[发明专利]防止泵进口处的水下旋涡的装置

说明书

在许多专利申请案中，离心式泵从亦称为泵的水槽的进水腔处抽吸要被泵入一垂直配量的进水管内的流体(见KSB-Kreise l-pumpenlexikon，1989，88-89页)。更具体地说，这样一个进水腔是用于改善离心式泵的进水条件的，采用它的目的是要产生一股尽量均匀的无旋涡的供给泵的水流。在采用推进器或半轴流式叶轮的极高速度的泵的情况下，这是特别重要的，因为它们对供水流中的不均度直接产生反作用。

这种管式泵进水管前端通常装有一进水管接头，它也称吸水罩。由于此种进水管接头，在流入液体的速度分布上的不均匀性被消除了。

此外，经常采用控制或阻止旋涡的各种措施，它们用于防止吸入空气，并限制水流向泵进水管方向旋转(参看DVWK-Schriften：“Wirbelbildung an Einlaufbauwerken-Luft-und Dralleintrag”1983，48至49页，作者Tost knaus教授)。在这方面要考虑的是，旋涡的型式，产生的原因和地点是不同的。因此，需要以不同的方式来防止旋涡。在所引用的对比文件，防止旋涡最重要的方法据说是减少环流。

推荐了配置于泵进水管下边的隔壁、锥形或十字错结构，作为旨在减少旋转的装置。

在用以防止具有一垂直轴的泵内形成旋涡的已知装置中(见日本专利刊物61155699A)，推荐一L形隔壁，它开始于沿泵进水管下边延伸的部分，消失于配置在进水腔后壁上的部分，远伸至降低到水平面内的进水腔的顶壁。为了避免抽吸空气的表面旋涡，还设置了固定于顶壁下边的防旋涡档板。

隔板、薄金属导板和板件或防旋涡档板和杆件均不能防止某种旋涡，它起源于表面、底面和限定进水腔的壁，被称作基本或水下旋涡。该旋涡的一端受底面或相应的壁面的约束，在某一区间内往反移动，而另一端延伸至泵内。由于在水下旋涡中心的旋转速度是极高的，在这里静压将低于该液体的蒸汽压力，结果旋涡将呈现蒸汽增压管的形式。然而，因为这种结构是极不稳定，并且由于静压的增大，它会导致一种突然的压破状的消失，像产生空穴的蒸汽泡那样，而远伸至离心式泵叶轮的水下旋涡将会引起振动和机械损坏。

为了避免水下旋涡，迄今主要采用进水管锥体。上述对比文件“KSB-KreiselpumpenlexiKon”和“DVWK-Schriften”公开了这种进水管锥体，它是永久安装在进水管咀上游的进水腔底面上的导流装置。

防止水下旋涡的另一已知措施是在靠近泵进水腔的进水腔表面上，设有金属涂层或一个特殊形状的表面，通过它，至此是平滑的表面频繁地被中断。

这种抑制水下旋涡的措施是十分成功的，但他们比较复杂。

本发明的目的是要将防止水下旋涡的措施减少到最低限度。

本发明的目的是通过这样一个装置来实现的，它包括一条配置于进水腔底面上的并沿泵进水管的中心轴线延伸的具有任何所希望的横截面的凸脊，凸脊的高度和宽度以及自泵进水管的延伸中心线伸展的范围(X1和X2)具有下列相对于泵进水管直径(D)的数值：

0.055＜h/D＜0.29

0.045＜b/D＜0.39

0.45＜X1/D＜∞

0.45＜X2/D＜∞作为相对值给出的直径(D)并非是进水管接头的直径，然是配置于进水管接头上方的管式泵进水管的直径。

本发明基于下列发现：水下旋涡通常在跟地球大气中的龙卷风同样的条件下产生的。在地面上，多少存在着随机产生的在邻区内以不同速度流动的流体的剪切。由于这种潜能可能发展，它使该流体平行转向地面。若在这种现象的邻近中，有一个起空气动力学常识中空穴的点，流体进入该点便流动或相应加速，则原先的轻微转动此时便形成一股龙卷风。在泵进水腔的情况下，这种空穴便是泵进水管的进水增压管。因此，为防止产生旋涡，底面上和相应壁上的流动须被破坏到这种程度，使局部旋转运动不能建立起来。这又须仅仅发生在空气动力学空穴附近区域内。因此，不是底面或壁面的整个表面，而仅仅是引起水下旋涡的区域，设有一凸脊，其尺寸已在上面给出。

在本发明的另一实施例中限定了配置在进水腔及壁上的凸脊的另一结构，其高度和宽度处于适用于底面上凸脊的极限范围内。在又一实施例中，底面凸脊和壁面凸脊可组合成单个L形凸脊。