專利名稱：防止泵進口處的水下旋渦的裝置的制作方法
在許多專利申請案中，離心式泵從亦稱為泵的水槽的進水腔處抽吸要被泵入一垂直配量的進水管內(nèi)的流體(見KSB-Kreisel-pumpenlexikon，1989，88-89頁)。更具體地說，這樣一個進水腔是用于改善離心式泵的進水條件的，采用它的目的是要產(chǎn)生一股盡量均勻的無旋渦的供給泵的水流。在采用推進器或半軸流式葉輪的極高速度的泵的情況下，這是特別重要的，因為它們對供水流中的不均度直接產(chǎn)生反作用。
這種管式泵進水管前端通常裝有一進水管接頭，它也稱吸水罩。由于此種進水管接頭，在流入液體的速度分布上的不均勻性被消除了。
此外，經(jīng)常采用控制或阻止旋渦的各種措施，它們用于防止吸入空氣，并限制水流向泵進水管方向旋轉(參看DVWK-Schriften“Wirbelbildung an Einlaufbauwerken-Luft-und Dralleintrag”1983，48至49頁，作者Tost knaus教授)。在這方面要考慮的是，旋渦的型式，產(chǎn)生的原因和地點是不同的。因此，需要以不同的方式來防止旋渦。在所引用的對比文件，防止旋渦最重要的方法據(jù)說是減少環(huán)流。
推薦了配置于泵進水管下邊的隔壁、錐形或十字錯結構，作為旨在減少旋轉的裝置。
在用以防止具有一垂直軸的泵內(nèi)形成旋渦的已知裝置中(見日本專利刊物61155699A)，推薦一L形隔壁，它開始于沿泵進水管下邊延伸的部分，消失于配置在進水腔后壁上的部分，遠伸至降低到水平面內(nèi)的進水腔的頂壁。為了避免抽吸空氣的表面旋渦，還設置了固定于頂壁下邊的防旋渦檔板。
隔板、薄金屬導板和板件或防旋渦檔板和桿件均不能防止某種旋渦，它起源于表面、底面和限定進水腔的壁，被稱作基本或水下旋渦。該旋渦的一端受底面或相應的壁面的約束，在某一區(qū)間內(nèi)往反移動，而另一端延伸至泵內(nèi)。由于在水下旋渦中心的旋轉速度是極高的，在這里靜壓將低于該液體的蒸汽壓力，結果旋渦將呈現(xiàn)蒸汽增壓管的形式。然而，因為這種結構是極不穩(wěn)定，并且由于靜壓的增大，它會導致一種突然的壓破狀的消失，像產(chǎn)生空穴的蒸汽泡那樣，而遠伸至離心式泵葉輪的水下旋渦將會引起振動和機械損壞。
為了避免水下旋渦，迄今主要采用進水管錐體。上述對比文件“KSB-KreiselpumpenlexiKon”和“DVWK-Schriften”公開了這種進水管錐體，它是永久安裝在進水管咀上游的進水腔底面上的導流裝置。
防止水下旋渦的另一已知措施是在靠近泵進水腔的進水腔表面上，設有金屬涂層或一個特殊形狀的表面，通過它，至此是平滑的表面頻繁地被中斷。
這種抑制水下旋渦的措施是十分成功的，但他們比較復雜。
本發(fā)明的目的是要將防止水下旋渦的措施減少到最低限度。這是通過這樣一個裝置來實現(xiàn)的，它包括一條配置于進水腔底面上的并沿泵進水管的中心軸線延伸的具有任何所希望的橫截面的凸脊，凸脊的高度和寬度以及自泵進水管的延伸中心線伸展的范圍(X1和X2)具有下列相對于泵進水管直徑(D)的數(shù)值0.55＜h/D＜0.290.045＜b/D＜0.390.45＜X1/D＜∞
0.45＜X2/D＜∞作為相對值給出的直徑(D)并非是進水管接頭的直徑，然是配置于進水管接頭上方的管式泵進水管的直徑。
本發(fā)明基于下列發(fā)現(xiàn)水下旋渦通常在跟地球大氣中的龍卷風同樣的條件下產(chǎn)生的。在地面上，多少存在著隨機產(chǎn)生的在鄰區(qū)內(nèi)以不同速度流動的流體的剪切。由于這種潛能可能發(fā)展，它使該流體平行轉向地面。若在這種現(xiàn)象的鄰近中，有一個起空氣動力學常識中空穴的點，流體進入該點便流動或相應加速，則原先的輕微轉動此時便形成一股龍卷風。在泵進水腔的情況下，這種空穴便是泵進水管的進水增壓管。因此，為防止產(chǎn)生旋渦，底面上和相應壁上的流動須被破壞到這種程度，使局部旋轉運動不能建立起來。這又須僅僅發(fā)生在空氣動力學空穴附近區(qū)域內(nèi)。因此，不是底面或壁面的整個表面，而僅僅是引起水下旋渦的區(qū)域，設有一凸脊，其尺寸已在上面給出。
在本發(fā)明的另一實施例中限定了配置在進水腔及壁上的凸脊的另一結構，其高度和寬度處于適用于底面上凸脊的極限范圍內(nèi)。在又一實施例中，底面凸脊和壁面凸脊可組合成單個L形凸脊。
在大多數(shù)的專利申請中，配置在進水腔底面上的凸脊的最適合的結構是，如在再一實施例中所限定的，沿主流方向延伸的一種。然而，該凸脊也可以如另一實施例中所限定的，其延伸方向和主流成一角度。此外，該凸脊無須構成一完全的直線，按又一實施例所限定的，其結構可不同于直線結構。尤其是，這可以是按再一實施例所限定的，該凸脊包括兩個彼此以一夾角配置的腿，或按另一實施例所限定的，它沿一曲線形狀延伸。在再一實施例中所限定的該凸脊的橫截面可沿其延伸范圍變化。
現(xiàn)在參照各實施例，詳細敘述本發(fā)明。


圖1至3，用3個視圖表示一個設有本發(fā)明進水裝置的進水腔；
圖4表示設在進水腔的底面或后壁上的凸脊的各種可能的橫截面形式；圖5和5表示進水腔的平面圖，底面上設有凸脊，它們并不沿主流方向延伸；圖7表示本發(fā)明裝置的另一結構，在進水腔的底面和壁上設有凸脊。
在圖1至3中描繪的進水腔1是相應在兩側壁2和一后壁3之間構成的。泵進水管4的垂直配置的吸水管延伸到進水腔1內(nèi)。在具有直徑D的泵進水管4的下端，設有一進水管接頭5。
在進水腔1的底面6，有一凸脊7，它跟底面6制成一體，或者可以是一個固定于底面上的單獨部件。該脊7的橫截面形式是不重要的。表示圖2細節(jié)X的圖4在這里僅僅表示某些可能的形式。然而，重要的是所有的橫截面應處于高度h和寬度b的預定極限內(nèi)，以便發(fā)揮它們的防止水下旋渦的作用。相對于泵進水管直徑D的數(shù)值如下0.055＜h/D＜0.290.045＜b/D＜0.39關于橫截面、高座h和寬度b的情況，同樣適用于設置于后壁3上的凸脊8，如圖7所示。在個別中請案中，其中同樣預料水下旋渦在后壁上發(fā)生，除了凸脊7外，還設有這種凸脊8。該凸脊8處于中心軸線9上，它偏置于泵進水管4的主流方向(在附圖中分別用箭頭表示)。凸脊8的長度y至少等于進水腔1的底面6和泵進水管4的進水口(在本案中，它由進水管接頭5構成)之間的距離H。
下列數(shù)據(jù)適用于處于底面6上的凸脊7的延伸范圍X1和X2，它們沿中心軸線9的兩個延伸方向測量0.45＜X1/D＜∞0.45＜X2/D＜∞
在圖1至圖3所示的優(yōu)先實施例中，凸脊7沿一條順著主流的直線延伸。在圖5和6中所示的凸脊10和11具有不同的形狀，然而仍然產(chǎn)生所希望的效果抑制在底面附近產(chǎn)生的水下旋渦。
除了這幾種可能的形式和結構外，諸如跟主流成α角的直脊10、具有彼此成β角的兩腿的凸脊11外，還有許多其它可能的變型。這樣，該凸脊可沿某一圓弧或曲折線延伸，其高度、寬度和其橫截面形式可沿其長度變化。唯一主要的是該延伸的中心軸線9穿過該凸脊。
本發(fā)明的凸脊狀裝置不要跟開初提到的薄金屬導向板或隔壁混淆，雖然，它們也配置于泵進水管的下面，并順著主流的方向，但僅僅導致泵吸入流普遍均勻的輸出。事實上，該隔壁將主流分為兩個區(qū)，其中，適于產(chǎn)生水下旋渦的邊界條件再次出現(xiàn)。正如一些試驗所表明的，這種薄金屬導板或隔壁構成它們自身的壁區(qū)，在該壁區(qū)，水下旋渦可再次產(chǎn)生。
按照本發(fā)明，即使凸脊7、8、10和11僅具有上述最小的高度，它們也能對底面或壁附近出現(xiàn)的水流施加系統(tǒng)的作用，從而在可能形成的位置上防止了旋渦的形成。在這方面，經(jīng)常出現(xiàn)在進水腔內(nèi)的砂子沉積于底面的問題并不能導致凸脊7、10和12的功能減損，因為它們處在高流速位置上，在那里，即使在最不利的情況下，僅有少量砂子沉積。
權利要求
1.一種用于防止在離心式泵進水腔(1)的底面和后壁(3)上出現(xiàn)的水下旋渦的裝置，包括一條配置于進水腔(1)的底面(6)上的并沿泵進水管(4)的中心軸線(9)延伸的具有任何所希望的橫截面的凸脊(7)，凸脊的高度(h)和寬度(b)以及自泵進水管(4)的延伸中心或(9)伸展的范圍(X1和X2)具有下列跟泵進水管(4)的直徑(D)相關的數(shù)值a)0.55＜h/D＜0.29b)0.045＜b/D＜0.39C)0.45＜X1/D＜∞d)0.45＜X2/D＜∞
2.按照權利要求1所述的裝置，其特征在于包括一條配置于進水腔(1)后壁(3)上的并沿中心軸(9)的方向延伸的偏置于泵進水管(4)主流方向的具有任何所希望的橫截面的凸脊(8)，凸脊的高度(h)和寬度(b)處在適用于配置在底面(6)上的凸脊(7)的極限值范圍內(nèi)，而長度(y)大致等于進水腔(1)的底面(6)和泵進水管(4)進水口(5)之間的距離(H)。
3.按權利要求1和2所述的裝置，其特征在于包括一條沿底面(6)和壁(3)延伸的L形凸脊。
4.按權利要求1所述的裝置，其特征在于包括一條沿主流方向延伸的凸脊。
5.按權利要求1所述的裝置，其特征在于包括一條配置于進水腔(1)底面(6)上的并跟主流成角度(α)延伸的凸脊。
6.按權利要求1所述的裝置，其特征在于包括一條配置于進水腔(1)底面(6)上的凸脊，該凸脊具有非直線的形式。
7.按權利要求6所述的裝置，其特征在于凸脊(11)具有兩條腿，彼此之間的夾角為β，β角處于90°和270°之間。
8.按權利要求6所述的裝置，其特征在于其凸脊沿一曲線延伸。
9.按權利要求1或2所述的裝置，其特征在于包括一條其橫截面隨其長度變化的凸脊。
全文摘要
本發(fā)明的主題是防止在離心式泵進水腔(1)的底面(6)和后壁(3)上產(chǎn)生旋渦的簡化裝置，該裝置具有一條任何所希望的橫截面的沿進水腔(1)的底面(6)延伸并經(jīng)過泵進水管(4)的延伸中心線的凸脊(7)。該橫截面的高度(h)和寬度(b)及其在泵進水管(4)的延伸中心軸線(9)各側的部分(X
文檔編號F04D29/66GK1131453SQ94193425
公開日1996年9月18日 申請日期1994年11月10日 優(yōu)先權日1993年11月30日
發(fā)明者S·布羅德森, G·費弗-米勒, R·科普 申請人:Ksb股份公司