CN101571142A - 泵沟槽引流叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种泵的沟槽引流叶片，包括与泵的叶轮毂固定成一体的叶片，叶片上有1～3条沟槽。利用沟槽抽吸边界层中阻滞了的流体，在沟槽后也将形成新的边界层，它能承受流体的逆压力梯度而不分离。根据本发明所述设计和安排的抽吸沟槽，可完全消除分离。由于没有分离区，压差阻力也可大大降低。该沟槽引流叶片实现了在较大的运行范围内泵性能的提高。

Description

泵沟槽引流叶片
技术领域
本发明涉及泵技术领域，特别涉及一种泵的沟槽引流叶片。
背景技术
传统的泵运行时，最佳的来流条件可以通过调整来流攻角获得。但是研究表明，来流攻角显著影响泵的性能，同时容易带来不利的流动分离现象。如图1所示，来流攻角引起运动叶片的边界层分离，由此形成的漩涡区是引起能量损失的最主要因素之一。对这一现象作详细分析：如图2所示，粘性摩擦滞止流体的向前运动，而且压力也阻挡流体前进，流体质点不断减速，并终于在S点停了下来。停下来的流体在S点发生堆积，同时由于K点压力高于S点压力，在逆压梯度作用下流体发生倒流，由K点流向S点并在来流冲击下又回过头来顺流而去，这样在S点附近形成一个明显可见的大漩涡。这个漩涡把边界层和叶片工作面自S点分离开来，这就叫边界层的分离。边界层离开叶片工作面后在外流的携带下漂向下游，和后面的流体混合在一起形成一个漩涡区，称为尾涡区。由于尾涡区的出现，将引起运动叶片很大的尾涡阻力，它等于作用在叶片表面上的压力在来流方向上投影的总和。在运动叶片的粘性阻力中，当边界层未分离时是以磨擦阻力为主，但是一旦发生了边界层的分离尾涡阻力就变得突出起来，其大小可高达磨擦阻力的几十倍。由此可见，如果能够在一定来流攻角下，找到控制边界层分离的办法，那么，就可以实现在大的运行范围内提高泵的性能的目的。更进一步讲，设计一种能够消除因为边界层分离而引起的尾涡阻力的泵叶轮，显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的问题提供一种泵沟槽引流叶片，消除其因为边界层分离而引起的尾涡阻力，提高叶片工作效率。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现：
一种泵的沟槽引流叶片，包括与泵的叶轮毂固定成一体的叶片，所述叶片上有1～3条沟槽。
所述沟槽的开口位于靠近叶片前缘的15～30％弦长处。
所述沟槽的出口位于靠近叶片后缘的15～30％弦长处。
所述沟槽宽为3~8mm。
所述沟槽的高度与所述叶片高度相同或在叶片高度中部占叶高的60～70％。
所述沟槽开口的中心线与此处前段叶片表面的角度为20°～80°。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：在边界层能发生分离之前，利用沟槽吸去其中已阻滞了的流体，如图3所示，在沟槽后也将形成新的边界层，它能承受流体的逆压力梯度而不分离。根据本发明所述设计和安排的抽吸沟槽，可完全消除分离。由于没有分离区，压差阻力也可大大降低，实现了在较大的运行范围内泵性能的提高。沟槽引流叶片技术通过流动控制的手段改进泵内部流动结构，来提高泵的运行效率，尤其是在偏工况下的运行效率，这在国内外还很少有报道。本项目力图从根源上找到改善泵多工况点性能的途径，符合源头创新的原则。
附图说明
图1是传统泵叶轮形成尾涡区的流场示意图。
图2是传统泵叶轮形成尾涡区的示意图。
图3是本发明泵叶轮的工作原理示意图。
图4是本发明泵叶轮一个优选例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参看图3和图4，一种泵的叶轮，包括与泵轴健连接的叶轮毂1和均布于叶轮毂1上的叶片2。叶片2的数量为四片、五片或六片，也可以为其它数量，这主要是根据泵的设计要求来设置的。叶片2在叶轮毂1的位置以及叶片2的形状与大小与现有的泵叶轮没有什么区别，这一点不是本发明的重点，对于本领域技术人员来说是非常熟知的，因此在此不作详细描述。作为离心泵叶轮还包括一前盖板4，该前盖板4是与叶片2联接固定在一起。
本发明的泵叶轮可以做成全开式或半开式的，可以为油脂砂、树脂砂或糊金砂铸造叶轮，或者精密铸造叶轮，可以为金属加工叶轮或者焊接叶轮，可以为离心式、混流式或者轴流式叶轮。无论是哪种结构型式的泵叶轮，都包括设置在叶片2上的相对应的沟槽3。
沟槽3设置于叶片2的内部，沟槽开口31设置于叶片压力面21靠近前缘211的15～30％弦长处。沟槽开口31的中心线与此处叶片压力面21的角度为20°～80°。根据设计需要，可在叶片2上设置1～3条沟槽3。沟槽3宽为3~8mm。
在边界层能发生分离之前，利用沟槽3吸去其中已阻滞了的流体，如图3所示，从叶片2的入流端212开始，将形成新的边界层，它能承受流体的逆压力梯度而不分离。根据本发明所述设计和安排的抽吸沟槽3，可完全消除分离。由于没有分离区，压差阻力也可大大降低，实现了在较大的运行范围内泵性能的提高。
从表1可以了解应用本发明的离心泵叶轮的XA40/32型泵产品在2900r/min转速下的效率在不同工况点的效率都明显提高。
表1泵产品技术改进前后性能数据对比
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (6)

1.一种泵的沟槽引流叶片，包括与泵的叶轮毂(1)固定成一体的叶片(2)，其特征在于，所述叶片(2)上有1～3条沟槽。
2.根据权利要求1所述的泵的沟槽引流叶片，其特征在于所述沟槽(3)的开口位于靠近叶片(2)前缘的15～30％弦长处。
3.根据权利要求1所述的泵的沟槽引流叶片，其特征在于所述沟槽(3)的出口位于靠近叶片(2)后缘的15～30％弦长处。
4.根据权利要求1所述的泵的沟槽引流叶片，其特征在于所述沟槽(3)宽为3~8mm。
5.根据权利要求1所述的泵的沟槽引流叶片，其特征在于所述沟槽(3)的高度与所述叶片高度相同或在叶片高度中部占叶高的60～70％。
6.根据权利要求1所述的泵的沟槽引流叶片，其特征在于所述沟槽(3)开口的中心线与此处前段叶片表面的角度为20°～80°。
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