本發(fā)明涉及一種設(shè)有對(duì)稱回流孔的外混式自吸離心泵。

背景技術(shù)：

外混式自吸泵屬于離心泵的一種，因其良好的自吸性能和工作穩(wěn)定性，廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)排灌、市政排污、石化冶金和食品化工等領(lǐng)域。與普通離心泵相比，自吸泵泵體上有回流孔結(jié)構(gòu)?；亓骺卓梢员ＷC自吸泵啟動(dòng)時(shí)，將液體回流引入蝸殼，使氣液得到充分混合，葉輪做功將氣液混合排出蝸殼進(jìn)入氣液分離室，氣體沿出口管排出，比重較大的液體則下沉到分離室底部，經(jīng)回流孔再次回到蝸殼，與氣體混合，如此循環(huán)直到排盡吸入管道內(nèi)的氣體，從而實(shí)現(xiàn)自吸。

但是，當(dāng)自吸泵正常工作以后，泵體上回流孔的回流作用嚴(yán)重影響蝸殼內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，在回流孔的回流與葉輪-蝸殼動(dòng)靜干涉的綜合作用下，蝸殼內(nèi)的流動(dòng)更為復(fù)雜。經(jīng)回流孔回流到蝸殼內(nèi)的液體打亂了蝸殼內(nèi)均勻?qū)ΨQ流動(dòng)結(jié)構(gòu)，使蝸殼斷面內(nèi)產(chǎn)生隨時(shí)間周期變化的單側(cè)旋渦流動(dòng)結(jié)構(gòu)，此流動(dòng)狀態(tài)不僅造成蝸殼內(nèi)水力損失增大，還會(huì)誘發(fā)嚴(yán)重的壓力脈動(dòng)，引發(fā)機(jī)組振動(dòng)和噪聲。并且由于其單側(cè)回流對(duì)葉輪的沖擊，葉輪軸向力會(huì)顯著增大，嚴(yán)重降低軸承的使用壽命，同時(shí)使葉輪發(fā)生軸向竄動(dòng)，很有可能造成葉輪口環(huán)磨損。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決以上技術(shù)缺陷，本發(fā)明提出一種設(shè)有對(duì)稱回流孔的外混式自吸離心泵泵體結(jié)構(gòu)，使蝸殼兩側(cè)回流，且回流量相同，其作用在于改善蝸殼內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，使蝸殼內(nèi)產(chǎn)生相對(duì)穩(wěn)定的對(duì)稱于葉輪中截面的流動(dòng)結(jié)構(gòu)，從而降低水力損失，減小壓力脈動(dòng)，并且對(duì)稱回流引起的葉輪軸向力可相互抵消，大大提高了自吸泵運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和可靠性。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種設(shè)有對(duì)稱回流孔的外混式自吸離心泵，其特征在于：豎直設(shè)置的離心泵包括左側(cè)的泵體和右側(cè)的泵蓋，泵體設(shè)置在水平的泵支架上，泵體上設(shè)有進(jìn)水的吸水室和排水的泵出口，泵體內(nèi)設(shè)有葉輪、蝸殼和氣液分離室，且葉輪設(shè)置在蝸殼內(nèi)；泵軸貫穿泵蓋，泵軸的左端延伸至蝸殼內(nèi)，葉輪固定在泵軸的左端上，泵軸的右端與電機(jī)的輸出軸相連；吸水室與葉輪的入口相連通，葉輪的出口與蝸殼入口相連通，蝸殼的出口與氣液分離室相連通，氣液分離室通過泵出口向外排液；

所述蝸殼上開有第一回流孔和第二回流孔，第一回流孔和第二回流孔分別位于葉輪中截面對(duì)稱的兩側(cè)；蝸殼內(nèi)腔通過第一回流孔與氣液分離室的右側(cè)連通，蝸殼內(nèi)腔依次通過第二回流孔、泵蓋通孔、導(dǎo)流管、排水孔與氣液分離室的左側(cè)連通，泵蓋通孔開設(shè)在泵蓋上，排水孔開設(shè)在氣液分離室上；第一回流孔的右端開口與蝸殼內(nèi)腔相連，第二回流孔的左端開口與蝸殼內(nèi)腔相連，且第一回流孔的右端開口與葉輪中截面之間的距離和第二回流孔的左端開口與葉輪中截面之間的距離相等；所述的葉輪中截面指的是葉輪沿軸向的中心處所在的橫截面；第一回流孔的橫截面和第二回流孔的橫截面的形狀均為橢圓形；

以第一回流孔的右端開口所在的橫截面的圓心為第一圓心，以第二回流孔的左端開口所在的橫截面的圓心為第二圓心，定義第一圓心和第二圓心的連線為回流孔位置線，則回流孔位置線的中點(diǎn)位于葉輪中截面所在的平面上，定義所述中點(diǎn)所在的葉輪中截面的徑向?yàn)槲恢脧较?，則第一回流孔橫截面的短軸所在方向和第二回流孔橫截面的短軸所在方向均與所述位置徑向相平行；

第一回流孔橫截面的短軸的長度是長軸長度的40％～60％，第二回流孔的橫截面的短軸的長度是長軸長度的40％～60％；

第二回流孔的橫截面的面積小于第一回流孔的橫截面的面積。

進(jìn)一步，第一回流孔的橫截面面積第二回流孔的橫截面的面積式中n為泵的額定轉(zhuǎn)速，單位為r/min；D₂為葉輪4外徑，單位為m；Q_d為泵的流量，單位為m³/h；d為導(dǎo)流管的直徑，單位為m，d＝1.2d_k1，d_k1為第一回流孔9的當(dāng)量直徑；L為導(dǎo)流管10的長度，單位為m；δ為第二回流孔8的軸向長度，單位為m；θ為隔舌沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向到回流孔中心的弧度，取值范圍3.3～3.8rad；λ為導(dǎo)流管的沿程阻力系數(shù)。

進(jìn)一步，所述吸水室沿豎直方向呈S形，吸水室的入口通過吸入管道與外界水源連通，吸水室的出口與葉輪的入口連通，吸水室入口處橫截面的中軸線高于蝸殼的出口。

進(jìn)一步，第一回流孔、第二回流孔、泵蓋通孔和排水孔的橫截面的圓心在同一水平線上，以忽略位能的影響。

進(jìn)一步，所述泵出口的中軸線與蝸殼出口的中軸線相重合。

進(jìn)一步，隔舌與回流孔位置線沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向的夾角θ為3.3～3.8rad。

本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明兩側(cè)對(duì)稱回流，改變了蝸殼內(nèi)隨時(shí)間周期變化的非對(duì)稱流動(dòng)結(jié)構(gòu)，兩側(cè)對(duì)稱回流使蝸殼內(nèi)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)趨于對(duì)稱，極大程度的改善蝸殼內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)，尤其減少了蝸殼內(nèi)的旋渦流動(dòng)結(jié)構(gòu)，降低水力損失。

2.本發(fā)明兩側(cè)對(duì)稱回流，使蝸殼內(nèi)的壓力分布更加均勻，同時(shí)改善了蝸殼斷面內(nèi)的隨時(shí)間周期變化的非對(duì)稱二次流，可降低壓力脈動(dòng)，提高泵運(yùn)行穩(wěn)定性。

3.本發(fā)明兩側(cè)對(duì)稱回流，沖擊葉輪所造成的葉輪軸向力可相互抵消，與現(xiàn)有技術(shù)的葉輪軸向力相比大大降低，可減小對(duì)軸承和機(jī)械密封的影響，增加其使用壽命，同時(shí)避免葉輪軸向竄動(dòng)所帶來的危害。

4本發(fā)明采用導(dǎo)流管的方式引流，使用方便，成本低廉，在達(dá)到對(duì)稱回流目的的同時(shí)并沒有增加泵體結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，不會(huì)增加其鑄造難度。

5.本發(fā)明通過吸水室進(jìn)口與蝸殼出口保證一定高度差的方式，省去進(jìn)口單向閥的安裝，既降低了成本，又可提高泵的外特性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的剖視圖。

圖2為圖1中B處結(jié)構(gòu)放大示意圖。

圖3為圖1中C處結(jié)構(gòu)放大示意圖。

圖4為第一回流孔位置形狀示意圖。

圖5為本發(fā)明的等軸側(cè)視圖。

圖6a為現(xiàn)有技術(shù)的外混式自吸離心泵在回流孔處蝸殼斷面流線圖；

圖6b為本發(fā)明在第一回流孔和第二回流孔處蝸殼的斷面流線圖。

圖7為現(xiàn)有技術(shù)的外混式自吸離心泵和本發(fā)明在回流孔處蝸殼內(nèi)壓力脈動(dòng)時(shí)域?qū)Ρ葓D，圖中的縱軸Cp為壓力脈動(dòng)的無量綱量。

圖8為現(xiàn)有技術(shù)的外混式自吸離心泵和本發(fā)明在回流孔處蝸殼內(nèi)壓力脈動(dòng)頻域?qū)Ρ葓D，圖中的縱軸Cp為壓力脈動(dòng)的無量綱量。

圖9為現(xiàn)有技術(shù)的外混式自吸離心泵和本發(fā)明的葉輪軸向力對(duì)比圖。

圖中：1-泵體，2-吸水室，3-蝸殼，4-葉輪，5-平鍵，6-葉輪螺母，7-氣液分離室(儲(chǔ)液室)，8-第二回流孔二，9-第一回流孔，10-導(dǎo)流管，11-泵支架，12-排氣孔，13-泵出口，14-蝸殼出口，15-泵蓋，16-第一螺栓，18-第二螺栓，21-第三螺栓，19-前軸承壓蓋，20-后軸承壓蓋，22-泵軸，23-后排軸承，24、25-前排軸承，26-橡膠圈，27-機(jī)械密封，28-泵蓋通孔，29-連接頭，30-緊固螺母，31-墊圈，32-隔舌。

具體實(shí)施方式

如圖所示，一種設(shè)有對(duì)稱回流孔的外混式自吸離心泵，豎直設(shè)置的離心泵包括左側(cè)的泵體1和右側(cè)的泵蓋15，泵體1設(shè)置在水平的泵支架11上，泵體1上設(shè)有進(jìn)水的吸水室2和排水的泵出口13，泵體1內(nèi)設(shè)有葉輪4、蝸殼3和氣液分離室7，且葉輪4設(shè)置在蝸殼3內(nèi)；泵軸22貫穿泵蓋15，泵軸22的左端延伸至蝸殼3內(nèi)，葉輪4固定在泵軸22的左端上，泵軸22的右端與電機(jī)的輸出軸相連；吸水室2與葉輪4的入口相連通，葉輪4的出口與蝸殼3入口相連通，蝸殼3的出口與氣液分離室7相連通，氣液分離室7通過泵出口13向外排液；

所述蝸殼3上開有第一回流孔9和第二回流孔8，第一回流孔9和第二回流孔8分別位于葉輪中截面對(duì)稱的兩側(cè)；蝸殼3內(nèi)腔通過第一回流孔9與氣液分離室7的右側(cè)連通，蝸殼3內(nèi)腔依次通過第二回流孔8、泵蓋通孔28、導(dǎo)流管10、排水孔與氣液分離室7的左側(cè)連通，泵蓋通孔28開設(shè)在泵蓋15上，排水孔開設(shè)在氣液分離室7上；第一回流孔9的右端開口與蝸殼3內(nèi)腔相連，第二回流孔8的左端開口與蝸殼3內(nèi)腔相連，且第一回流孔9的右端開口與葉輪中截面之間的距離和第二回流孔8的左端開口與葉輪中截面之間的距離相等；所述的葉輪中截面指的是葉輪3沿軸向的中心處所在的橫截面；第一回流孔9的橫截面和第二回流孔8的橫截面的形狀均為橢圓形。

以第一回流孔9的右端開口所在的橫截面的圓心為第一圓心，以第二回流孔8的左端開口所在的橫截面的圓心為第二圓心，定義第一圓心和第二圓心的連線為回流孔位置線，則回流孔位置線的中點(diǎn)位于葉輪中截面所在的平面上，定義所述中點(diǎn)所在的葉輪中截面的徑向?yàn)槲恢脧较?，則第一回流孔9橫截面的短軸所在方向和第二回流孔8橫截面的短軸所在方向均與所述位置徑向相平行。

第一回流孔9橫截面的短軸所在方向和第二回流孔8橫截面的短軸與位置徑向相平行，可以減小第一回流孔9和二回流孔8開孔對(duì)蝸殼3帶來的應(yīng)力集中，也可減小回流對(duì)蝸殼3內(nèi)主流的影響。由于導(dǎo)流管10在引流過程中存在一定的能量損失，為保證第一回流孔9和第二回流孔8的回流量相同，第二回流孔的橫截面的面積要略小于第一回流孔的橫截面的面積，且當(dāng)?shù)谝换亓骺?的橫截面面積第二回流孔的橫截面的面積時(shí)能保證第一回流孔9和第二回流孔8的回流量完全相同，式中n為泵的額定轉(zhuǎn)速，單位為r/min；D₂為葉輪外徑，單位為m；Q_d為泵的流量，單位為m³/h；d為導(dǎo)流管的直徑，單位為m；d＝1.2d_k1，d_k1為第一回流孔9的當(dāng)量直徑；L為導(dǎo)流管10的長度，單位為m；δ為第二回流孔8的軸向長度，單位為m；θ為隔舌沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向到回流孔中心的弧度，取值范圍在3.3～3.8rad之間；λ為導(dǎo)流管沿程阻力系數(shù)。

本發(fā)明兩側(cè)對(duì)稱設(shè)置第一回流孔和第二回流孔，改變了蝸殼內(nèi)隨時(shí)間周期變化的非對(duì)稱流動(dòng)結(jié)構(gòu)，兩側(cè)對(duì)稱回流使蝸殼內(nèi)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)趨于對(duì)稱，極大程度的改善蝸殼內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)，尤其減少了蝸殼內(nèi)的旋渦流動(dòng)結(jié)構(gòu)，降低水力損失。尤其是當(dāng)兩側(cè)對(duì)稱回流量相等時(shí)，對(duì)稱回流效果更加明顯。

但由于水流在導(dǎo)流管10內(nèi)會(huì)存在能量損失，第二回流孔8的橫截面積A_k2并不能直接等于第一回流孔9的橫截面積A_k1，且第二回流孔8的橫截面的面積小于第一回流孔9的橫截面的面積。

若要求得A_k2，首先要算出導(dǎo)流管10導(dǎo)致的能量損失，以通過能量守恒及質(zhì)量守恒定律求取A_k2和A_k1。定義靠近第一回流孔9和第二回流孔8處的液壓為側(cè)壓力，定義靠近第一回流孔9或第二回流孔8處的液體平均流速為側(cè)速度，則氣液分離室7內(nèi)側(cè)壓力為P₁，液分離室7內(nèi)側(cè)速度為v₁；蝸殼3內(nèi)側(cè)壓力為P_v，蝸殼3內(nèi)側(cè)速度為v_v；第一回流孔9內(nèi)液體平均流速為v_k1。首先對(duì)第一回流孔9兩側(cè)列伯努利方程如下：

其中，ξ₁是第一回流孔9的阻力系數(shù)，ρ為液體的密度，g＝9.8N/kg。

根據(jù)第一回流孔9的橫截面積A_k1及其形狀確定導(dǎo)流管10直徑d，取d＝1.2d_k1，d_k1為第一回流孔9的當(dāng)量直徑，導(dǎo)流管長度L根據(jù)泵體的尺寸確定。設(shè)導(dǎo)流管10內(nèi)液體平均流速為v，第二回流孔8內(nèi)液體平均流速為v_k2，第二回流孔8的當(dāng)量直徑d_k2。定義導(dǎo)流管10與泵蓋通孔28相連的一端為導(dǎo)流管進(jìn)口，定義第二回流孔8與泵蓋通孔28相連的一端為第二回流孔出口，對(duì)導(dǎo)流管10進(jìn)口和第二回流孔出口列伯努利方程：

其中，ξ₂為導(dǎo)流管出口與泵蓋通孔28連接處的阻力系數(shù)；ξ₃為第二回流孔8出口阻力系數(shù)；λ為導(dǎo)流管沿程阻力系數(shù)；由于此時(shí)d_k2未知，解方程(2)相當(dāng)復(fù)雜，考慮到d_k2與d尺寸相近，故近似地取d_k2＝d。

設(shè)第一回流孔9和第二回流孔8的回流量相等，由質(zhì)量守恒有：

v_k1·A_k1＝v_k2·A_k2 (3)

由第一回流孔9處流速v_k1、導(dǎo)流管10直徑d和導(dǎo)流管10內(nèi)液體粘性系數(shù)計(jì)算出雷諾數(shù)，再根據(jù)雷諾數(shù)大小查閱莫迪圖可以得到導(dǎo)流管10內(nèi)沿程阻力系數(shù)λ，查詢流體手冊(cè)中的局部阻力系數(shù)表得到:ξ₁＝0.06，ξ₂＝0.07，ξ₃＝1，將公式(1)(2)代入公式(3)后，根據(jù)壓力從隔舌到回流孔處的線性增長規(guī)律，再將ξ₁＝0.06，ξ₂＝0.07，ξ₃＝1帶入解得：

現(xiàn)有技術(shù)(參見文獻(xiàn)：儀群.外混式自吸泵回流孔面積的預(yù)算及參數(shù)的確定.《排灌機(jī)械工程學(xué)報(bào)》,1992，第1期，1～5頁)中公開的回流孔計(jì)算公式為：

A_k＝(0.95～2.54)(n/Q)^2/3 (4)

但是公式(4)僅適用于計(jì)算設(shè)置單一回流孔的情況，且0.95～2.54的取值范圍相差也較大，并且未考慮幾何參數(shù)D2的影響。本發(fā)明設(shè)有第一回流孔9和第二回流孔8兩個(gè)回流孔，公式(4)并不適用。

因此，需要在公式(4)的基礎(chǔ)上對(duì)該公式進(jìn)行修正，調(diào)整相關(guān)系數(shù)，得出可以準(zhǔn)確計(jì)算第一回流孔9的橫截面積的公式。其中，第一回流孔面積大小A_k1主要與參數(shù)D₂、Q_d和n相關(guān)，經(jīng)過量綱分析以及各個(gè)參數(shù)影響權(quán)重計(jì)算可知，A_k1主要與參數(shù)D₂、Q_d和n相關(guān)，經(jīng)過量綱分析以及各個(gè)參數(shù)影響權(quán)重計(jì)算，A_k1與n^-0.62、成正比，當(dāng)?shù)谝换亓骺?的橫截面積時(shí)，第一回流孔9在保證本發(fā)明工作時(shí)的流量和效率前提下，還能滿足自吸性能和自吸高度。

第一回流孔9橫截面的短軸的長度是長軸長度的40％～60％，第二回流孔8的橫截面的短軸的長度是長軸長度的40％～60％。以此控制短軸的長度范圍，若第一回流孔9和第二回流孔8均沿其橫截面短軸方向尺寸過大，會(huì)使第一回流孔9和第二回流孔8處蝸殼橫截面內(nèi)較大區(qū)域受到影響，增大水力損失。

隔舌與回流孔位置線沿葉輪旋轉(zhuǎn)方向的夾角θ為3.3～3.8rad，根據(jù)本領(lǐng)域?qū)W者多年實(shí)踐研究，回流孔位置線在此范圍內(nèi)時(shí)泵的自吸性能最好。

所述吸水室2沿豎直方向呈S形，吸水室2的入口通過吸入管道與外界水源連通，吸水室2的出口與葉輪4的入口連通，吸水室2入口處橫截面的中軸線高于蝸殼14的出口。

第一回流孔9、第二回流孔8、泵蓋通孔28和排水孔的橫截面的圓心在同一水平線上，以忽略位能的影響。

所述泵出口13的中軸線與蝸殼14出口的中軸線相重合，以保證液體順利由泵出口13流出泵外，減小水力損失。

本發(fā)明運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)流管10的作用是給第二回流孔8引流，改善蝸殼內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)；停泵以后需要排水或拆裝檢修時(shí)，卸下導(dǎo)流管10與泵蓋15的連接，即可排液。

泵蓋15不僅僅起到了傳統(tǒng)泵蓋的密封作用，其上設(shè)置的泵蓋通孔28可聯(lián)通導(dǎo)流管與第二回流孔8。在制作時(shí)要為泵蓋通孔28預(yù)留第一凸臺(tái)，同樣所述泵體1與泵蓋15配合處要預(yù)留第二凸臺(tái)，第二回流孔8在第二凸臺(tái)處打通。

所述軸承體17與泵蓋15固連，軸承體17與泵蓋15配合的定位尺寸不能過大，要給泵蓋通孔28預(yù)留空間余量。

所述泵體1與泵蓋15通過第一螺栓16相連，泵蓋15和軸承體17通過第二螺栓18相連；葉輪4設(shè)在蝸殼3內(nèi)，所述葉輪4通過平鍵5和葉輪螺母6固連在泵軸22的左端；所述機(jī)械密封27設(shè)在葉輪4與泵蓋15之間，所述機(jī)械密封27固連在泵軸22上；所述軸承體17內(nèi)設(shè)有前排軸承24、25和后排軸承23，所述前排軸承24、25和后排軸承23分別固定在泵軸22軸肩兩側(cè)；所述前軸承壓蓋19和后軸承壓蓋20通過第三螺栓21固定在軸承體17上，泵軸22上穿插有葉輪4、機(jī)械密封27、泵蓋15、前軸承壓蓋19、后軸承壓蓋20、前排軸承23、24和后排軸承25，所述泵軸22右端通過聯(lián)軸器與電機(jī)相連。所述吸水室2的進(jìn)口不用安裝單向閥，吸水室入口處橫截面的中軸線比蝸殼出口14高出20mm～30mm，目的在于在不安裝單向閥的情況下，停泵時(shí)氣液分離室7內(nèi)可以儲(chǔ)有足夠高的液位，再次啟動(dòng)本發(fā)明時(shí)也可順利達(dá)到自吸要求，避免單向閥的損失，提高泵的性能。

所述導(dǎo)流管10選用防暴連接管，其強(qiáng)度大且可彎折的特性方便操作，導(dǎo)流管10的左端與泵體1上的排水孔相連，導(dǎo)流管10的右端與泵蓋15上的泵蓋通孔28相連，導(dǎo)流管10與排水孔、導(dǎo)流管10與泵蓋通孔28連接的方式相同，以導(dǎo)流管10與排水孔連接為例，連接方式為：導(dǎo)流管10通過接頭29與排水孔相連，接頭29為雙外絲接頭，接頭29右端與泵體1以螺紋M22×1.5配合，并對(duì)接頭29內(nèi)圓出口處進(jìn)行倒角，以減小水力損失；接頭29的左端與導(dǎo)流管10的緊固螺母30以螺紋M24×1.5配合，且接口處加墊圈31防止泄露，緊固螺母30與接頭29擰緊即可將導(dǎo)流管10與接頭29壓緊，如圖3所示。

由于吸水室2的入口與蝸殼出口14保證了一定的高度差，每次停機(jī)時(shí)液體倒流不充分，泵體1內(nèi)可以儲(chǔ)存足夠量的液體，供下次啟動(dòng)使用。初次啟動(dòng)前，需向泵體1內(nèi)注入足夠量的液體，起動(dòng)電機(jī)，通過泵軸22帶動(dòng)葉輪4旋轉(zhuǎn)，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪4對(duì)其內(nèi)部液體做功，液體受離心力沿葉輪4出口流入蝸殼3，并且與氣體混合形成泡沫帶狀氣液混合物，氣液混合物經(jīng)蝸殼3擴(kuò)散段減速增壓并排出到氣液分離室7。此時(shí)，由于空間突然增大，流速驟降，相對(duì)密度小的氣體從水中逸出沿泵出口13排出泵外，而相對(duì)密度較大的液體受重力作用落到氣液分離室7底部，經(jīng)對(duì)稱設(shè)置的第一回流孔9和第二回流孔8回流到蝸殼3內(nèi)，再次與氣體混合。隨著上述過程周而復(fù)始的循環(huán)，越來越多的氣體排出，吸水室2內(nèi)的真空度不斷增大，被輸送液體將不斷沿與吸水室2相連的吸入管上升，最終吸入管內(nèi)氣體被排凈，本發(fā)明完成自吸過程。

在本發(fā)明完成啟動(dòng)后，正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，本發(fā)明對(duì)稱設(shè)置的第一回流孔9和第二回流孔8就體現(xiàn)出其有益效果。在本發(fā)明正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，氣液分離室7內(nèi)的壓力高于蝸殼3內(nèi)的壓力，故此時(shí)仍然存在回流，由于第一回流孔9和第二回流孔8對(duì)稱設(shè)置在葉輪中截面的兩側(cè)，且第一回流孔9和第二回流孔8的流量基本相同，使得蝸殼3內(nèi)的流動(dòng)結(jié)構(gòu)是對(duì)稱于葉輪4中截面的，流動(dòng)相對(duì)穩(wěn)定，可消除或減小蝸殼3斷面內(nèi)的二次流現(xiàn)象，故可以減小水力損失、降低壓力脈動(dòng)。本發(fā)明的對(duì)稱回流液體，沖擊葉輪4所造成的葉輪軸向力可相互抵消，與現(xiàn)有技術(shù)的葉輪軸向力相比大大降低，可增加軸承使用壽命，同時(shí)避免葉輪軸向竄動(dòng)所帶來的危害。

第一回流孔9和第二回流孔8的橫截面均為橢圓形的優(yōu)點(diǎn)在于：輪廓線為光滑過渡的曲線，液體流經(jīng)第一回流孔9和第二回流孔8時(shí)其邊界層流動(dòng)均勻過渡，流動(dòng)穩(wěn)定水力損失小。方便第一回流孔9和第二回流孔8形狀的確定和調(diào)節(jié)；先確定第一回流孔9和第二回流孔8的橫截面面積，再確定第一回流孔9和第二回流孔8的形狀；以第一回流孔9為例：確定第一回流孔9的橫截面積A_k1，結(jié)合蝸殼3的結(jié)構(gòu)由面積公式A_k1＝πab給定第一回流孔9的橢圓形橫截面的半長軸b和半短軸a，即可確定第一回流孔9的形狀，其中a約為b的40％～60％。可在第一回流孔9和第二回流孔8的兩側(cè)根據(jù)其自身的尺寸大小進(jìn)行0.5～5mm的倒圓，以減小水流的能量損失。

為了更加明確詳盡地了解本發(fā)明的有益效果，分別對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的外混式自吸離心泵和本發(fā)明進(jìn)行了數(shù)值模擬，以下為模擬結(jié)果及分析：

圖6a為現(xiàn)有技術(shù)中的外混式自吸離心泵在回流孔處蝸殼的斷面流線圖；圖6b為本發(fā)明在第一回流孔和第二回流孔處蝸殼3的斷面流線圖。通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的外混式自吸離心泵，蝸殼內(nèi)在與回流孔相對(duì)的一側(cè)存在嚴(yán)重的二次流旋渦，蝸殼截面內(nèi)流動(dòng)結(jié)構(gòu)是非對(duì)稱的，且這種二次流結(jié)構(gòu)隨時(shí)間發(fā)生變化，壓力分布不均，存在較大的壓力梯度，回流孔側(cè)壓力最大，在旋渦發(fā)生的位置存在明顯的低壓區(qū)。而本發(fā)明種蝸殼3截面內(nèi)二次流旋渦消失，兩側(cè)回流液體均勻流入蝸殼3內(nèi)，在中間由于兩股回流相遇流向發(fā)生變化，向葉輪4出口方向流去，整個(gè)流動(dòng)結(jié)構(gòu)幾乎對(duì)稱于葉輪中截面，壓力分布也同樣對(duì)稱，且葉輪中截面兩側(cè)的第一回流孔9和第二回流孔8到蝸殼3中間靠近葉輪4出口處的壓力均勻過渡。

由圖6a和圖6b的比較可以得出，本發(fā)明明顯改善了現(xiàn)有技術(shù)中的外混式自吸離心泵在回流孔處不均勻的流動(dòng)狀態(tài)。

圖7為現(xiàn)有技術(shù)的外混式自吸離心泵和本發(fā)明在回流孔處蝸殼內(nèi)壓力脈動(dòng)時(shí)域圖；圖8為現(xiàn)有技術(shù)的外混式自吸離心泵和本發(fā)明在回流孔處蝸殼內(nèi)壓力脈動(dòng)頻域圖，采集數(shù)據(jù)均為兩個(gè)葉輪旋轉(zhuǎn)周期。觀察圖7發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的外混式自吸離心泵和本發(fā)明的蝸殼回流孔處，壓力脈動(dòng)時(shí)域變化趨勢均一致，每個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)呈現(xiàn)2個(gè)脈動(dòng)周期，具有波峰、波谷各兩個(gè)，周期性脈動(dòng)十分明顯，但是本發(fā)明中的壓力脈動(dòng)均略有降低。觀察圖8發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的外混式自吸離心泵和本發(fā)明的脈動(dòng)頻率皆為葉輪的葉片通過頻率(96.67Hz)及其倍頻，主頻區(qū)為1倍葉頻，次主頻為2倍葉頻，高倍葉頻的脈動(dòng)幅值相對(duì)較弱。本發(fā)明各頻率下的脈動(dòng)幅值相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的外混式自吸離心泵均有所降低，主頻區(qū)較為明顯，比現(xiàn)有技術(shù)降低33.8％。

圖9為現(xiàn)有技術(shù)的外混式自吸離心泵和本發(fā)明在兩個(gè)旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)葉輪4的軸向力示意圖。可以發(fā)現(xiàn)本發(fā)明葉輪4的軸向力較現(xiàn)有技術(shù)大大降低，在一個(gè)葉輪4旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)，葉輪4軸向力的平均值和最大值降幅分別為51.1％和47.6％。對(duì)于大型泵來說，效果將更加明顯。

本說明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也包括本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。