CN103334951B - 一种推力泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种推力泵，包括泵壳（1）、泵轴（2）、叶轮盘（3）和多个叶片（4），所述叶片（4）中的前一叶片出口端（6）与后一叶片进口端（7）之间的距离小于前一叶片出口端（6）与后一叶片出口端（8）之间叶轮盘（3）边缘弧长的1/5；所述叶片（4）中的前一叶片出口端（6）与后一叶片进口端（7）之间的距离小于叶轮盘（3）半径的1/3；所述叶片（4）为等速螺线形，所述等速螺线的原点为叶轮盘中心；所述叶片（4）的进口端（7）为叶片所在等速螺线上距离前一叶片出口端（6）的最近点。本发明结构简单，设计制造容易，能够提高风机和泵的能量转换效率，降低能耗，适用于气体，液体等流体物质的运输。

Description

一种推力泵
技术领域
本发明涉及一种推力泵，属于流体机械领域。
背景技术
普通风机和泵效率很低，其主要原因是：它们大都是利用离心力原理，使流体高速甩离叶片，高速流体在压水室变成高压流体流出泵壳，因此泵壳内的流体流速很快，能量损耗也很大，效率很低。
发明内容
本发明的目的是针对现有的普通风机和泵转换效率低，能耗高的缺陷和不足，提供一种转换效率高及能耗低的推力泵。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：
一种推力泵，包括泵壳（1）、泵轴（2）、叶轮盘（3）和多个叶片（4），其特征在于：所述叶片（4）中的前一叶片出口端（6）与后一叶片进口端（7）之间的距离小于前一叶片出口端（6）与后一叶片出口端（8）之间叶轮盘（3）边缘弧长的1/5；所述叶片（4）中的前一叶片出口端（6）与后一叶片进口端（7）之间的距离小于叶轮盘（3）半径的1/3；所述叶片（4）为等速螺线形，所述等速螺线的原点为叶轮盘中心；所述叶片（4）的进口端（7）为叶片所在等速螺线上距离前一叶片出口端（6）的最近点。
上述方案中，所述叶片（4）以及叶轮盘（3）的内外表面均涂有低表面能材料。
上述方案中，所述低表面能材料为氟碳聚合物。
与现有技术相比，本发明实现的技术功能和达到的技术效果是：
1. 所述叶片比较靠近叶轮盘边缘，叶片对流体的推进速度比较慢且均匀；叶片为等速螺线形，等速螺线的原点为叶轮盘中心，等速螺线形叶片使得叶片对流体的推进速度比较均匀；叶片进口端为叶片所在等速螺线上距离前一叶片出口端的最近点，这样比较短的叶片可以减少流体的粘性阻力；叶片以及叶轮盘内外表面均涂有低表面能材料，因此叶片及叶轮盘的粘性阻力也比较小。这些均对提高转换效率有利。
2. 本发明能够提高风机和泵的能量转换效率，降低能耗。
3. 本发明结构简单，设计制造容易。
4. 本发明适用于气体，液体等流体物质的运输。
附图说明
图1是本发明的主视图。
图2是本发明叶轮盘及叶片的结构示意图。
图中：1-泵壳，2-泵轴，3-叶轮盘，4-叶片，5-流道，6-前一叶片出口端，7-后一叶片进口端，8-后一叶片出口端。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述，当然下述实施例不应理解为对本发明的限制。
如图1和图2所示，其为本发明实施例提供的一种推力泵，其包括泵壳1、泵轴2、叶轮盘3和多个叶片4。所述叶片4中的前一叶片出口端6与后一叶片进口端7之间的距离小于前一叶片出口端6与后一叶片出口端8之间叶轮盘3边缘弧长的1/5，所述叶片4中的前一叶片出口端6与后一叶片进口端7之间的距离小于叶轮盘3半径的1/3。每个叶片4为等速螺线形，所述等速螺线的原点为叶轮盘3中心。每个叶片4的进口端7为叶片所在等速螺线上距离前一叶片出口端6的最近点。叶片的数量优选为2-6个。
该推力泵的工作原理如下：
叶轮盘3在电机带动下高速旋转，叶轮盘3中部产生负压，进口管中的流体被吸入叶轮盘3中部，相对于高速旋转的叶轮盘来说，叶轮盘中部的流体由于保持静止的惯性力，以相同速度相反方向“冲过”流道5，同时，由于叶片4进口端比较靠近叶轮边缘，整个等速螺线型叶片从进口端到出口端匀速且慢速地将该“冲过”流道的流体推进压水室中，然后经过出口管流出泵壳1，叶轮盘3完成做功。整个过程中，流体的绝对速度较小，并且叶轮盘3和叶片4内外涂有低表面能小粘性材料，使得能量损耗大为降低。本实施例中低表面能材料优选为氟碳聚合物。
下面对本发明的推力泵的具体参数设计进行说明，具体为：根据设计扬程计算出叶片进口端的线速度；2.根据叶片进口端的线速度和设计转速计算出叶片进口端到叶轮中心的距离；3.根据叶片进口端线速度，设计叶片数和设计流量计算出流道截面积，流道宽度，叶片宽度和叶轮半径；4.根据设计流量和设计气蚀余量计算出推力泵进口截面积和半径。下面举例进行说明：
设计一台推力水泵，要求扬程20米，流量72立方米/小时，转速1470转/分，汽蚀余量5米，叶片数4片。
1.根据设计扬程计算出叶片进口端的线速度为20米/秒。
2.根据叶片进口端的线速度和设计转速计算出叶片进口端到叶轮中心的距离为12.72厘米。
3.根据叶片进口端线速度，设计叶片数和设计流量（参考叶片数与双比例表1及流道截面，正方形优先）计算出流道截面积，流道宽度，叶片宽度和叶轮半径分别为2.5平方厘米，1.58厘米，1.58厘米和14.3厘米。
表1
4.根据设计流量和设计气蚀余量（参考空化速度表2）计算出推力泵进口截面积和半径分别为20平方厘米和2.524厘米。
可知每个叶片的进口端与前一叶片出口端的最近点距离为14.3-12.72=1.58cm，该距离为叶轮半径的0.11（1.58/14.3=0.11）。前一叶片出口端与后一叶片出口端之间叶轮盘的边缘弧长为叶轮盘周长的四分之一，即2π·14.3/4=22.45cm，故该距离为边缘弧长的1.58/22.45=0.07。
需要说明的是，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
表2

Claims (3)

1.一种推力泵，包括泵壳（1）、泵轴（2）、叶轮盘（3）和多个叶片（4），其特征在于：所述叶片（4）中的前一叶片出口端（6）与后一叶片进口端（7）之间的距离小于前一叶片出口端（6）与后一叶片出口端（8）之间叶轮盘（3）边缘弧长的1/5；所述叶片（4）中的前一叶片出口端（6）与后一叶片进口端（7）之间的距离小于叶轮盘（3）半径的1/3；所述叶片（4）为等速螺线形，所述等速螺线的原点为叶轮盘中心；所述叶片（4）的进口端（7）为叶片所在等速螺线上距离前一叶片出口端（6）的最近点。
2.根据权利要求1所述的一种推力泵，其特征在于：所述叶片（4）的内外表面以及叶轮盘（3）的内外表面均涂有低表面能材料。
3. 根据权利要求2所述的一种推力泵，其特征在于：所述低表面能材料为氟碳聚合物。
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