一种具有双层流道的低振动低流阻循环管道泵

本发明涉及流体机械及工程设备，尤其涉及一种具有双层流道的低振动低流阻循环管道泵。

背景技术：

1、部分船舶的自流式循环系统中，管道循环泵工作时根据航速不同需要运行于泵送工况与自流工况下。在泵送工况时循环泵由电机驱动，叶轮旋转产生扬程推动流体克服管路阻力，旋转的流体及结构本身产生复杂的流致激励与振动响应，泵体的结构与水力设计应注重于降低其工作时的振动噪声；而在自流工况下流体自带的动能可以驱动系统循环，此时叶轮伴随流体被动旋转，成为循环系统的主要循环阻力之一，泵体的设计应注重于降低其自流阻力。因此在设计时，循环管道泵需要满足泵送工况低振动的设计要求的同时尽量降低自流工况的流阻以提高循环系统的安全性、稳定性及循环效率。

2、现有常规循环管道泵常为单流道设计，电机外置通过主轴与叶轮相联接提供旋转动力。该结构中常规的叶片设计很难同时满足低流阻低振动的设计要求，低流阻的叶片设计易降低泵送效率，加剧流体激励，产生振动响应，给系统的有效稳定运行带来负面影响。同时，外置的驱动电机会将振动直接通过流体传递至泵壳，进一步加剧整体结构的振动响应，分别加工装配的过程也将对流道的流动阻力产生不利影响。常规的循环管道泵结构与水力设计缺乏同时减振降噪与降低流阻的有效手段。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提出一种具有双层流道的低振动低流阻循环管道泵，通过双层流道结构解决常规单流道循环泵中自流与振动性能难以兼顾的问题。

2、具体技术方案如下：

3、一种具有双层流道的低振动低流阻循环管道泵，包括依次同轴布置的出口泵壳体、主泵壳体、入口泵壳体，主泵壳体的内部靠近入口泵壳体的一端同轴固连有双流道式复合叶轮体；

4、所述主泵壳体包括：驱动电机、泵轴、内流道导叶体、流道间隔层、外流道导叶体、外层泵壳；所述外层泵壳内部同轴固连有流道间隔层，外层泵壳与流道间隔层之间的空腔为外流道的一部分，流道间隔层内部的空腔为内流道的一部分；所述外流道中固连有若干个外流道导叶体，外流道导叶体的一侧固连在外层泵壳的内壁上，另一侧固连在流道间隔层的外壁上，为低流阻设计；内流道中固连有若干个内流道导叶体，为低流致激励低振动噪声设计；

5、所述驱动电机的输出轴与泵轴固连，泵轴同轴布置于流道间隔层的内部靠近入口泵壳体处，泵轴与双流道式复合叶轮体同轴固连；所述驱动电机运行时带动泵轴转动，进而带动双流道式复合叶轮体转动；

6、所述双流道式复合叶轮体包括同轴依次布置的叶轮体轮毂、内流道叶轮体、内流道轮缘体、外流道叶轮体；所述叶轮体轮毂位于中心，其内部轴心处开设与泵轴相适配的通孔，用于与泵轴同轴固连；所述叶轮体轮毂外周固连有若干个内流道叶轮体，内流道叶轮体的轮缘外周固连有内流道轮缘体，内流道轮缘体的口径大小与流道间隔层的口径大小相同且不互相干涉，使得内流道轮缘体能绕轴自由转动；内流道轮缘体外周同轴固连有若干个外流道叶轮体，内流道叶轮体与外流道叶轮体的叶片在轴向上平行布置，入口泵壳体的内壁作为外流道叶轮体的轮缘；内流道叶轮体为闭式叶轮设计，注重低流致激励低振动噪声设计；外流道叶轮体为开式叶轮设计，注重低流阻设计；叶轮体轮毂与内流道轮缘体之间的空腔为内流道的另一部分，内流道轮缘体与入口泵壳体之间的空腔为外流道的另一部分。

7、进一步地，所述驱动电机同轴固连在内流道导叶体的内部，所述驱动电机包括定子和转子，通过定子实现固连；转子的输出端与泵轴固连为一体。

8、进一步地，所述出口泵壳体与主泵壳体之间、主泵壳体与入口泵壳体之间均通过法兰面螺栓连接。

9、进一步地，所述内流道导叶体、流道间隔层、外流道导叶体与外层泵壳为一体化成型的整体结构。

10、进一步地，所述驱动电机为永磁驱动电机。

11、进一步地，与流动介质相接触的过流部件，包括：所述双流道式复合叶轮体、内流道导叶体、流道间隔层、外流道导叶体、外层泵壳、泵轴，均选用钛合金材料。

12、进一步地，所述外流道导叶体的低流阻设计具体为：注重最低导叶数选择与短叶片、低盘面比叶型设计；

13、所述内流道导叶体的低流致激励低振动噪声设计具体为：注重与叶轮叶片数的最佳匹配，以降低动静干涉区流致激励特性。

14、进一步地，所述内流道叶轮体的闭式叶轮设计具体为：注重多叶片、大包角、特定叶片型线设计以提高出口流动均匀性，降低动静干涉区流致激励；

15、所述外流道叶轮体的开式叶轮设计具体为：注重小盘面比、低出口环量与短叶片长度设计以尽量降低流动阻力。

16、本发明的有益效果是：

17、本发明采用双流道设计，内外流道分别基于泵送工况与自流工况进行针对优化设计，该分离设计可以有效实现不同工况下流道流量的差异性分配，泵送工况下内流道依靠其高做功能力成为流体主要过流流道，自流工况下外流道依靠其低流动阻力成为流体主要过流流道，从而同时满足循环泵泵送工况低振动、自流工况低流阻的设计要求，有效降低该类循环管道泵的设计难度。

技术特征：

1.一种具有双层流道的低振动低流阻循环管道泵，其特征在于，包括依次同轴布置的出口泵壳体、主泵壳体、入口泵壳体，主泵壳体的内部靠近入口泵壳体的一端同轴固连有双流道式复合叶轮体；

2.根据权利要求1所述的具有双层流道的低振动低流阻循环管道泵，其特征在于，所述驱动电机同轴固连在内流道导叶体的内部，所述驱动电机包括定子和转子，通过定子实现固连；转子的输出端与泵轴固连为一体。

3.根据权利要求1所述的具有双层流道的低振动低流阻循环管道泵，其特征在于，所述出口泵壳体与主泵壳体之间、主泵壳体与入口泵壳体之间均通过法兰面螺栓连接。

4.根据权利要求1所述的具有双层流道的低振动低流阻循环管道泵，其特征在于，所述内流道导叶体、流道间隔层、外流道导叶体与外层泵壳为一体化成型的整体结构。

5.根据权利要求1所述的具有双层流道的低振动低流阻循环管道泵，其特征在于，所述驱动电机为永磁驱动电机。

6.根据权利要求1所述的具有双层流道的低振动低流阻循环管道泵，其特征在于，与流动介质相接触的过流部件，包括：所述双流道式复合叶轮体、内流道导叶体、流道间隔层、外流道导叶体、外层泵壳、泵轴，均选用钛合金材料。

7.根据权利要求1所述的具有双层流道的低振动低流阻循环管道泵，其特征在于，所述外流道导叶体的低流阻设计具体为：注重最低导叶数选择与短叶片、低盘面比叶型设计；

8.根据权利要求1所述的具有双层流道的低振动低流阻循环管道泵，其特征在于，所述内流道叶轮体的闭式叶轮设计具体为：注重多叶片、大包角、特定叶片型线设计以提高出口流动均匀性，降低动静干涉区流致激励；

技术总结本发明公开了一种具有双层流道的低振动低流阻循环管道泵，包括依次同轴布置的出口泵壳体、主泵壳体、入口泵壳体；主泵壳体从轴心向外依次同轴布置有低流致激励低振动噪声设计的内流道导叶体、流道间隔层、低流阻设计的外流道导叶体、外层泵壳；驱动电机内置于主泵壳体内，与泵轴固连；双流道式复合叶轮体从轴心向外依次同轴布置有与泵轴固连的叶轮体轮毂、低流致激励低振动噪声设计的内流道叶轮体、内流道轮缘体、低流阻设计的外流道叶轮体；入口泵壳体的内壁作为外流道叶轮体的轮缘；本发明能同时满足循环泵泵送工况低振动、自流工况低流阻的设计要求，实现了低振动与低流阻叶片设计的分离，有效降低了该类循环管道泵的设计难度。技术研发人员：吴大转,卢尚翔,王苇,孔夏明,陈聪,黄滨,武鹏受保护的技术使用者：浙江大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26