直线；
[0008]所述的长直渐扩段为按线性比例逐渐增大面积的矩形断面，扩散角度为7°，出口断面的面积为短直扩段进口断面面积的4.96倍。
[0009]所述整流直叶片以短直扩段轴线为中心等角度布置，整流直叶片厚度相等，断面形状为流线形或双尖锥椭圆形。
[0010]所述的环量消解器含有4 ~ 8片的等厚度的实心整流直叶片，整流直叶片断面形状为流线形或双尖锥椭圆形，整流直叶片以短直扩段轴线为中心等角度布置。[0011 ] 所述短直扩段与变曲率段、长直渐扩段的壁厚相等。
[0012]所述出水结构的铅垂投影长度为短直扩段进口圆形断面半径的11.5-12.0倍。
[0013]所述短直扩段的出口断面与变曲率段的进口断面的尺寸相对应。
[0014]所述变曲率段的出口断面与长直渐扩段的进口断面的尺寸相对应。
[0015]本实用新型专利既考虑了出水流道的压能恢复系数及当量扩散角的设计问题，同时又兼顾了进水流道的轴向速度分布均匀度及速度加权平均角的2个性能指标，对传统的单向卧式泵装置出水结构进行了革新设计，以达到满足双向卧式泵装置使用的要求，既可减小其作为出水流道时水力损失，也可减小其作为进水流道时水力损失，从而达到提高双向卧式泵装置水力效率的目的。针对单向出水流道在双向卧式泵装置运行时存在的水力性能问题，提出了采用变曲率多段线形式的出水结构。
[0016]本实用新型的有益效果:
[0017]本实用新型专利适用于各类型的双向卧式泵装置结构中，泵装置正向运行时其起到进一步回收导叶体出口剩余环量的目的，降低出水结构的水力损失；泵装置反向运行时其起到进一步整流的目的，为叶轮提供良好的进口流态，确保机组安全稳定的运行，增加机组运行稳定性。
[0018]本实用新型专利的设计、加工制作安装方便，便于大规模实施。
[0019]对市场实施可能性和经济效益预测分析:
[0020]出水结构在卧式泵装置中属于常见的过流部件，且卧式泵装置形式占到了全国泵站总数的40%左右，并大量应用于工业、农业、市政等方面。卧式泵装置出水结构设计简单，便于现场实施，具有极高的推广使用价值。2013年10月14日国务院召开了全国冬春农田水利基本建设电视电话会议，要求“深化改革、完善机制、大力推进农村水利基本建设”；2013年水利部发布了(2013)农水灌函字第09号《关于加快推进大型灌区续建配套与节水改造、大型灌排泵站更新改造项目建设进度有关工作的通知》以及城市防洪标准体系提高，这些社会大背景都为本实用新型专利的推广应用提供了机遇。本实用新型专利积极响应了《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006-2020年)所确定的“节能”优化主题。本实用新型专利适用于各类型的双向卧式泵装置结构中，确保机组安全稳定的运行，增加机组运行稳定性，由此将带来巨大的经济效益和社会影响。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型的立面结构单线图。
[0022]图2为本实用新型的平面结构单线图。
[0023]图3为本实用新型的环量消解器结构单线图。
[0024]图4为图3的断面A-A结构单线图。
[0025]图5为图3的断面B-B结构单线图。
[0026]图中:1短直扩段、2变曲率段、3长直渐扩段、4环量消解器。
【具体实施方式】
[0027]下面将结合附图和【附图说明】对本实用新型作进一步的详细阐述:
[0028]一种卧式泵装置用出水结构，其特征是:由短直扩段1、变曲率段2、长直渐扩段3和环量消解器4构成；
[0029]短直扩段采用按线性逐渐增大半径的圆形断面，扩散角度为4°，出口断面半径为进口断面半径的1.14倍；
[0030]变曲率段2采用椭圆断面或矩形断面(圆弧倒角处理)，各断面沿轴线方向按非线性要求逐渐增加，变曲率段2的出口断面面积为其进口断面面积的2.275倍，铅垂投影的外缘轮廓线为变曲率曲线，水平投影的外缘轮廓线为直线；
[0031]长直渐扩段3按线性比例逐渐增大面积的矩形断面(圆弧倒角处理)，扩散角度为7°，出口断面的面积为短直扩段I进口断面面积的4.96倍；
[0032]环量消解器4含有4 ~ 8片的等厚度的实心整流直叶片，其断面形状为流线形或双尖锥椭圆形等适合于流体中的几何形状，整流直叶片以短直扩段I轴线为中心等角度布置，其采用金属材料制造。
[0033]所述出水结构各段的壁厚均相等，出水结构的铅垂投影长度为进口圆形断面半径的11.5 ~ 12.0倍，采用钢筋混凝土现浇或金属材料制造，环量消解器的整流直叶片固定于短直扩管的内壁面，相接处需处理光滑，无凸起。
[0034]本实用新型中，短直扩段I的出口断面与变曲率段2的进口断面的尺寸相对应；变曲率段2的出口断面与长直渐扩段3的进口断面的尺寸相对应；同时确保短直扩段1、变曲率段2和长直渐扩段3的相互衔接处光滑过渡。
[0035]对于大中型泵站，短直扩段1、变曲率段2和长直渐扩段3可采用现场立模板混凝土浇筑，而小型泵站，短直扩段1、变曲率段2和长直渐扩段3可采用金属加工制作至现场拼接组装。环量消解器4采用金属制作，环量消解器4的整流直叶片采用金属材料单独加工后运至现场安装固定，其断面形式采用流线形等适用于流体特征的形线，环量消解器4的整流直叶片与短直扩段I的内壁相固结。
【主权项】
1.一种卧式泵装置用出水结构，其特征是:设有短直扩段(1)、变曲率段(2)、长直渐扩段(3)和环量消解器(4)，短直扩段(1)、变曲率段(2)、长直渐扩段(3)依次连接，环量消解器(4)由4 ~ 8片整流直叶片固定于短直扩管的内壁面上构成； 所述的短直扩段(I)为采用按线性逐渐增大半径的圆形断面，扩散角度为4°，出口断面半径为进口断面半径的1.14倍； 所述的变曲率段(2)为采用椭圆断面或矩形断面，各断面沿轴线方向按非线性要求逐渐增加，变曲率段(2)的出口断面面积为其进口断面面积的2.275倍，铅垂投影的外缘轮廓线为变曲率曲线，水平投影的外缘轮廓线为直线； 所述的长直渐扩段(3)为按线性比例逐渐增大面积的矩形断面，扩散角度为7°，出口断面的面积为短直扩段(I)进口断面面积的4.96倍。
2.根据权利要求1所述的一种卧式泵装置用出水结构，其特征是:所述整流直叶片以短直扩段(I)轴线为中心等角度布置，整流直叶片厚度相等，断面形状为流线形或双尖锥椭圆形。
3.根据权利要求1所述的一种卧式泵装置用出水结构，其特征是:所述的环量消解器(4)含有4 ~ 8片的等厚度的实心整流直叶片，整流直叶片断面形状为流线形或双尖锥椭圆形，整流直叶片以短直扩段(I)轴线为中心等角度布置。
4.根据权利要求1所述的一种卧式泵装置用出水结构，其特征是:所述短直扩段(I)与变曲率段(2)、长直渐扩段(3)的壁厚相等。
5.根据权利要求1所述的一种卧式泵装置用出水结构，其特征是:所述出水结构的铅垂投影长度为短直扩段(I)进口圆形断面半径的11.5 ~ 12.0倍。
6.根据权利要求1所述的一种卧式泵装置用出水结构，其特征是:所述短直扩段(I)的出口断面与变曲率段(2)的进口断面的尺寸相对应。
7.根据权利要求1所述的一种卧式泵装置用出水结构，其特征是:所述变曲率段(2)的出口断面与长直渐扩段(3)的进口断面的尺寸相对应。
【专利摘要】本实用新型专利涉及一种卧式泵装置用出水结构，属于水利水电工程技术领域，由短直扩段、变曲率段、长直渐扩段和环量消解器构成；所述出水结构各段的壁厚均相等，出水结构的铅垂投影长度为进口圆形断面半径的11.5~12.0倍，采用钢筋混凝土现浇或金属材料制造，环量消解器的整流直叶片固定于短直扩管的内壁面，相接处光滑，无凸起。所述短直扩段的出口断面与变曲率段的进口断面的尺寸相对应。所述变曲率段的出口断面与长直渐扩段的进口断面的尺寸相对应。本实用新型，解决传统出水流道回收导叶体出口剩余环量低的问题及其作为进水结构时又具有优异的进水流道水力性能，达到提高双向卧式泵装置水力效率的目的。
【IPC分类】F04D29-40
【公开号】CN204511975
【申请号】CN201420862679
【发明人】杨帆, 朱海生, 何勇, 吴忠, 邵勇, 王芃也
【申请人】扬州大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年12月31日