一種具有低噪聲特性的離心泵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種離心栗，特指一種具有低噪聲特性的離心栗，屬于流體機(jī)械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 離心栗是一種通用機(jī)械，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域中都扮演著重要的角色，其高效、 安全穩(wěn)定的運(yùn)行是離心栗設(shè)計(jì)追求的最終目標(biāo)；蝸殼是離心栗的重要構(gòu)成部分，其主要作 用是將從葉輪出流的液體收集起來(lái)，并且消除流體的旋轉(zhuǎn)作用，由于蝸殼的過(guò)水?dāng)嗝婷娣e 不斷增加，因此其還可以有效地將液體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成壓能，從而降低流動(dòng)的損失；同時(shí)當(dāng)葉 輪周期性能通過(guò)蝸殼隔舌時(shí)，將產(chǎn)生較大的壓力脈動(dòng)，此種現(xiàn)象稱(chēng)為葉輪-隔舌的動(dòng)靜干 涉作用，該作用是離心栗振動(dòng)噪聲的重要來(lái)源，而在某些領(lǐng)域(石化、核電）對(duì)離心栗的振動(dòng) 噪聲性能有嚴(yán)格的要求，過(guò)高的振動(dòng)噪聲嚴(yán)重危害到栗的穩(wěn)定、安全運(yùn)行，因此低噪聲性能 也是離心栗設(shè)計(jì)時(shí)必須重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。
[0003] 目前離心栗設(shè)計(jì)過(guò)程中一般重點(diǎn)考慮栗的效率，以達(dá)到節(jié)約能耗的目的，通過(guò)優(yōu) 化葉輪、蝸殼的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)使離心栗能達(dá)到最高的工作效率；離心栗設(shè)計(jì)過(guò)程中低噪聲 主動(dòng)控制方面，目前的研究還主要集中在優(yōu)化葉輪的幾何參數(shù)包括葉片數(shù)、葉片進(jìn)出口安 放角、包角、葉片型線等，以使離心栗具有較低的振動(dòng)噪聲水平。另一個(gè)途徑是通過(guò)提出一 些特殊結(jié)構(gòu)的葉輪、蝸殼以達(dá)到低噪聲設(shè)計(jì)目的；例如江蘇大學(xué)袁壽其提出的一種具有長(zhǎng) 短葉片結(jié)構(gòu)的離心栗葉輪，楊敏官提出一種離心栗側(cè)壁式壓水室結(jié)構(gòu)都具有明確的低噪聲 設(shè)計(jì)目的；葉輪-隔舌的動(dòng)靜干涉作用是離心栗噪聲的重要來(lái)源，因此隔舌的形狀、角度將 對(duì)離心栗振動(dòng)噪聲產(chǎn)生影響，但在離心栗設(shè)計(jì)過(guò)程中，隔舌與葉輪的匹配特性則往往被忽 略。因此本發(fā)明從改善隔舌和葉輪的匹配特性出發(fā)，通過(guò)定義隔舌角，以及其和葉片出口角 的關(guān)系，從而達(dá)到低噪聲離心栗設(shè)計(jì)的目的。本發(fā)明將為低噪聲離心栗的設(shè)計(jì)提供新的解 決途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了降低離心栗的振動(dòng)噪聲水平，本發(fā)明從降低葉輪-隔舌動(dòng)靜干涉作用出發(fā)， 通過(guò)改善蝸殼隔舌角及其和葉片出口角的匹配關(guān)系，從而得到一種具有低噪聲特性的離心 栗，進(jìn)一步降低了離心栗振動(dòng)噪聲水平。該蝸殼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，具有易實(shí)施等特性，可以有 效減弱葉輪出流液體與隔舌的沖擊作用，從而進(jìn)一步改善離心栗的振動(dòng)噪聲水平。
[0005] 本發(fā)明提出一種具有低噪聲特性的離心栗，包括蝸殼，其特征在于：蝸殼隔 舌的圓弧邊中點(diǎn)和蝸殼隔舌的圓弧圓心的連線與垂直方向的夾角定義為隔舌角Φ， 該夾角和葉片出口角β的匹配關(guān)系對(duì)離心栗的噪聲性能具有十分明顯的影響，當(dāng) Φ = [(β_5° )~(β+5° )]時(shí)，離心栗可以獲得較好的低噪聲性能，此時(shí)的離心栗稱(chēng)為低噪 尸尚;L·、栗。
[0006] 該蝸殼和葉輪同心安裝，蝸殼進(jìn)口邊直徑D2大于葉輪出口直徑Di，兩者的比值 取值范圍為02/^=1.05^.2 ;隔舌圓弧邊中點(diǎn)與葉輪中心點(diǎn)的連線和水平方向的夾角Θ 定義為隔舌安放角，其取值范圍為15° ~45° ;葉片出口角豪，葉輪出口絕對(duì)液 流角
，葉輪出口絕對(duì)速度的圓周分量
，葉輪出口軸面速度
葉輪出口圓周速度
η為栗的轉(zhuǎn)速，b為葉輪出口寬度，因此葉片 出口角由離心栗葉輪的幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)和性能參數(shù)包括流量、轉(zhuǎn)速及隔舌安放角共同決定。
[0007] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：從降低葉輪出口流體與隔舌的撞擊作用出發(fā)，通過(guò)改善隔舌角 與葉片出口角的匹配關(guān)系，使流體得以平順地通過(guò)隔舌，進(jìn)而減弱流體與隔舌的沖擊作用， 達(dá)到降低離心栗噪聲的目的，此種結(jié)構(gòu)蝸殼的離心栗為低噪聲離心栗。同時(shí)本發(fā)明還具有 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理、加工方便等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0008] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0009] 圖1為本發(fā)明的具有低噪聲特性的離心栗軸面投影圖。
[0010] 圖2為本發(fā)明的具有低噪聲特性的離心栗平面投影圖。
[0011] 圖中1為葉輪，2為葉片，3為葉輪出口邊，4為蝸殼，5為蝸殼進(jìn)口邊，6為隔舌圓弧 邊，7為隔舌圓弧邊的中點(diǎn)，8為圓弧圓心，9為葉輪中心點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 圖1給出了本發(fā)明的具有低噪聲特性的離心栗軸面投影圖，由圖1可知：蝸殼進(jìn) 口邊5直徑大于葉輪出口邊3直徑，且DyDfl. 12 ;由圖2給出了具有低噪聲特性的離心栗 平面投影圖，由圖可知：隔舌圓弧邊的中點(diǎn)7和葉輪中心點(diǎn)9連線與水平方向的夾角取為 20。。
[0013] 下面結(jié)合離心栗性能及幾何參數(shù)說(shuō)明葉片出口角的計(jì)算方法，本例中離心栗流量 為Q=55m3/h，轉(zhuǎn)速n=1450r/min，葉輪出口直徑0^260·!，葉輪出口寬度為b=16mm，葉片出 口安放角β2=30°，隔舌安放角θ=20°。
[0014] 計(jì)算過(guò)程如下： 葉輪出口圓周速度為
[0015] 葉輪出口軸面速度為
[0016] 葉輪出口絕對(duì)速度的圓周分量為：
[0017] 葉輪出口絕對(duì)液流角為：
[0018] 葉片出口角
[0019] 因此：
[0020] 即：隔舌角為11. 2° ~21. 2°時(shí)，蝸殼與葉輪的匹配特性最佳，離心栗的振動(dòng)噪聲 水平較低，此時(shí)蝸殼具有低噪聲特性。
[0021] 理論分析認(rèn)為：離心栗葉輪流出的流體和蝸殼隔舌的撞擊作用是栗振動(dòng)噪聲的重 要來(lái)源，因此減弱該撞擊作用可以有效地降低離心栗的振動(dòng)噪聲水平；本發(fā)明從優(yōu)化葉輪 出流流體撞擊隔舌的角度出發(fā)，通過(guò)改善葉輪-蝸殼的匹配特性，進(jìn)而達(dá)到低噪聲設(shè)計(jì)的 目的。
[0022] 通過(guò)數(shù)值計(jì)算（CFD)驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)：和常規(guī)設(shè)計(jì)的離心栗相比，采用此種方法設(shè)計(jì) 的離心栗可以有效地降低離心栗內(nèi)部的壓力脈動(dòng)水平，壓力脈動(dòng)幅值減小5-10%，進(jìn)而降低 離心栗的振動(dòng)噪聲能量，因此本發(fā)明提出的此種結(jié)構(gòu)的離心栗具有低噪聲特性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有低噪聲特性的離心栗，包括蝸殼，其特征在于：蝸殼隔舌的圓弧邊中點(diǎn)和 蝸殼隔舌的圓弧圓心的連線與垂直方向的夾角定義為隔舌角Φ，該夾角和葉片出口角β 的匹配關(guān)系對(duì)離心栗的噪聲性能具有十分明顯的影響，當(dāng)φ = [(β_5° )~(β+5° )]時(shí)，離 心栗可以獲得較好的低噪聲性能，此時(shí)的離心栗稱(chēng)為低噪聲離心栗。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有低噪聲特性的離心栗，其特征是：蝸殼進(jìn)口邊直徑 D2大于葉輪出口直徑D i，兩者的比值取值范圍為DyDfl. 05~1. 2。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有低噪聲特性的離心栗，其特征是：所述葉片出口角 ，懸，隔舌圓弧邊中點(diǎn)與葉輪中心點(diǎn)的連線和水平方向的夾角Θ定義為隔舌安放角， 其取值范圍為15° ~45° ;葉輪出口絕對(duì)液流角，葉輪出口絕對(duì)速度的圓周分量，葉輪出口軸面速度'，葉輪出口圓周速度： ，n 為栗的轉(zhuǎn)速，b為葉輪出口寬度；Q為流量。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種離心泵，特指一種具有低噪聲特性的離心泵，屬于流體機(jī)械領(lǐng)域。所述離心泵包括蝸殼，其特征在于：蝸殼隔舌的圓弧邊中點(diǎn)和蝸殼隔舌的圓弧圓心的連線與垂直方向的夾角定義為隔舌角φ，該夾角和葉片出口角β的匹配關(guān)系對(duì)離心泵的噪聲性能具有十分明顯的影響，當(dāng)φ=[(β-5°)~(β+5°)]時(shí)，離心泵可以獲得較好的低噪聲性能，此時(shí)的離心泵稱(chēng)為低噪聲離心泵。
【IPC分類(lèi)】F04D29/66, F04D29/42
【公開(kāi)號(hào)】CN105332950
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510749379
【發(fā)明人】楊敏官, 高波, 王震, 其他發(fā)明人請(qǐng)求不公開(kāi)姓名
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年11月9日