水泵掺汽超空化防汽蚀及降噪装置

本发明涉及水泵技术领域，尤其是一种新型的水泵掺汽超空化防汽蚀及降噪装置，是一种利用旁通管将水泵出口处与出水管相连接，将出水管中压力较高的水蒸汽引入到水泵出口处，从而对水泵出口处进行掺汽形成超空化现象，提高掺汽区的局部压力、有效减小空化数、显著减少流经水泵的液体低于介质温度下的汽化压力将形成空泡溃灭进而引起的汽蚀现象，与此同时，大大降低因汽蚀而产生的噪声和振动。水蒸汽与出水管内的水汇合后又流回出水管，完成流体输送循环。

背景技术：

液体在水泵内流动时，若局部压力低于一定值，液体内的杂质、微小固体颗粒或液体与固体接触面的缝中存在的气泡或汽核，会迅速生成人眼可见的气泡或汽泡，为简化起见，把汽、气核统称为气核。气核进入低压区生成为空泡，空泡随液流到达压力较高区域时，受到周围液体的压缩，并经过反弹膨胀，直到最后溃灭。空泡溃灭对水泵产生的危害，称为汽蚀。在空泡凝结破裂的同时，液体质点以很高的速度填充空穴，在此瞬间产生很强烈的冲击作用，并以很高的冲击频率打击金属表面，冲击应力可达几百至几千个大气压，冲击频率可达每秒几万次，严重时会将金属壁击穿。在水泵中产生空泡和空泡破裂使过流部件遭受到破坏的过程就是水泵中的汽蚀过程。水泵产生汽蚀后除了对过流部件会产生破坏作用以外，还会产生噪声和振动，并导致泵的性能下降，严重时会使泵中液体中断，不能正常工作。利用旁通管将水泵出口处与出水管相连接，将出水管中压力较高的水蒸汽引入到水泵出口处，从而对水泵入口处进行掺汽形成超空化现象，提高水泵入口局部压力、有效减少空化数，显著降低空泡溃灭的压力以达到防止水泵产生汽蚀现象，同时达到减少因汽蚀产生的振动和噪声的效果。

技术实现要素：

本发明需解决的技术问题是：针对现有的水泵装置在工作过程中会发生汽蚀、流动噪声、振动等技术问题，设计一种既不影响水泵输送液体效果，并且简便易行能有效的降低水泵汽蚀现象及降低水泵噪声和振动的防汽蚀及降噪装置，从而提高整个水泵的运行品质，降低汽蚀发生而损坏水泵的风险。

本发明的理论依据：已有大量的学者做了实验和研究，得出结论，掺汽可以提高掺汽区的局部压力、有效减小空化数，同时显著降低空泡溃灭时的压力，大大降低水泵汽蚀、空蚀噪声和振动现象，当空化数降低到一定程度时，空泡群将不会发生溃灭，大大避免了水泵的汽蚀而导致的性能下降及损坏发生，同时噪声量级反而下降，因为压力降低到介质饱和蒸汽压以下时，空化气泡无法完全溃灭，大大降低了爆裂噪声。此外，振动频率也相应减小。

本发明所采用的技术方案：本发明中，在水泵工作的过程中，利用旁通管将水泵出口处与出水管相连接，将出水管中压力较高的水蒸汽引入到水泵出口处，减少流经水泵的液体低于介质温度下的汽化压力将形成空泡溃灭进而引起的汽蚀现象，与此同时，大大降低因汽蚀而产生的噪声和振动。水蒸汽与出水管内的水汇合后又流回出水管，完成流体输送循环。

本发明涉及一种在水泵出口处利用旁通管防止水泵汽蚀、降低噪声及振动的水泵输送流体系统，也就是说在保证水泵性能系数的基础上，为了防止水泵汽蚀、降噪噪声及振动，原来普通的水泵输送流体系统的基础上加旁通管，将出水管中压力较高的水蒸汽引入到水泵出口处，掺汽形成超空化现象，水蒸汽与出水管内的水汇合后又流回出水管，完成流体输送循环。通过此装置可以避免发生水泵汽蚀，同时降低因汽蚀而产生的噪声和振动。

所述水泵掺汽超空化防汽蚀及降噪装置包括进水管、水泵、出水管、1-10根旁通管，其中旁通管的两端与水泵出口处和出水管连通，形成旁通回路，旁通回路的两端口之间的距离为200mm-800mm。

所述水泵掺汽超空化防汽蚀及降噪装置中水经过水泵后，液体在一定温度下，降低压力至该温度下的汽化压力时，液体便会产生空泡。这些空泡随液体向前流动，至某高压处时，空泡周围的高压液体致使气泡急骤地缩小以至破裂。在气泡破裂的同时，液体质点将以高速填充空穴，发生互相撞击而形成水击，造成水泵内的过流部件受到腐蚀破坏造成汽蚀，同时在高压区发生连续破灭产生强烈水击，而产生噪声和振动。利用旁通管将水泵出口处与出水管相连接，将出水管中压力较高的水蒸汽引入到水泵出口处，从而对水泵出口处进行掺汽形成超空化效应。显著减少流经水泵的液体低于介质温度下的汽化压力将形成空泡溃灭进而引起的汽蚀现象，与此同时，大大降低因汽蚀而产生的噪声和振动。水蒸汽与出水管内的水汇合后又流回出水管，完成流体输送循环。各个部分的连接方式均为焊接和螺纹连接。

所述旁通管与水泵出口处和出水管相连，旁通管的内径为5mm-50mm，外径为5.6mm-57mm，伸入出水管长度为5mm-40mm，旁通管竖直长度为30mm-200mm，旁通管的数量为1-10根。

所述旁通管一端从水泵出口处的出水管管壁上插入，插入口离水泵出口端距离为20mm-300mm，插入出水管长度为5mm-50mm，旁通管总长为200mm-800mm，采用焊接和螺纹连接的连接方式；另一端沿水流方向从出水管管壁上端插入，旁通管内径为5mm-50mm，外径为5.6mm-57mm，插入出水管长度为5mm-50mm，采用焊接和螺纹连接的连接方式连接，数量为1-10根。

所述管材材料为够适用于水泵输送液体的金属管道。

所述进水管和出水管外径为32-219mm，壁厚为3.5-9.5mm，内径为25-200mm，长度为1000-50000mm。

该装置布置于水泵出口处的出水管上，通过破坏水泵进口形成的空泡溃灭低压区，防止水泵产生汽蚀，同时降低因汽蚀而产生的噪声和振动，提高水泵的运行品质。

本发明的有益效果：本发明充分利用了掺汽超空化动力学等理论依据，使水泵出口处局部压力提高，形成超空化现象；研究和实验表明，掺汽会提掺汽区的局部压力、有效减少空化数、显著降低空泡溃灭时的压力，从而防止水泵产生汽蚀现象，同时达到减少因汽蚀产生的振动和噪声的效果，提高水泵的运行品质；另外本发明具有结构简单、加工、安装方便、成本低廉，后期维护成本低等优良特性。

附图说明

图1是本发明水泵掺汽超空化防汽蚀及降噪装置原理图；

图中：1-进水管，2-水泵，3-出水管，4-旁通管。

图2是本发明水泵单旁通管掺汽超空化防汽蚀及降噪装置连接示意图；

图3是本发明水泵双旁通管掺汽超空化防汽蚀及降噪装置连接示意图；

图中：1-水泵电机，2-水泵支架，3-进水管，4-出水管，5-水流方向，6-旁通管a，7-旁通管b。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，图1所示为所述水泵掺汽超空化防汽蚀及降噪装置原理图，包括：进水管1、水泵2，出水管3，旁通管4，本发明的原理是在水泵的出口处与出水管上接上旁通管，利用旁通管将水泵出水管中压力较高的水蒸汽引入到水泵入口处，掺汽形成超空化现象，水蒸汽与出水管内的水汇合后又流回出水管，完成流体输送循环。通过此装置可以避免发生水泵汽蚀，同时降低因汽蚀而产生的噪声和振动现象。

所述水管指能够用于水泵输送液体的管道，主要作用是传递液体其管径根据系统流量与水泵进出口要求进行选取，水管外径为32-219mm，壁厚为3.5-9.5mm，内径为25-200mm，长度为1000-50000mm。；

所述水泵指所有能够用来输送液体及使液体增压的机械装置，与进水管和出水管相连接，水泵需根据所设计系统的流量和扬程进行选取；

所述旁通管指与水管管材一致的管道，安装在水泵的出口处的出水管上，将出水管中压力较高的水蒸汽引入到水泵出口处，从而对水泵出口处进行掺汽形成超空化效应。显著减少流经水泵的液体低于介质温度下的汽化压力将形成空泡溃灭进而引起的汽蚀现象，与此同时，大大降低因汽蚀而产生的噪声和振动。

上述水泵掺汽超空化防汽蚀及降噪装置还可以包括多个旁通管，旁通管的数量为1-10根。所述旁通管可以根据流量的大小选择不同的旁通管根数和旁通管管径，这样可以保证在不同水泵流量和扬程下选取最佳的旁通管根数和旁通管管径，保证合适的掺汽量，形成超空化现象，从而抑制水泵产生汽蚀现象，且降低水泵因汽蚀产生的噪声和振动。

参见图2，所述水泵管掺汽超空化防汽蚀及降噪装置主要包括水泵电机1、水泵支架2、进水管3、出水管4、水流方向5、旁通管a6，旁通管a的内径为5-50mm；旁通管a的外径为5.6-57mm，旁通管a的总长为300mm，旁通管a一端从水泵出口处的出水管管壁上插入，插入口距水泵出口端距离为100mm，插入出水管的长度为5mm，旁通管a另一端沿水流方向从出水管管壁上插入，插入出水管的长度为5mm；各个部分的连接方式均为焊接和螺纹连接；水流方向同水流方向5所示的箭头方向一致。

参见图3，所述水泵掺汽超空化防汽蚀及降噪装置主要包括水泵电机1、水泵支架2、进水管3、出水管4、水流方向5、旁通管a6、旁通管b7；旁通管a的外径为5.6-57mm，旁通管a的总长为300mm，旁通管a一端从水泵出口处的出水管管壁上插入，插入口距水泵出口端距离为100mm，插入出水管的长度为5mm，旁通管a另一端沿水流方向从出水管管壁上插入，插入出水管的长度为5mm；各个部分的连接方式均为焊接和螺纹连接；旁通管b的外径为5.6-57mm，旁通管b的总长为300mm，旁通管b一端从水泵出口处的出水管管壁上插入，插入口距水泵出口端距离为90mm，插入出水管的长度为5mm，旁通管b另一端沿水流方向从出水管管壁上插入，插入出水管的长度为5mm；各个部分的连接方式均为焊接和螺纹连接；水流方向同水流方向5所示的箭头方向一致。

所述水泵掺汽超空化防汽蚀及降噪装置包括水泵电机1、水泵支架2、进水管3、出水管4、水流方向5、旁通管a6、旁通管b7，其中以上所述实施案列仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出，对于水泵出口处的出水管上安装旁通管抑制水泵产生汽蚀现象，且降低水泵因汽蚀产生的噪声和振动的装置这些都属于本发明的保护范围。

本发明应用十分广泛，不仅适用于常见的纯水泵、饮用水泵和海水泵等装置，对于采矿、冶金、船舶、制冷系统、污水处理、农业及生物制药等领域中的水泵系统均可以采用这种防汽蚀及降噪装置。