CN101725561B - 一种转壳式泵的叶轮结构 - Google Patents
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Abstract
一种转壳式泵的叶轮结构，包括位于前盖板和后盖板中间的叶轮叶片，相邻的叶轮叶片构成叶轮流道，其特征在于：每一个叶轮流道由叶轮进口流道和叶轮出口流道组成；叶轮进口流道为圆弧流道，圆弧流道的长度为叶轮流道长度的60％-70％，叶轮进口流道中线和进口分布圆之间的夹角β1取为20-40度；叶轮出口流道设有两个出口放射状分支流道。本发明的叶轮流道有效地抑制了轴向漩涡和脱流的产生；较小的进口角可使进口撞击损失减少；出口流道的分叉使流入壳体的液流更均匀；流道的铣加工则可获得很小的表面粗糙度，从而达到了提高叶轮水力效率的目的。
Description
技术领域
本发明涉及一种泵的叶轮结构。特指一种应用于输送液体小流量高扬程要求的低比转速泵的叶轮结构，上述低比转速泵的比转速范围为ns＝8～60。
背景技术
随着使用提出的流量减小和扬程增高的要求，泵的比转速不断减小。当比转速ns低于20时，通常离心泵的效率将降至30％以下。在叶片泵范围内，一般设计成部分流泵。目前，国内对壳体固定式高速部分流泵叶轮设计，普遍采用了单级开式叶轮结构和闭式长短叶片叶轮结构。转壳式部分流泵的叶轮和壳体一起旋转，国内外大部分设计采用半开式叶轮和闭式叶轮，且基本都采用了径向直叶片结构。对超低比转速离心泵叶轮，部分流泵的全开径向直叶片叶轮，闭式离心叶轮和径向流道式叶轮的内部流场进行过较全面的分析比较可以发现：闭式离心叶轮由于前后盖板的存在，产生很大的圆盘摩擦损失，相比之下，泵的效率不可能高。开式径向叶片和弯曲叶片叶轮，流体质点在叶轮内受到轴向旋涡的影响，高扬程叶片间流道内逆压梯度增大，使液流容易在叶片表面产生脱流；直径较大时，使流道更发散；同时流动还要受到哥氏力、射流、尾迹流的影响。这些影响无论在叶轮内，还是离开叶轮的流体，均会产生水力损失。个别发达国家提出的转壳泵用径向直流道叶轮，在叶轮进口必然存在撞击损失，叶轮出口明显的脉动出流也将产生水力损失，同时也极易引起运转不稳定和流噪声。
发明内容
为了进一步提高转壳泵的水力效率，本发明提供一种转壳泵用叶轮结构。
转壳泵叶轮和泵壳连成一体，泵壳和叶轮在泵轴驱动下同步旋转。
一种转壳式泵的叶轮结构，包括位于前盖板和后盖板中间的叶轮叶片，相邻的叶轮叶片构成叶轮流道，其特征在于：每一个叶轮流道由叶轮进口流道和叶轮出口流道组成；叶轮进口流道为圆弧流道，圆弧流道的长度为叶轮流道长度的60％-70％，叶轮进口流道中线和进口分布圆之间的夹角β1取为20-40度；叶轮出口流道设有两个出口放射状分支流道。
上述的转壳式泵的叶轮结构，其特征在于：叶轮流道数量为8-14个。
上述的转壳式泵的叶轮结构，其特征在于：根据泵的设计参数和叶轮大小来定进口分布圆直径。
上述的转壳式泵的叶轮结构，其特征在于：分支流道中线与流道出口分布圆之间的夹角β2为90度。
上述的转壳式泵的叶轮结构，其特征在于：圆弧流道断面形状为正方形。
上述的转壳式泵的叶轮结构，其特征在于：分支流道的断面形状为长方形。
上述的转壳式泵的叶轮结构，其特征在于：分支流道的宽度为圆弧流道的1/2。
根据流体力学和旋转叶轮机械的工作原理，全面分析流体质点在流道进口前、流道内、流道出口后的流动规律。使流体在进口有较小的撞击损失，流道内有较小的沿程摩擦损失和脱流损失，出口流道的成倍增加，使出流更加均匀，减小了出口的水力损失和提高了运转的稳定性。
本发明的最大特点在于叶轮组件均可采用金加工方式完成，流道的全部金加工既可保证流道分布的均匀性，也保证了流道的尺寸精度，同时又使流道表面的粗糙度降到最低。这些均是提高泵效和运转稳定性的有效措施。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为单个叶轮流道的示意图
图3为叶轮流道断面示意图
图中，1.泵轴，2.集液管，3.壳体，4.转子腔体，5.密封圈，6.叶轮前盖板，7.叶轮流道，8.叶轮后盖板，9.叶轮吸入段，10.叶轮进口机械密封，11.密封圈，12.出液管，13.叶轮流道进口段断面，14.叶轮出口流道，15.叶轮进口流道，16.分支流道
具体实施方式
一种高效转壳式泵叶轮结构，包括位于前盖板6和后盖板8中间的叶轮叶片，相邻的叶轮叶片构成叶轮流道7，叶轮流道7和前盖板6为一整体。叶轮吸入段9、前盖板6和后盖板8均可采用铸件毛坯，材料根据设计参数可选择为铸铁或铸钢，在石化行业大部分采用不锈钢。后盖板8和吸入段9均可通过金加工方式达到设计要求的尺寸。前盖板6是叶轮的主体，根据设计流量、扬程和转速计算出叶轮出口外径，以及叶轮流道7的个数、流道的断面尺寸，根据进口流道尺寸a，初定流道进口分布圆直径和流道中线与分布圆的夹角β1，当最小流道数分布不下时，可调整分布圆直径D1和角度β1至合适分布为止。进口圆弧流道为一同心圆环，长度为全流道的60％-70％，出口放射状分支流道宽度为圆弧流道的1/2，圆弧流道中线与出口分布圆的夹角β2为90度。叶轮前盖板6除叶轮流道7外均可采用车加工至要求尺寸，叶轮流道7可采用铣加工，流道分支处外侧表面应进行适当修圆。后盖板8和吸入段9用螺钉和前盖板6连接固定成一件。
根据流体动力学原理，叶轮旋转产生离心力作用，被输送介质自叶轮进口出液管12向叶轮出口运动，叶轮进口采用的圆弧流道有效地抑制了被输送介质与壁面间的撞击，从而减少了水力损失。被输送介质运动到流道出口时，由于流道的分支，液流分为两股，从而使沿圆周方向的流动更加均匀。
Claims (3)
1.一种转壳式泵的叶轮结构，所述转壳式泵指应用于输送液体小流量高扬程要求的低比转速泵，低比转速泵的比转速范围为ns＝8～60，所述叶轮结构包括位于前盖板(6)和后盖板(8)中间的叶轮叶片，相邻的叶轮叶片构成叶轮流道(7)，其特征在于：每一个叶轮流道(7)由叶轮进口流道(15)和叶轮出口流道(14)组成；叶轮进口流道(15)为圆弧流道，圆弧流道的长度为叶轮流道(7)长度的60％-70％，叶轮进口流道(15)中线和进口分布圆之间的夹角β1取为20-40度；叶轮出口流道(14)设有两个出口放射状分支流道(16)；所述分支流道(16)中线与流道出口分布圆之间的夹角β2为90度，所述圆弧流道断面形状为正方形；所述分支流道(16)的断面形状为长方形，所述分支流道(16)的宽度为圆弧流道宽度的1/2。
2.如权利要求1所述的转壳式泵的叶轮结构，其特征在于：所述叶轮流道(7)的数量为8-14个。
3.如权利要求1所述的转壳式泵的叶轮结构，其特征在于：根据设计流量、扬程和转速计算出叶轮出口外径，以及叶轮流道(7)的个数、流道的断面尺寸，根据进口流道尺寸a，初定流道进口分布圆直径D1和流道中线与分布圆的夹角β1。
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