CN101096964A

CN101096964A - 离心式流体机械叶轮

Info

Publication number: CN101096964A
Application number: CNA2006100281157A
Authority: CN
Inventors: 高其海
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-06-26
Filing date: 2006-06-26
Publication date: 2008-01-02

Abstract

本发明揭示了一种离心式流体机械叶轮，包括：叶轮入口、轮毂、前盖板、后盖板和叶片，其中，叶片的正面前段的前部具有较大的曲率半径，以便与叶片的背面一起形成较为宽敞平直的叶间流道的前部，叶片的正面前段的后部向后弯曲，以便与叶片的正面后段平滑地连为一体，从而使叶间流道的后部收缩并具有接近于叶轮的圆周的切线方向的出口；叶片的正面后段呈逐渐靠近叶轮的圆周的弧线状，从而在叶轮从出口处至叶片尾端形成了一个过渡空间。本发明的叶轮能减小叶间流道出口处的叶轮内外流体之间的挤压摩擦，从而进一步提高叶轮的效率，并且能使本发明的叶轮应用到更多的离心式流体机械上去。

Description

离心式流体机械叶轮

技术领域

本发明涉及一种叶轮，尤其涉及一种可用于离心泵或者离心式风机的离心式流体机械叶轮。这种叶轮具有前盖板和后盖板，其中前盖板与叶轮的入口连为一体，而后盖板则与轮毂连为一体，另外在前盖板与后盖板之间沿圆周分布有一至多个厚叶片。

背景技术

在现有技术中，例如，在中国专利01272927号中公开了一种离心式流体机械叶轮。在该叶轮中采用了一种厚叶片和逐渐收缩并后弯的叶间流道的设计。这种厚叶片能够大大减少湿周面积，从而提高叶轮的效率。另外，逐渐收缩的叶间流道也能有效地抑制流道内的分离现象。因此，这种叶轮有相对较高的效率和抗汽蚀性能。

然而，在这种叶轮中，叶轮的入口较窄，而且在叶轮流道的出口处没有预留过渡空间，因而流体在流出叶轮流道之后会与叶轮外的流体之间发生挤压摩擦，从而减少了流体的流出量，进而降低了叶轮的效率，浪费了能量，由此使叶轮的应用范围受到了限制。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能克服现有技术中所存在的上述技术问题的改进型离心式流体机械叶轮。在该叶轮中，在叶轮的叶间流道出口处设置使出口处以及流出出口后的流体逐渐并入叶轮外的流体的过渡空间。而且，叶轮的入口被拓宽，使其更加得宽敞平直。另外，叶轮的叶间流道的后部的收缩量和弯曲弧度也被加大。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种离心式流体机械叶轮，包括：一叶轮入口、一轮毂、一前盖板、一后盖板和至少两个叶片，其中，所述至少两片叶片形成在所述前盖板与后盖板之间且沿圆周分布，所述前盖板与所述叶轮入口连为一体，而所述后盖板则与所述轮毂连为一体，在相邻叶片之间形成有与叶片的旋转方向反向弯曲的叶间流道，每个叶片具有正面前段、正面后段和背面，其特点在于：

所述叶片的正面前段的前部具有较大的曲率半径，以便与所述叶片的背面一起形成较为宽敞平直的所述叶间流道的前部，所述叶片的正面前段的后部向后弯曲，以便与所述叶片的正面后段平滑地连为一体，从而使所述叶间流道的后部收缩并具有接近于叶轮的圆周的切线方向的出口；

所述叶片的正面后段呈逐渐靠近所述叶轮的圆周的弧线状，从而在所述叶轮从出口处至叶片尾端形成了一个过渡空间。

较佳地，在上述离心式流体机械叶轮中，所述叶间流道的前部的横截面积是其后部的横截面积的1.2-2倍。

较佳地，在上述离心式流体机械叶轮中，所述叶片的最前端是尖的。

根据本发明的另一个方面，提供了一种离心式流体机械叶轮，包括：一叶轮入口、一轮毂、一前盖板、一后盖板和一个叶片，其中，所述叶片形成在所述前盖板与后盖板之间，所述前盖板与所述叶轮入口连为一体，而所述后盖板则与所述轮毂连为一体，所述叶片具有正面前段、正面后段和背面，所述叶片的正面前段与绕过所述叶轮入口后的所述叶片的背面形成叶间流道，并且所述叶轮还包含有配重，其特点在于：

同样，较佳地，在上述离心式流体机械叶轮中，所述叶间流道的前部的横截面积是其后部的横截面积的1.2-2倍。

另外，较佳地，在上述离心式流体机械叶轮中，所述叶片的最前端是尖的。

由于采用上述技术方案，本发明的离心式流体机械叶轮具有以下几个优点：

(1)由于在叶轮的叶间流道出口处设置使出口处以及流出出口后的流体逐渐并入叶轮外的流体的过渡空间，从而使叶轮的流道出口处以及流出出口后的流体能顺利并入到叶轮外的流体中，由此减小了叶间流道出口处的叶轮内外流体之间的挤压摩擦，从而进一步提高叶轮的效率。

(2)由于叶轮的入口被拓宽而更加得宽敞平直，因而叶间流道的前部能够吸入更多的流体，从而有利于叶轮效率地进一步提高。

(3)由于叶间流道的后部的收缩量和弯曲弧度被加大，因而可使流出叶间流道出口后的流体的流动方向更接近叶间流道外流体的流动方向，从而也有利于提高叶轮的效率。

(4)另外，由于本发明的叶轮具有更高的效率和更高的抗汽蚀性能，因而可以把这种叶轮应用到更多的离心式流体机械上去。

附图说明

通过参阅以下附图对较佳实施例的说明能更好地理解本发明，其中：

图1是本发明第一实施例的示意图，其中叶轮包含有两个叶片。

图2是图1沿两个盖板之间的出口处的中间面剖去前盖板及部分相连叶片后的俯视剖视图。

图3是本发明第二实施例的示意图，其中叶轮包含有一个叶片。

图4是图3沿两个盖板之间的出口处的中间面剖去前盖板及部分相连叶片后的俯视剖视图。

具体实施方式

实施例一：

图1示出了本发明的第一实施例，其中叶轮包含有两个叶片。如图1所示，本发明第一实施例的叶轮包含有前盖板1和后盖板2。在前盖板1和后盖板2之间沿圆周分布有两个叶片3，该叶片3是实心的。前盖板1与叶轮的入口11连为一体，而后盖板2则与轮毂21连为一体。

图2是图1沿两个的盖板之间的出口处的中间面剖去前盖板及部分相连叶片后的俯视剖视图。如图2所示，叶片3的正面前段31的包角为θ1，径向伸展量为h1，叶片3的正面后段32的包角为θ2，径向伸展量为h2。

由于叶片3的正面前段31的主要功能是在叶轮的旋转中产生所需要的扬程，因而叶片正面前段的径向伸展量h1要大而包角θ1要小。

叶片3的正面前段31的前部相对较为平直或者说曲率很大，其目的是能与前方的(图2中叶轮旋转方向为逆时针)叶片3的背面34形成较为宽敞平直的叶间流道41的前部。叶片3的正面前段31的后部则要尽可能地向后弯曲，并与叶片3的正面后段32平滑地连为一体，以使位于此处的叶间流道的后部收缩并具有接近于叶轮的圆周的切线方向的出口30。

叶片3的正面后段32的主要作用是给叶轮出口30及流出出口后的流体提供一段逐渐并入叶轮外流体中去的过渡空间，因而叶片正面后段32的包角θ2要大而径向伸展量h2要小。

如图2所示，叶片3的正面后段32呈一段逐渐靠近叶轮的圆周8的弧线状。例如，叶片3的正面后段32呈等速螺线状或者是等角螺线状，也可以呈(圆心从叶轮中心移出后的)圆弧状。其中，叶间流道的前部的横截面积是其后部的横截面积的1.2-2倍。

如上所述，本发明叶轮的主要特征在于，叶片正面前段的径向伸展量h1大于叶片正面后段的径向伸展量h2，叶片正面后段的包角θ2为叶片正面前段的包角θ1的两倍以上。叶片正面的后段至叶轮圆周的径向距离从出口自前而后直至叶片尾端是逐渐减小的。

本发明的叶轮不仅可以制成双叶片的叶轮，随着流量增加的需要还可以制成三片或更多叶片的叶轮，有两片及更多叶片的叶轮具有自身平衡的优点。

另外，为了减少叶轮流道41的湿周面积，本发明的叶轮所采用的叶片3是厚叶片，取叶片3最厚处的厚度为h4，对于有一至二片叶片的叶轮， h4较佳地大于叶片正面径向伸展总量的0.3倍，即h4＞0.3(h1+h2)，而对于有三片及以上叶片的叶轮，h4较佳地大于叶片正面径向伸展总量的0.2倍，即h4＞0.2(h1+h2)。

为了进一步提高叶轮的抗汽蚀性能，如图1和图2所示，在叶轮入口处的叶片3靠近后盖板2的一侧在叶片的背面是被加厚了的。当然也可以采用柱形直叶片(如图3和4所示)。

叶片3的正面前段31和叶片3的背面34在叶片的最前端相交，如图2所示，其相交处37可以近似于是一个角，这个角的最前端还可以是尖的。

实施例2：

图3示出了本发明的第二实施例，其中叶轮仅仅包含有一个叶片。

在小流量的情况下，本发明的叶轮还可以仅仅具有一个叶片，这种叶轮的结构与本发明第一实施例中的叶轮的结构有以下两个区别：

1.本发明第二实施例中的仅仅具有一个叶片的叶轮是通过该叶片自身的正面和背面形成叶间流道的。

2.本发明第二实施例中的仅仅具有一枚叶片的叶轮需要用常规的平衡技术解决叶轮自身不平衡的问题。

鉴于其余的结构特点与本发明第一实施例中的叶轮是相同的，因而在此不再赘述。

如图3所示，本发明第二实施例的叶轮具有前盖板1’和后盖板2’。其中，前盖板1’和叶轮入口11’连为一体，而后盖板2’则与轮毂21’连为一体。在前盖板1’和后盖板2’之间仅仅设有一个叶片3’。该叶片3’是空心的，其中充填有性能稳定的轻质材料36’。

图4是图3沿两个的盖板之间出口处的中间面剖去前盖板1’及部分相连叶片后的俯视剖视图。如图4所示，叶片3’的正面前段31’的包角为θ1’，径向伸展量为h1’，叶片3’的正面后段32’的包角为θ2’。图4中的叶片3的正面后段32’的包角θ2’大于360°。

本发明仅仅具有一片叶片3’的叶轮主要是利用叶片3’的正面前段31’，与绕过叶轮入口11’后的叶片3’的背面34’形成叶间流道41’，该叶间流道41’的出口为30’。

由于仅仅具有一片叶片的叶轮自身是不平衡的，因而对于空心或空心有轻质填料的叶片，需要用常规的平衡技术在叶片内部的相关位置上对叶轮进行配重平衡(图4中未画出)。对于实心叶片，则需要用常规的平衡技术在叶片内部挖出一定数量的材质，并充填以性能稳定的轻质材料，从而达到叶轮整体的平衡目的。

当然，在上述描述的基础上，申请人还有以下几点想作说明：

(1)不管是具有一片叶片或者两片及以上叶片的叶轮，本发明叶轮的叶片都既可以制成实心的，也可以制成空心的。

实心叶片有机械强度高的优点，实心叶片可以用常规的气割技术把厚板材切割成形状合乎要求的叶片，再用凸焊等常规技术把叶片焊接在两盖板之间。

而具有空心叶片的叶轮则适用于气体风机。有空心叶片的叶轮可以用常规的冲压焊接技术制成。在空心叶片内填充以性能稳定的轻质材料的叶轮适用于液体泵。

(2)虽然图1-4所示的叶间流道的横截面是呈矩形的，但为了减少矩形流道四个角处的湿周面积，也可以把叶间流道的横截面上的四个角换成有某种曲率的弧线形。

(3)随着流量增加的需要，本发明的叶轮还适用于斜向出流的叶轮。

(4)在强度允许的前提下，叶片尾端至少是20°的包角范围内的叶片应尽可能得薄。

虽然以上是通过较佳实施例对本发明的目的、结构特点和效果作了具体说明的，但本技术领域中的普通技术人员应认识到，以上实施例仅仅是用来说明的，而不是作为对本发明的限制，只要不违背本发明的精神实质，则上述实施例的各种变形都将落在本发明的权利要求所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种离心式流体机械叶轮，包括：一叶轮入口、一轮毂、一前盖板、一后盖板和至少两个叶片，其中，所述至少两片叶片形成在所述前盖板与后盖板之间且沿圆周分布，所述前盖板与所述叶轮入口连为一体，而所述后盖板则与所述轮毂连为一体，在相邻叶片之间形成有与叶片的旋转方向反向弯曲的叶间流道，每个叶片具有正面前段、正面后段和背面，其特征在于：

2.如权利要求1所述的离心式流体机械叶轮，其特征在于，所述叶间流道的前部的横截面积是其后部的横截面积的1.2-2倍。

3.如权利要求1或2所述的离心式流体机械叶轮，其特征在于，所述叶片的最前端是尖的。

4.一种离心式流体机械叶轮，包括：一叶轮入口、一轮毂、一前盖板、一后盖板和一个叶片，其中，所述叶片形成在所述前盖板与后盖板之间，所述前盖板与所述叶轮入口连为一体，而所述后盖板则与所述轮毂连为一体，所述叶片具有正面前段、正面后段和背面，所述叶片的正面前段与绕过所述叶轮入口后的所述叶片的背面形成叶间流道，并且所述叶轮还包含有配重，其特征在于：

5.如权利要求4所述的离心式流体机械叶轮，其特征在于，所述叶间流道的前部的横截面积是其后部的横截面积的1.2-2倍。

6.如权利要求4或5所述的离心式流体机械叶轮，其特征在于，所述叶片的最前端是尖的。