CN102748324A

CN102748324A - 一种低比转速离心泵叶轮

Info

Publication number: CN102748324A
Application number: CN2012102399182A
Authority: CN
Inventors: 吴永旭; 吴志旺
Original assignee: Shanghai East Pump Group Co Ltd
Current assignee: Shanghai East Pump Group Co Ltd
Priority date: 2012-07-11
Filing date: 2012-07-11
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明涉及一种低比转速离心泵叶轮，包括：前盖板，后盖板，主叶片，所述前盖板和后盖板为圆盘结构，所述前盖板，后盖板之间设置有沿轴向均匀分布的复数个所述主叶片，且所述主叶片与所述前盖板和后盖板固结在一起，其特征在于，所述主叶片靠近叶轮中心设置后弯式进口段，所述主叶片靠近叶轮边缘设置前弯式出口段，所述后弯式进口段的弯曲方向与叶轮旋转方向相反，而所述前弯式出口段的弯曲方向与所述后弯式进口段的弯曲方向相反，所述后弯式进口段与所述前弯式出口段光滑连接，在相邻两个所述前弯式出口段之间设置有复数个短叶片。这种低比转速离心泵叶轮有利于克服流道内产生脱流和二次流，减少水力损失，提高工作效率，实现节能节水目的。

Description

一种低比转速离心泵叶轮

技术领域

本发明属于离心泵领域，具体涉及一种水力损失少，工作效率高，节能节水的低比转速离心泵叶轮。

背景技术

国家《“十一五”十大重点节能工程实施意见》提出了十大节能工程，以实现“十一五”期间单位GDP能耗降低20%左右的目标，在此《实施意见》中，泵被列入“电机系统节能工程”。工业节能是全社会节能工作重点，也是国家实施宏观调控和经济结构调整的重要手段。设备耗能是工业耗能中突出的一部分，水泵产品又是我国工业领域最主要的耗能设备之一，其用量大、涉及面广。据估计，我国水泵耗能总量约占全国总发电量的20%~25%，而我国水泵的平均设计效率，平均比国际先进水平低约5个百分点，有着极大的节能潜力。

通常把比转速30~80的离心泵称为低比速离心泵，该种泵具有流量小、扬程高的特点，在石油、化工、国防、航天等领域广泛应用。同时该种泵存在以下问题：圆盘摩擦损失及水力损失较大，效率普遍较低，能源浪费严重；小流量工况下，运行不稳定，扬程曲线易出现驼峰；轴功率曲线随流量增大而急剧上升，在大流量区运行易引起配套电机过载；汽蚀性能较差，易气蚀产生振动和噪声，缩短泵的使用寿命。

提高低比速离心泵效率常采用加大流量设计法，该方法采取加大β₂、b₂、F_t和减小D₂以及减少Z等措施来提高低比速离心泵效率,但该方法使叶轮出口面积较大，轴功率在相同扬程下有所增加，因而水泵在大流量工况运行易超载。

根据泵理论扬程公式

可以看出，β₂越大，泵理论扬程越大。利用该原理，高速泵多采用辐射状直叶片叶轮，比起相同条件下后弯型叶片叶轮产生较高扬程。但由于β₂=90°，流道较短，流道扩散度较大，流道内易产生脱流和二次流，脱流现象是由于泵在小流量工况下，流道扩散严重，致使流道内产生附面层分离进而引起流动失速；二次流现象是泵小流量工况下，叶轮流道内轴向漩涡作用较大，使叶轮工作面和背面相对速度相差大而引起液体倒流。由于脱流和二次流双重作用，其水力损失较大，故高速泵比传统后弯式叶轮泵效率低很多，并且工作稳定性差。

根据上式，叶片出口安放角在80~90°范围内，叶轮产生扬程效果更明显。然而现有的国内外技术文献和设计手册与该结论相悖,推荐叶片采用较小出口安放角,一般不超出32°。因此传统叶轮设计时,均未充分利用上述公式所得扬程与叶片出口安放角关系。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种水力损失少，工作效率高，节能节水的低比转速离心泵叶轮。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种低比转速离心泵叶轮，包括：前盖板，后盖板，主叶片，所述前盖板和后盖板为圆盘结构，所述前盖板，后盖板之间设置有沿轴向均匀分布的复数个所述主叶片，且所述主叶片与所述前盖板和后盖板固结在一起，所述主叶片靠近叶轮中心设置后弯式进口段，所述主叶片靠近叶轮边缘设置前弯式出口段，所述后弯式进口段的弯曲方向与叶轮旋转方向相反，而所述前弯式出口段的弯曲方向与所述后弯式进口段的弯曲方向相反，所述后弯式进口段与所述前弯式出口段光滑连接。在相邻两个所述前弯式出口段之间设置有复数个短叶片，所述短叶片与所述前盖板和后盖板固结。

所述短叶片的弯曲方向与所述前弯式出口段的弯曲方向相同，且将相邻两个所述前弯式出口段之间的流道间隔成均匀的小流道。

在具体实施方式中，所述后弯式进口段占所述主叶片总长度的60%~86%，所述前弯式出口段占所述主叶片总长度的14%~40%，所述主叶片的出口安放角大小位于80°~90°之间，数量为4-8枚；所述短叶片数量为1~4枚，其长度为所述前弯式出口段长度的0.6~1.2倍。

本发明的积极进步效果在于，在主叶片上设置后弯式进口段和前弯式出口段，充分考虑了低比转速离心泵圆盘摩擦损失占据损失比例较高的特点，尽可能减小叶轮外径，降低了泵所耗费的机械损失；通过在相邻两个前弯式出口段之间设置短叶片，且短叶片的弯曲方向与前弯式出口段的弯曲方向相同，并将相邻两个前弯式出口段之间的流道间隔成均匀的小流道，使相邻两叶片间的流道宽度变窄,从而叶轮流道扩散角减小，叶片与流体之间能量转换能力加强，一定程度上提高了效率；同时短叶片能使叶片出口段正面压力降低2~5倍，缩小了叶片工作面与背面之间的压差,在一定程度上防止流体绕过叶片顶端从高压区窜入相邻叶片流道低压区的现象,缩小了使叶片背面负压区低速度液体受排挤产生的漩涡和二次流范围，减少了水力损失，提高了离心泵工作的稳定性。

附图说明

图1为本发明示意图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。图1为本发明的示意图，如图1所示，本发明包括：

一种低比转速离心泵叶轮，包括：前盖板1，后盖板2，主叶片3，其中前盖板1和后盖板2为圆盘结构，前盖板1，后盖板2之间设置有沿轴向均匀分布的复数个主叶片3，且主叶片3与前盖板1和后盖板2固结在一起，在主叶片3靠近叶轮中心处设置后弯式进口段4，而在其靠近叶轮边缘处设置前弯式出口段5，后弯式进口段4的弯曲方向与叶轮旋转方向相反，而前弯式出口段5的弯曲方向与后弯式进口段4的弯曲方向相反，后弯式进口段4与前弯式出口段5之间光滑连接，其中后弯式进口段4占主叶片3总长度的60%~86%，前弯式出口段5占主叶片3总长度的14%~40%，主叶片3的出口安放角大小位于80°~90°之间，主叶片3的数量为4~8枚，当比转速较小时取小值，比转速较大时取大值。

同时，在相邻两个前弯式出口段5之间设置有复数个短叶片6，短叶片6与前盖板1和后盖板2固结。短叶片6的弯曲方向与前弯式出口段5的弯曲方向相同，且将相邻两个前弯式出口段5之间的流道间隔成均匀的小流道。短叶片6数量为1~4枚，其长度为前弯式出口段5长度的0.6~1.2倍。

以上显示和描述了本发明的基本原理和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效物界定。

Claims

1.一种低比转速离心泵叶轮，包括：前盖板（1），后盖板（2），主叶片（3），所述前盖板（1）和后盖板（2）为圆盘结构，所述前盖板（1），后盖板（2）之间设置有沿轴向均匀分布的复数个所述主叶片（3），且所述主叶片（3）与所述前盖板（1）和后盖板（2）固结在一起，其特征在于，所述主叶片（3）靠近叶轮中心设置后弯式进口段（4），所述主叶片（3）靠近叶轮边缘设置前弯式出口段（5），所述后弯式进口段（4）的弯曲方向与叶轮旋转方向相反，而所述前弯式出口段（5）的弯曲方向与所述后弯式进口段（4）的弯曲方向相反，所述后弯式进口段（4）与所述前弯式出口段（5）光滑连接。

2.根据权利要求1所述的低比转速离心泵叶轮，其特征在于，在相邻两个所述前弯式出口段（5）之间设置有复数个短叶片（6），所述短叶片（6）与所述前盖板（1）和后盖板（2）固结。

3.根据权利要求1所述低比转速离心泵叶轮，其特征在于，所述后弯式进口段（4）占所述主叶片（3）总长度的60%~86%，所述前弯式出口段（5）占所述主叶片（3）总长度的14%~40%。

4.根据权利要求1所述低比转速离心泵叶轮，其特征在于，所述主叶片（3）的出口安放角大小位于80~90°之间，所述主叶片（3）的数量为4~8枚。

5.根据权利要求2所述低比转速离心泵叶轮，其特征在于，所述短叶片（6）的弯曲方向与所述前弯式出口段（5）的弯曲方向相同，且将相邻两个所述前弯式出口段（5）之间的流道间隔成均匀的小流道。

6.根据权利要求2所述低比转速离心泵叶轮，其特征在于，所述短叶片（6）数量为1~4枚，其长度为所述前弯式出口段（5）长度的0.6~1.2倍。