CN101660542A - 一种离心泵叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种离心泵叶轮，包括与泵轴健连接的叶轮毂和均布于叶轮毂正压面上的若干叶片，其特征在于，还包括数量与叶片数量相等的导流叶片，所述每一导流叶片的压力面与所述对应叶片的吸力面之间具有狭缝。该狭缝宽为3～8mm，该狭缝长为5～10mm。所述导流叶片的进口安放角大约为20～35度。采用以上技术方案后，有效地防止了边界层流动的分离。在导流叶片上形成的边界层在还未分离时就被带到主流中去了，然后形成一新的边界层。所以该离心泵消除尾涡阻力效果较好。

Description

一种离心泵叶轮

技术领域

本发明涉及离心泵技术领域，特别涉及一种离心泵叶轮。

背景技术

传统的离心泵运行时，叶轮内液体流动产生的漩涡是引起水力损失的最主要因素之一。如图1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背面自S点分离开来，这就叫边界层的分离。边界层离开叶片背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，设计出一种能消除尾涡阻力的离心泵叶轮显得尤为重要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种离心泵叶轮，该离心泵叶轮具有非常好的消除尾涡阻力效果。

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：

一种离心泵叶轮，包括与泵轴健连接的叶轮毂和均布于叶轮毂正压面上的若干叶片，其特征在于，还包括数量与叶片数量相等的导流叶片，所述导流叶片设置于叶轮毂上且位于所述叶片入流端的内侧，所述每一导流叶片的压力面与所述对应的叶片的吸力面之间具有一定的狭缝。

所述导流叶片的压力面与所述对应的叶片的吸力面之间的狭缝宽度为3-8mm。该狭缝长为5～10mm。

本发明导流叶片的入流端的厚度大于出流端的厚度，优选方案是出流端的厚度接近于0。

在实践过程中发现，所述导流叶片3的进口安放角取为与传统水力设计一致，将主要提高泵的效率约5～10％；导流叶片的进口安放角设计比传统水力设计大6～12°时，则泵运行最佳工况点偏于大流量点，效率相比较传统水力最佳工况提高约5～10％。因此本发明导流叶片的进口安放角为20-35°。

本发明将传统叶片水力设计分为叶片和导流叶片，利用主流本身的能量经过狭缝将压力面的高压流体引到吸力面的阻滞区，对边界层中阻滞了的流体供给附加的能量，从而防止边界层流动的分离现象。在导流叶片上形成的边界层在还未分离时就被带到主流中去了，而从叶片的入流端开始，形成一新的边界层，在较有利的条件下，此种新边界层将一直持续到叶片的出流端尾缘而不分离，从而有效地提高了同一工况下叶轮的效率。

附图说明

图1是现有离心泵叶轮的叶片吸力面形成尾涡区的示意图。

图2是本发明离心泵叶轮的工作原理示意图。

图3是本发明离心泵叶轮一个优选例的结构示意图。

图4是图3的左视图。

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2、图3和图4，一种离心泵叶轮，包括与泵轴健连接的叶轮毂1和均布于叶轮毂1正压面上的四块叶片2。当然叶片2的数量也不局限于四块，可以为其它数量，这主要是根据离心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离心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3，该前盖板3是通过从叶轮毂1背压面旋入的四颗螺钉固定在叶轮毂1上。

本发明的离心泵叶轮可以做成全开式或半开式的，可以为翻砂铸造叶轮或者树脂型叶轮。无论是那种结构形式离心泵叶轮，都还包括与四块叶片2相对应的四个导流叶片4，四个导流叶片4可以采用一体成型的方式直接成型在叶轮毂1上，也可以如图3和图4的方式通过从叶轮毂1背压面旋入的螺钉固定在叶轮毂1上，或者采用焊接的方式安装。当然本发明在工艺条件许可的前提下，应该优先采用一体成型的方式直接成型在叶轮毂1上。

当本发明还是结合图3和图4来说明导流叶片4的安装位置，首先从叶轮毂1的正压面开有数量与四块叶片2相同的四个盲孔，每一个盲孔的孔底开有两个或两个以上的小通孔，以便于用以安装导流叶片4的两个或两个以上的螺钉穿过。采用两个或两个以上的螺钉主要目的是可以一次性安装好导流叶片4，如果只采用一个螺钉，就需要在导流叶片4与叶轮毂1之间设置一定位结构，如此相应地会造成整个离心泵叶轮成本的增加。

四个导流叶片4的结构均相同，都是由一个导流叶片体41和一个柱状体42构成，在柱状体42上开有两个或两个以上的螺孔。当柱状体42插入到叶轮毂1的盲孔中，用两个或两个以上的螺钉穿过叶轮毂1旋入到柱状体42的螺孔中，即可将四个导流叶片4安装在叶轮毂1上。

四个导流叶片4均布在叶轮毂1上，每一个导流叶片4位于对应的叶片2入流端21的内侧，参见图2，导流叶片4的导流叶片体41压力面413与对应的叶片2的吸力面23之间具有一定的狭缝5，狭缝5宽度为3-8mm，该狭缝长为5～10mm。设置该狭缝5后，利用主流本身的能量经过狭缝5将压力面的高压流体引到叶片2吸力面23的阻滞区，对边界层中阻滞了的流体供给附加的能量，从而防止边界层流动的分离现象。在导流叶片4上形成的边界层在还未分离时就被带到主流中去了，而从叶片2的入流端21开始，形成一新的边界层，在较有利的条件下，此种新边界层将一直持续到叶片2的出流端22尾缘而不分离，从而有效地提高了同一工况下叶轮的效率。

导流叶片体41的形状为类似流线型的机翼形状，压力面413为流线型，吸力面414接近一平面，导流叶片体41的入流端411的厚度大于出流端412的厚度，优选方案是出流端412的厚度接近于0。

在实践过程中发现，导流叶片体41的进口安放角取为与传统水力设计一致，将主要提高泵的效率约5～10％；导流叶片体41的进口安放角设计比传统水力设计大6～12°时，则泵运行最佳工况点偏于大流量点，效率相比较传统水力最佳工况提高约5～10％。因此本发明导流叶片体41的进口安放角为20-35°。

参考图2，本发明将传统叶片水力设计分为叶片2和导流叶片4，利用主流本身的能量经过狭缝5将压力面的高压流体引到吸力面的阻滞区，对边界层中阻滞了的流体供给附加的能量，从而防止边界层流动的分离现象。在导流叶片4的A-B段上形成的边界层在还未分离时就被带到主流中去了，而从C点开始，形成一新的边界层，在较有利的条件下，此种新边界层将一直持续到尾缘(D点后)而不分离。

从表1可以了解应用于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矿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)

1.一种离心泵叶轮，包括与泵轴健连接的叶轮毂和均布于叶轮毂正压面上的若干叶片，其特征在于，还包括数量与叶片数量相等的导流叶片，所述每一导流叶片的压力面与所述对应叶片的吸力面之间具有狭缝。

2.根据权利要求1所述的一种离心泵叶轮，其特征在于，所述导流叶片设置于叶轮毂上且位于所述叶片入流端的内侧。

3.根据权利要求1所述的一种离心泵叶轮，其特征在于，所述导流叶片的压力面与所述对应的叶片的吸力面之间的狭缝宽度为3-8mm，该狭缝长为5～10mm。

4.根据权利要求1所述的一种离心泵叶轮，其特征在于，所述导流叶片的入流端的厚度大于出流端的厚度。

5.根据权利要求4所述的一种离心泵叶轮，其特征在于，所述导流叶片的出流端的厚度接近于0。

6.根据权利要求1所述的一种离心泵叶轮，其特征在于，所述导流叶片的进口安放角为20-35°。

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