CN102465912B - 用于高速离心泵的流动矢量控制 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于高速离心泵的流动矢量控制。一种用于离心泵的叶轮包括径向内轮毂以及直线延伸并且沿垂直于叶轮旋转轴线的方向延伸的多个叶片。叶片从径向外端延伸至径向内端，并且界定出大致为截圆锥形的包络线。流动控制特征被成形在叶片的径向内端和轮毂之间。流动控制特征具有弧形的上表面。

Description

用于高速离心泵的流动矢量控制
技术领域
本申请涉及一种具有叶片的叶轮，该叶轮垂直于旋转轴线运行，具有从叶片延伸至轮毂的特征。
背景技术
高速离心泵包括多种结构。一种结构具有从叶轮的外周边径向向内并且垂直于叶轮的旋转轴线延伸的多个直叶片。在这些泵中，叶片通常在径向与轮毂或内罩间隔开的某个位置处终止。
在叶片径向内端和轮毂外周边之间的位置可能会发生气蚀。高速离心泵中的气蚀是难以避免的，但是已经通过修改入口外壳的几何形状或壳体来加以解决。另外，导流轮可以被设置在叶轮上游并用于引导泵流体流向叶轮叶片。可以改变导流轮的设计以解决气蚀问题。另外，叶片的角部有时被倒圆处理。
即使进行了所有上述尝试，但是直叶轮叶片与在指定工作点流入叶轮的流动之间的相互作用仍然可以形成气蚀。气蚀是不希望有的，并且可能会导致蒸气的形成和流动塌缩，还可能会对叶轮造成损坏。
发明内容
一种用于离心泵的叶轮包括径向内轮毂以及直线延伸并且沿垂直于叶轮旋转轴线的方向延伸的多个叶片。叶片从径向外端延伸至径向内端，并且界定出大致为截圆锥形的包络线。流动控制特征被成形在叶片的径向内端和轮毂之间。流动控制特征具有弧形的上表面。
附图说明
图1示出了第一叶轮实施例。
图2示出了第一实施例的特征的正视图。
图3是穿过图2中实施例的一部分的截面图。
图4示出了第二实施例。
图5示出了第二实施例中的细节。
具体实施方式
图1示出的泵20具有通往导流轮24的流动入口22。导流轮引导流体流向泵的叶轮26。出口23延伸在叶轮26的下游。轴杆28驱动叶轮26旋转。
叶片36具有向上斜伸至径向内端31的径向外端33。正如在该截面中能够看到的那样，叶片36的轴向外表面界定出大致为截圆锥形的包络线。防气蚀或流动控制特征32由叶片36的内端31径向向内成形并且一直延伸至内轮毂37。正如能够看到的那样，导流轮24上的叶片的外径通常可以小于特征32的外径。
如图2中所示，叶片外表面30大致为圆锥形。另外，叶片直接向着叶片26和轴杆28的中心旋转轴线X垂直延伸。特征32从其径向最外缘18伸出以在19处汇合到内轮毂37中。特征32在扩大部分40内具有附加材料，扩大部分沿周向比叶片36的厚度t更厚。因此，在特征32的一侧(后缘)有附加材料，这就为整体的叶轮26提供了附加刚性。
特征32之间形成了间隔17。
正如图2中能够看到的那样，特征32的径向外端44可以径向延伸超出叶片36的径向内端31。
图1和图2中的特征32可以径向渐缩，其以使其在扩大部分40的径向外部44比其在径向内部更薄。
图3示出了距离从汇合到曲线51内的侧面或者前缘50的曲率半径r。在特征32的顶部成形出曲线50/51有助于沿着该特征引导流动并形成了流动不太可能与叶轮表面脱离。如图所示，曲线51的半径为R。图3中示出的半径R比示出的截面图更深入平面内。正如能够看到的那样，半径R可以由于锥度而改变。在一个实施例中，半径r相对于半径R而言非常小，目的是最大化半径R并因此最大化对指定叶片厚度t的特征效力。在实施例中，半径r与叶片厚度t的比值小于5。而且，t与R的比值通常小于1。
正如从图1中可以清楚看出的那样，特征32具有大致直接直线伸入轮毂37内的最上侧面，并且使得多个特征32的多个最上侧面可以界定出垂直于叶轮26的旋转轴线X的平面。也就是说，尽管特征32如图所示沿切向是弧形的，但是在别处它们并非弧形，而是改为大致沿径向尺寸直线延伸。
特征32用作障碍物以阻止从下游流动中的回流，并且进一步用于避免气蚀。扩大部分40中附加材料的锥度在最接近旋转轴线的位置最大，并且在旋转轴线附近提供更大的厚度。
图4示出了另一个实施例中的泵120，具有由轴杆128驱动的叶轮126，并且从入口122接收流体。导流轮124在本实施例中也可以使用。同样地，叶片130向上斜伸至径向内端，并且随后就是特征132的开始。正如能够看到的那样，特征132延伸至内轮毂136。
图5示出了叶轮126。正如能够看到的那样，在本实施例中，附加材料140并不具有径向锥度，并且通常沿其整个长度都是相同的厚度。另外，叶片130汇合到特征132内，特征132汇合到轮毂136内。
尽管叶轮如图1中所示装有导流轮，但是叶轮如图5中所示没有导流轮也可以使用。可以使用任意数量的出口外壳。另外，所谓的“分流叶片”可以被用于该叶轮。
尽管已经公开了本发明的实施例，但是本领域普通技术人员应该意识到可以在本发明的保护范围内进行一些修改。为此，应该研读所附的权利要求来确定本发明的实质保护范围和内容。

Claims (11)

1.一种用于离心泵的叶轮，包括：
径向内轮毂，以及直线延伸并且沿垂直于叶轮旋转轴线的方向延伸的多个叶片，所述叶片从径向外端延伸至径向内端，并且在叶片的轴向外表面处界定出大致为截圆锥形的外包络线，流动控制特征位于所述叶片的径向内端之间并延伸至所述轮毂，并且所述流动控制特征具有弧形的上表面，
其中在所述叶片和所述特征的后缘上设有附加材料，以使后缘的附加材料增加每一个所述特征的厚度，
其中所述附加材料从所述轮毂径向向外延伸至超出所述叶片径向内端的位置。
2.如权利要求1所述的叶轮，其中所述叶片具有汇合到所述特征内的大致圆锥形的上表面。
3.如权利要求1所述的叶轮，其中所述附加材料是厚度渐缩的，并且在靠近轮毂的位置比靠近径向外部位置的位置更厚。
4.如权利要求1所述的叶轮，其中所述特征大致为均匀厚度。
5.如权利要求1所述的叶轮，其中在所述附加材料和下一个相邻特征的前缘之间存在沿周边分开的间隔。
6.如权利要求1所述的叶轮，其中所述多个特征的最上侧面界定出垂直于所述叶轮的旋转轴线的平面。
7.如权利要求1所述的叶轮，其中导流轮被设置在所述叶轮上游。
8.如权利要求7所述的叶轮，其中所述导流轮内的叶片外径小于所述特征的外径。
9.如权利要求1所述的叶轮，其中所述弧形的上表面至少具有以第一曲率半径成形的第一部分，所述第一曲率半径大于所述叶片的周向厚度。
10.如权利要求9所述的叶轮，其中所述弧形的上表面还包括从所述特征的侧壁汇合到所述第一部分内的第二部分，其中所述第二部分的曲率半径小于所述第一曲率半径。
11.一种用于离心泵的叶轮，包括：
径向内轮毂，以及直线延伸并且沿垂直于叶轮旋转轴线的方向延伸的多个叶片，所述叶片从径向外端延伸至径向内端，并且在叶片的轴向外表面处界定出大致为截圆锥形的外包络线；
流动控制特征，位于所述叶片的径向内端之间并延伸至所述轮毂，并且所述流动控制特征具有弧形的上表面，所述多个特征的最上侧面界定出垂直于所述叶轮的旋转轴线的平面；
所述叶片具有汇合到所述特征内的大致圆锥形的上表面；
在所述叶片和所述特征的后缘上设有附加材料，以使后缘的附加材料增加每一个所述特征的厚度；
在所述附加材料和下一个相邻特征的前缘之间存在沿周边分开的间隔；并且
所述弧形的上表面至少具有以第一曲率半径成形的第一部分，所述第一曲率半径大于所述叶片的周向厚度，并且所述弧形的上表面还包括从所述特征的侧壁汇合到所述第一部分内的第二部分，其中所述第二部分的曲率半径小于所述第一曲率半径。
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