一种提高屏蔽泵汽蚀性能的进口导流装置的制作方法

本发明涉及一种提高屏蔽泵汽蚀性能的进口导流装置，属于流体机械领域。

背景技术：

屏蔽泵是一种无泄漏的离心泵。在航空航天、石油化工、医药食品等众多领域因其具有无泄漏、结构紧凑、可靠性好等特点得到广泛应用。内循环冷却是屏蔽泵电机、轴承冷却润滑的主要方式之一。内部电机工作时产生的热量必须由循环冷却液带走。同时，支持转子的径向导轴承和限制轴向窜动、承受轴向力的推力轴承也需在必要的循环冷却回路中才能正常工作。因此循环冷却回路是保证屏蔽泵正常工作的必要条件。

内循环冷却通过屏蔽泵自身实现，冷却液即为泵内的运行介质。常规循环回路冷却液的出流孔位于叶轮螺母头部，高速流出的冷却液形成射流冲击叶轮进口低压区，严重影响了叶轮入流速度的均匀性，导致叶轮进口极易产生汽蚀现象。汽蚀使泵的扬程下降，效率降低，振动与噪声明显提高，对泵及整个系统的安全稳定运行有严重危害。

目前提高屏蔽泵汽蚀性能的研究主要集中在优化水力设计、改变循环结构、在泵进口增加诱导轮等方面。王达仁(《屏蔽泵的汽蚀与结构设计》)研究了循环结构对泵汽蚀的影响，提出了逆向循环结构，把循环液从电机前部引入，先后经过前轴承、屏蔽套间隙、后轴承等部件；曲平(《适用于低装置汽蚀余量的屏蔽泵》)等研究了低装置汽蚀余量的屏蔽泵，提出了将屏蔽泵的叶轮部分放置于沉于地下的压力容器，人为增加泵扬程，从而降低泵的汽蚀余量；韩元平(《用于屏蔽泵的变螺距锥形高抗汽蚀的诱导轮》)等提出在泵进口加装变螺距锥形的诱导轮，在工作液体流量不变的情况下，通过增加过流面积使液体的流速逐渐降低，使液体增压的过程更为合理。由上可知，在提高屏蔽泵汽蚀性能上目前采用的方法和手段，成本较高，普适性不强。本文提出的创新结构在不改变泵内其他主要部件的前提下，加装进口导流装置，普适性强，简单高效，具有实际意义。

技术实现要素：

为了提高泵的汽蚀性能，本发明基于常规的屏蔽泵内循环冷却回路系统，提出泵吸入室内换装叶轮螺母与导流体共同作用的进口导流装置，其中叶轮螺母内部穿孔；导流体为新增部件，包含导流管与固定导叶。

叶轮螺母由螺柱和螺帽两部分组成，内部穿孔孔径与电机的空心轴内孔径相同，螺帽外轮廓为流面，安装后与叶轮后盖板流面光滑过度；导流管为空心圆柱，内孔径d与空心轴内孔径相同，导流管长l根据泵吸入室纵深定，使其出口位置尽量伸至泵进口，导流管前缘、尾缘两端采用流线型设计；固定导叶截面为平板或翼型形状，叶片数2～4片，导叶宽度n为泵进口直径h的0.2～0.5倍。

叶轮螺母的螺柱与电机的空心轴螺纹联接，螺柱螺纹旋向与空心轴旋转方向相反，以锁紧方式固定叶轮；固定导叶、导流管与泵体同时铸造完成或后期通过焊接方式与泵体吸入室联接；叶轮螺母出口与导流管尾缘之间的间隙m根据转子轴向窜动最大允许量定，安装后保证间隙m为5％～10％d；固定导叶与泵体联接位置尽可能靠近叶轮，以使得导流管出口位于固定导叶上游。

本发明优点：本发明在不改变泵内其他主要部件的前提下，仅更换叶轮螺母、加装固定导叶、导流管，将内循环冷却液引流至远离叶轮吸入口较远处，改变了高速出流对叶轮吸入口低压区的直接冲击，有效改善了入流条件，提高了屏蔽泵的汽蚀性能，简单、方便、高效、成本低，且普适性强。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明

图1是本发明屏蔽泵结构图。

图2是本发明叶轮螺母与导流体安装于屏蔽泵内位置图。

图3是本发明叶轮螺母与导流体相对位置图。

图4是本发明叶轮螺母结构图。

图5是本发明二叶片式导流体结构图。

图6是本发明三叶片式导流体结构图。

泵吸入室1；泵进口11；固定导叶2；固定导叶与泵体联接位置；导流管3；导流管出口31；导流管前缘32；导流管尾缘33；叶轮螺母4；螺柱41；螺帽42；叶轮螺母出口43；叶轮5；叶轮吸入口51；空心轴6；电机7。

具体实施方式

如图1所示，在不改变屏蔽泵其他主要部件的前提下，仅更换叶轮螺母(4)，加装由导流管3、固定导叶2组成的导流体，叶轮螺母4与导流体共同作用，提高屏蔽泵汽蚀性能。内循环冷却液经由空心叶轮螺母4的空心螺柱41及空心螺帽42流入导流管3，被引流至远离叶轮吸入口51较远处，与进口主流交汇，避免了冷却形成的射流对叶轮吸入口51低压区的直接冲击。固定导叶2再对冷却液与主流进行整流，防止了预旋；入口流体经叶轮螺母4的螺帽42流面由轴向平稳转向径向流入叶轮5，加之导流管前缘32、尾缘33两端流线型设计，减小了对进口流动的扰动，可显著提高叶轮5进口流动的均匀性，有效改善叶轮5入流条件，从而实现大幅提升泵汽蚀性能的目的，同时提高了泵的水力效率。实验中，未采用本发明设计时，必需汽蚀余量npshr为2.5m，采用本发明后，npshr为1.15m，水力效率提高了2％。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种提高屏蔽泵汽蚀性能的进口导流装置，属于流体机械领域。在不改变泵内其他主要部件的前提下，仅更换叶轮螺母(4)、加装固定导叶(2)、导流管(3)，将内循环冷却液引流至远离叶轮吸入口(51)较远处，改变了高速出流对叶轮吸入口(51)低压区的直接冲击，有效改善了入流条件，提高了屏蔽泵的汽蚀性能，简单、方便、高效、成本低，且普适性强。

技术研发人员：高波;郭鹏明;张宁;杨敏官
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2017.08.07
技术公布日：2018.01.09