专利名称：新型水泵进水防涡锥的制作方法
技术领域：
本发明涉及灌排泵站的泵进水喇叭管管口前方设置的为水泵进口提供良好进水条件的防涡设施，属于水利工程技术领域。
背景技术：
中小型灌排泵站的进水池是供水泵吸水管直接吸水的构筑物，具有自由水面。对于轴流泵及导叶式混流泵，喇叭管是进水池与叶轮室进口之间的过渡段，喇叭管内的流态必然受到进水池内流态的影响，喇叭管底部与泵站底板之间的高度为喇叭管的悬空高度。进水池的主要作用是为水泵进口提供良好的进水条件。如果进水池内流速分布不均，甚至还有涡带必然会显著降低水泵的能量性能和汽蚀性能，而且还可能导致水泵机组产生振动、无法工作。现有的泵站进水池的漩涡以发生的位置加以区分有水面涡、附壁涡和附底涡，水面涡可通过淹没深度的增加而消除，附壁涡的产生位置在进水池的三周壁面上， 离水泵进口较远，一般很难对泵运行产生影响，而附底涡的产生往往就在喇叭管口正对进水池底板的周边，一旦产生便随水流进入叶轮内，其危害最大，目前在各种喇叭管悬空高度情况下均可能产生附底涡，附底涡即为涡带，流体力学中称之为涡管。现有的泵站为获取良好的进水条件，在进水池中设置导流墩、导流板等，但这些工程措施仅能改善整体的流速分布，对附底涡的产生预防效果不显著，针对不少中小型泵站进水池面临的共同问题，设计一种防涡消涡效果明显的装置其意义及推广应用价值均很大，不仅可解决泵站工程实际的问题，而且对面临相同问题的工业泵种也可采用该防涡消涡装置。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术存在的不足，提供一种新型水泵进水防涡锥，并且施工制作简单，便于实际工程的推广应用。本发明基于流体动力学的涡管理论，对泵进水口的流动进行分析，以达到防止和消除进水口区域的涡带。根据涡管强度守恒定理在同一时刻，同一涡管的各个截面上，涡通量都是相同的。即涡管强度是守恒的，与截面的选取无关。即
Ω ι — Ω ^A 2
式中-Q1 ---涡管截面1的涡量，J1 —涡管截面1的面积； Ω2—涡管截面2的涡量，為—涡管截面2的面积。由涡强守恒定理可以得出
(1)对于同一个涡管，其截面积越小，相应的涡量越大，流体旋转的角速度越大。(2)涡管截面不可能在流体中终止。因为如果涡管终止在流体中，其终端的截面积为零，根据涡管强度守恒定理，该截面上涡量为无穷大，这在物理上是不可能的。因此，涡管不能始于或终于流体，而只能成为环形，或者始于边界，终于边界。
从水泵进口水流流动形态可知，水泵进口下方的涡带始于泵站底板终止于水泵叶轮。本发明从涡带起始点着手，破除涡带的初生基础，使进水口区域的水流环量无法积累， 从而丧失产生较大强度漩涡的条件；使进水口水流平顺，减小压力波动，从而避免泵的振动，提高泵的效率。对水泵的安全稳定运行有重要意义和应用价值。本发明的目的是这样实现的，新型水泵进水防涡锥，其特征是，所述防涡锥设置在水泵吸水喇叭管口正下方，防涡锥的锥尖正对着水泵吸水喇叭管口中心，防涡锥的锥面上设有防涡齿，防涡锥的平面面积大于水泵吸水喇叭管口面积。所述防涡锥的平面为圆形或正三角形或正多边形。所述平面为圆形的防涡锥是扁形圆锥，扁形圆锥的锥轴线与水泵吸水喇叭管的管心线在同一直线上。所述防涡齿的齿条断面形状为矩形或三角形或梯形。所述防涡齿为凹凸不平齿状。所述防涡锥至水泵吸水喇叭管口的距离小于悬空高度。本发明结构科学简单，设计合理，从涡带初生点着手，破除涡带的初生基础，使进水口区域的水流环量无法积累，从而丧失产生较大强度漩涡的条件，使进水口水流平顺，减小压力波动，从而避免泵的振动，确保泵安全、稳定、高效地运行，因此对水泵安全稳定运行具有重要的意义和实际应用价值。本发明适用于各种水泵的进口，确保无漩涡和相应的水力振动发生，减少水力损失，提高泵的水力性能。防涡锥可采用金属或非金属一次成型制作，也可现场加工，而对于较大的水泵，防涡锥可由施工单位负责在工程现场放样施工，立模后在现场浇注成型，该防涡锥构造简单非常便于现场安装及施工。本发明的防涡锥不仅具有消涡防涡的功能，还起到了整流的作用，改善了水泵的进口水流条件，提高了水泵性能，继而减少能源的消耗，这种能源消耗的减小带来的经济效益、社会影响都将会很大。本发明既可以在新泵站的建设中应用，也可在面广量大的旧泵站的改造中应用。
图1为本发明的结构剖面示意图； 图2为本发明的结构平面示意图3为本发明的使用状态示意图。图中1锥面、2防涡齿、3喇叭管。
具体实施例方式新型水泵进水防涡锥，在水泵吸水喇叭管3 口正下方设置扁形圆锥状防涡锥(或正三角形或正方形等底面为正多边形的锥体)，防涡锥至吸水喇叭管口的距离小于悬空高度。防涡锥的锥尖正对着泵吸水喇叭管口的管口中心，防涡锥的锥面1上设置凹凸不平的防涡齿2，防涡齿的齿条断面形状为矩形或三角形或梯形。防涡锥的平面面积大于吸水喇叭管口的面积。扁形圆锥的锥轴线与水泵吸水喇叭管的管心线在同一直线上。本发明适用于各种水泵装置，防涡锥用金属或非金属一次成型制作，也可现场加工，而对于较大的水泵，防涡锥也可由施工单位负责在工程现场放样施工，立模后在现场浇注成型，该防涡锥结构简单非常便于现场的施工及安装。
权利要求
1.新型水泵进水防涡锥，其特征是，所述防涡锥设置在水泵吸水喇叭管口正下方，防涡锥的锥尖正对着水泵吸水喇叭管口中心，防涡锥的锥面上设有防涡齿，防涡锥的平面面积大于水泵吸水喇叭管口面积。
2.根据权利要求1所述的新型水泵进水防涡锥，其特征是，所述防涡锥的平面为圆形或正三角形或正多边形。
3.根据权利要求2所述的新型水泵进水防涡锥，其特征是，所述平面为圆形的防涡锥是扁形圆锥，扁形圆锥的锥轴线与水泵吸水喇叭管的管心线在同一直线上。
4.根据权利要求1所述的新型水泵进水防涡锥，其特征是，所述防涡齿的齿条断面形状为矩形或三角形或梯形。
5.根据权利要求1所述的新型水泵进水防涡锥，其特征是，所述防涡齿为凹凸不平齿状。
6.根据权利要求1所述的新型水泵进水防涡锥，其特征是，所述防涡锥至水泵吸水喇叭管口的距离小于悬空高度。
全文摘要
新型水泵进水防涡锥，属于水利工程技术领域。防涡锥设置在水泵吸水喇叭管口正下方，防涡锥的锥尖正对着水泵吸水喇叭管口中心，防涡锥的锥面上设有防涡齿，防涡锥的平面面积大于水泵吸水喇叭管口面积。防涡锥的锥面上设置凹凸不平的防涡齿，防涡齿的齿条断面形状为矩形或三角形或梯形。扁形圆锥的锥轴线与泵吸水喇叭管的管心线在同一直线上。本发明结构科学简单，设计合理，从涡带起始点着手，破除涡带的初生基础，使进水口区域的水流环量无法积累，从而丧失产生较大强度漩涡的条件，使进水口水流平顺，减小压力波动，从而避免泵的振动。本发明适用于各种水泵的进口，确保无漩涡和相应的水力振动发生，减少水力损失，提高泵的性能。
文档编号F04D29/66GK102322449SQ20111026226
公开日2012年1月18日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者刘超, 周济人, 杨华, 杨帆, 袁尧, 赵开南, 金燕 申请人:扬州大学