专利名称：防止泵进口处的水下旋涡的装置的制作方法
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-Kreisel-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。这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0.55＜h/D＜0.290.045＜b/D＜0.390.45＜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。
在大多数的专利申请中，配置在进水腔底面上的凸脊的最适合的结构是，如在再一实施例中所限定的，沿主流方向延伸的一种。然而，该凸脊也可以如另一实施例中所限定的，其延伸方向和主流成一角度。此外，该凸脊无须构成一完全的直线，按又一实施例所限定的，其结构可不同于直线结构。尤其是，这可以是按再一实施例所限定的，该凸脊包括两个彼此以一夹角配置的腿，或按另一实施例所限定的，它沿一曲线形状延伸。在再一实施例中所限定的该凸脊的横截面可沿其延伸范围变化。
现在参照各实施例，详细叙述本发明。
图1至3，用3个视图表示一个设有本发明进水装置的进水腔；
图4表示设在进水腔的底面或后壁上的凸脊的各种可能的横截面形式；图5和5表示进水腔的平面图，底面上设有凸脊，它们并不沿主流方向延伸；图7表示本发明装置的另一结构，在进水腔的底面和壁上设有凸脊。
在图1至3中描绘的进水腔1是相应在两侧壁2和一后壁3之间构成的。泵进水管4的垂直配置的吸水管延伸到进水腔1内。在具有直径D的泵进水管4的下端，设有一进水管接头5。
在进水腔1的底面6，有一凸脊7，它跟底面6制成一体，或者可以是一个固定于底面上的单独部件。该脊7的横截面形式是不重要的。表示图2细节X的图4在这里仅仅表示某些可能的形式。然而，重要的是所有的横截面应处于高度h和宽度b的预定极限内，以便发挥它们的防止水下旋涡的作用。相对于泵进水管直径D的数值如下0.055＜h/D＜0.290.045＜b/D＜0.39关于横截面、高座h和宽度b的情况，同样适用于设置于后壁3上的凸脊8，如图7所示。在个别中请案中，其中同样预料水下旋涡在后壁上发生，除了凸脊7外，还设有这种凸脊8。该凸脊8处于中心轴线9上，它偏置于泵进水管4的主流方向(在附图中分别用箭头表示)。凸脊8的长度y至少等于进水腔1的底面6和泵进水管4的进水口(在本案中，它由进水管接头5构成)之间的距离H。
下列数据适用于处于底面6上的凸脊7的延伸范围X1和X2，它们沿中心轴线9的两个延伸方向测量0.45＜X1/D＜∞0.45＜X2/D＜∞
在图1至图3所示的优先实施例中，凸脊7沿一条顺着主流的直线延伸。在图5和6中所示的凸脊10和11具有不同的形状，然而仍然产生所希望的效果抑制在底面附近产生的水下旋涡。
除了这几种可能的形式和结构外，诸如跟主流成α角的直脊10、具有彼此成β角的两腿的凸脊11外，还有许多其它可能的变型。这样，该凸脊可沿某一圆弧或曲折线延伸，其高度、宽度和其横截面形式可沿其长度变化。唯一主要的是该延伸的中心轴线9穿过该凸脊。
本发明的凸脊状装置不要跟开初提到的薄金属导向板或隔壁混淆，虽然，它们也配置于泵进水管的下面，并顺着主流的方向，但仅仅导致泵吸入流普遍均匀的输出。事实上，该隔壁将主流分为两个区，其中，适于产生水下旋涡的边界条件再次出现。正如一些试验所表明的，这种薄金属导板或隔壁构成它们自身的壁区，在该壁区，水下旋涡可再次产生。
按照本发明，即使凸脊7、8、10和11仅具有上述最小的高度，它们也能对底面或壁附近出现的水流施加系统的作用，从而在可能形成的位置上防止了旋涡的形成。在这方面，经常出现在进水腔内的砂子沉积于底面的问题并不能导致凸脊7、10和12的功能减损，因为它们处在高流速位置上，在那里，即使在最不利的情况下，仅有少量砂子沉积。
权利要求
1.一种用于防止在离心式泵进水腔(1)的底面和后壁(3)上出现的水下旋涡的装置，包括一条配置于进水腔(1)的底面(6)上的并沿泵进水管(4)的中心轴线(9)延伸的具有任何所希望的横截面的凸脊(7)，凸脊的高度(h)和宽度(b)以及自泵进水管(4)的延伸中心或(9)伸展的范围(X1和X2)具有下列跟泵进水管(4)的直径(D)相关的数值a)0.55＜h/D＜0.29b)0.045＜b/D＜0.39C)0.45＜X1/D＜∞d)0.45＜X2/D＜∞
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于包括一条配置于进水腔(1)后壁(3)上的并沿中心轴(9)的方向延伸的偏置于泵进水管(4)主流方向的具有任何所希望的横截面的凸脊(8)，凸脊的高度(h)和宽度(b)处在适用于配置在底面(6)上的凸脊(7)的极限值范围内，而长度(y)大致等于进水腔(1)的底面(6)和泵进水管(4)进水口(5)之间的距离(H)。
3.按权利要求1和2所述的装置，其特征在于包括一条沿底面(6)和壁(3)延伸的L形凸脊。
4.按权利要求1所述的装置，其特征在于包括一条沿主流方向延伸的凸脊。
5.按权利要求1所述的装置，其特征在于包括一条配置于进水腔(1)底面(6)上的并跟主流成角度(α)延伸的凸脊。
6.按权利要求1所述的装置，其特征在于包括一条配置于进水腔(1)底面(6)上的凸脊，该凸脊具有非直线的形式。
7.按权利要求6所述的装置，其特征在于凸脊(11)具有两条腿，彼此之间的夹角为β，β角处于90°和270°之间。
8.按权利要求6所述的装置，其特征在于其凸脊沿一曲线延伸。
9.按权利要求1或2所述的装置，其特征在于包括一条其横截面随其长度变化的凸脊。
全文摘要
本发明的主题是防止在离心式泵进水腔(1)的底面(6)和后壁(3)上产生旋涡的简化装置，该装置具有一条任何所希望的横截面的沿进水腔(1)的底面(6)延伸并经过泵进水管(4)的延伸中心线的凸脊(7)。该横截面的高度(h)和宽度(b)及其在泵进水管(4)的延伸中心轴线(9)各侧的部分(X
文档编号F04D29/66GK1131453SQ94193425
公开日1996年9月18日 申请日期1994年11月10日 优先权日1993年11月30日
发明者S·布罗德森, G·费弗-米勒, R·科普 申请人:Ksb股份公司