专利名称：垂直轴离心泵供水量的调节装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于调节垂直轴离心泵的供水量的调节装置。
在所要抽取的水量不固定的地方，例如城市污水或雨水，在起重设备中设有一种简单的装置，它通过泵池合理的造型，即使在不改变水泵转速的情况下，供水量也总能够与所产生的水流量相适应。
这种装置由一个安装在抽水池内的、顶部敞开的圆桶构成，一个与泵的转向相切的输入口贯通该圆桶底部，并且一根上部与泵的抽水端相连通的抽水管同轴伸入该圆筒内。这种装置在瑞士专利533242中已作了描述。
如果水量如此之大，以致于水面足以超过圆桶边缘，水从而越过桶缘流入桶内，并直接流向水泵抽水管，圆桶内外不存明显的高度差，因而，水泵按其特性曲线达到其最大抽水量。如水量减小，使得流过桶缘的水越来越少，桶内的水位低于桶外的水位，因而越来越多的水通过切向开口流入桶内，并使桶内的水产生一个随水位差的增大而越来越强烈的涡流。这个在水泵转向上产生的涡流使得水泵的抽水量相应地下降，如此该涡流总是与减少的水量相适应。采用这种方法，可以使水泵的抽水量范围从100％至约50％进行调节。最低的抽水量范围是由切向输入口的横截面来决定的。
为使调节范围能够向下扩展，用一个约在桶缘高度下方开始向下并切向穿过桶壁的槽来取代切向输入口，因而可使最低的抽水量范围不再受管进口截面的制约，但实践表明，沿切向通过槽的旋转入水流会产生干扰作用，即由于流动相交和波浪运动带入了湍急的空气，使之进入到水泵的进水管，使泵的抽水以无法预知的方式而中断。
本发明的目的在于，改进这种所述的装置，使之产生一个平稳的、无横向流动的液流，该液流不会发生无法预计的中断，并可实现明显很低的最小输送量。
本发明的目的是这样实现的，即采用一种在泵转速保持不变的情况下，用于调节垂直轴离心泵输送量的装置，这样把泵的入口浸入一个上部敞开的、圆桶状的、对于动轮轴线为同轴的、具有一个与动轮转向相切的液流入口的容器内，其特点在于，圆桶状容器壁的下部和/或液体入流管被设计成沟槽或管道结构，其中该沟槽或管道结构以中心位于容器内部的半径形式形成，这样使得容器内产生的旋流或促进旋转的入流被集束以及其液面被强烈地压成垂直。
利用本发明，不但输入液流，而且还有在容器中的旋转液流在合流前，都被加强了离心运动，这样就使得切向入流在进入到桶状容器之前，以同轴螺线式把抽取的介质压到外侧入流管壁，并因而将自由液面置于一接近于垂直的平面中。
在桶状容器内的旋转液体，本身在经过容器壁内的入流口处形成一个垂直的液面，它以一个锐角撞击在所述及的、接近于垂直的入流液面上，该入流不产生横向流动地推动容器内的旋转液流。同样地，水池内的离心运动通过桶状容器壁内的槽的成型，在入口，或者更确切地说泵的抽吸口高度上被加强并被集束，该入口同轴地包绕该抽吸口且其上壁使容器的直径变小。
采用这种方法，可以在抽水中断之前，在一个大而稳定的范围内，由泵把所有象浮浆和比重轻的液体之类的漂浮成分抽掉。尤其在污水泵站，由于这种自洁作用可以减少气味刺激并省掉了清洁费用。
下面借助于附图所示实施例对本发明进行说明，附图中
图1为按图2中A-A线通过一离心泵的垂直截面A-A，该离心泵布置有一个可在100％和中间(约50％)调节范围之间进行调节的输送量调节装置，图2为图1的俯视图，图3为与图1类似的离心泵按图4中切割线B-B的示图，该离心泵用以把输送量调至最小，图4为按图3中切割线C-C，表示离心泵最小输送量的水平截面C-C。
在图1和2中示出，从下部抽吸液体的立式离心泵1在抽吸接管1a上连有一抽吸管2，其自由端口部2a呈喇叭状放大，并且高于圆桶3底部3a一段距离，该圆桶以一径向间距同轴包绕抽吸管2。在口部2a的泵吸入口的高度上，在圆桶3的壁内开有一个与泵1的转向相切的入流管4。作为到入流管4的入口，在圆桶3的壁内设有槽4a，为在范围4b内穿过圆桶3的壁。它在一较高的高度开始，并从那儿下降。
当抽吸池5内的液面X高过槽4a和圆桶上缘3b时，使得输送介质能够在没有明显压力降的情况下，按箭头所示流入到圆桶3内，流到口部2a，并由泵1抽走。在此，按泵的物性达到最大输送量。
如果液体量下降，液面从X降到Y，这样越过桶缘3b流入的液体越来越少，因此圆桶3内的液体比抽吸池5内的液体下降的多，并与泵池5内的液面高度Y形成一个高度差Δh，因而越来越多的液体是通过切向入流管4流入圆桶3，使那儿业已存在的液体在泵的转向上越来越强烈地旋转运动由此，泵动轮中的相对速度减小，使泵的输送量下降，直至与所产生的液体量相适应。
如果所产生的液体量进一步下降，那么液体将经入流管4的部分入口截面进入，这在水流直线流入时将导致混入空气与圆桶内旋转的液体环产生紊流，这要通过下述方法来避免发生在图4中，用双点划线(—··—)表示流入液体流束的边界线，该边界线螺线状向下盘绕至圆桶3底部，并穿过桶壁4b，入流管4的外侧壁4c作为沟槽螺线状延伸至穿透面的终点3c点处，并与圆桶壁相切。在入流液体流过入流管4时，该入流液体在外侧壁4c的弯曲段上受离心力作用，因而被压到外部导壁4c上，并且其内侧自由液面4d接近于垂直。
在容器内旋转的，用点线(…)示意表示的液体，与其外部自由的、用绳结线(——)示意性表示出的液面(形成直线流)一起，横渡入流管段4b，带有液流面4d的入流液体与带有外液流面4e的旋转流以一个锐角α在点4f处汇合，没有产生紊流，因而入流以最佳方式把能量传递给旋转运动。
同样地，在入口4b或泵抽吸口2a高度处为沟槽3d形状的圆桶壁下部结构可集束液流并促进旋转运动，在此，入口的上壁使圆桶3的直径3e变小，并且带有内部自由液面4g的最低液面位于该位置，且具有一稳定的倾斜度，避免了空气不可预见地进入到口部2a内。
权利要求
1.一种在泵转速保持不变的情况下，用于调节垂直轴离心泵输送量的装置，这样把泵的入口(2a)浸入一个上部敞开的、圆桶状的、对于动轮轴线为同轴的、具有一个与动轮转向相切的液流入口(4)的容器(3)内，其特征在于，圆桶状容器壁(3d)的下部和/或液体入流管(4)被设计成沟槽或管道结构，其中该沟槽或管道结构以中心位于容器内部的半径形式形成，这样使得容器(3)内产生的旋流或促进旋转的入流被集束以及其液面被强烈地压成垂直。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，在圆桶状容器(3)内的槽(3d)，在泵吸入口的高度上同轴地环绕该泵吸入口且其上壁使容器(3)的直径(3e)变小。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，液体入流管(4)从一个较高的液面(Y)下降到圆桶状容器(3)的下部，在此处它以一水平半径形成管或槽，并沿泵的旋转方向穿过所述圆桶状容器(3)的下壁。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，以一水平半径形成的通道(4)如此穿过圆桶状容器(3)的壁，以至于通道(4)的外侧壁(4c)以一半径继续在圆桶状容器(3)内延伸，并且在圆桶壁内形成一个随深度降低而逐渐减小的外侧槽，最终与圆柱壁相切。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，通入圆桶状容器(3)内的通道(4)的弯曲半径被设计成这样，即使得依据离心力，液体表面(4d)至少应接近于垂直，并与旋流的外部液面成一个锐角地汇合。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，通道(4)至少在下部作为管道穿过容器壁。
全文摘要
一种用于调节垂直轴离心泵输送量的装置，其中泵的抽吸口(2a)浸入一个上部敞开的、圆桶状的、对于动轮轴线为同轴的、具有一个与动轮转向相切的液流入口(4)的容器(3)内。圆桶状容器壁(3d)的下部和/或液体入流管(4)被设计成槽或管道，该槽或管道以中心位于容器内部的半径形式形成，使得容器(3)内形成的旋流，或者促进旋转的入流被集束，它们的液面被强烈地压成垂直。
文档编号F04D15/00GK1167880SQ9711077
公开日1997年12月17日 申请日期1997年4月23日 优先权日1996年4月30日
发明者卡尔·斯塔尔 申请人:弗里德克股份有限公司