CN103883561B - 一种余热排出泵的径向式导叶 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种余热排出泵的径向式导叶，包括前盖板、后盖板、多个主叶片，前盖板和后盖板分别固定在周向均匀分布的多个主叶片的两端，形成环形压水室，相邻的两个所述主叶片之间设有分流叶片，所述分流叶片的进口直径D₀=0.6～0.68（D₃+D₄），分流叶片的出口直径等于主叶片的出口直径。不仅减小了扩散段的出口面积，减小了扩散段的扩散率，改善了流体在径向式导叶流道内的速度分布，减少漩涡回流区域，提高了余热排出泵的运行效率；改善了流体对主叶片的作用力，使余热排出泵更加安全可靠地运行。

Description

一种余热排出泵的径向式导叶

技术领域

本发明属于机械领域，尤其是一种用于核电站余热排出泵的径向式导叶。

背景技术

随着国内核电行业的大力发展，研究核级泵的重要意义在于实现核级泵的国产化，打破国外技术封锁，达到国际先进水平。余热排出泵是余热排出系统(RRA)中的主要核动力设备之一，其功能是当反应堆正常停堆后，将堆芯余热排出，使反应堆进入冷停堆状态，保证核电厂的安全运行。在余热排出泵运行过程中，由于其工作在高温、高压的恶劣环境中，而且处于流量为120m³/h、910m³/h或者1475m³/h工况运行。因此余热排出泵的安全和高效运行需要得到双重保证。

在余热排出泵中径向式导叶是重要的水力部件之一，电机通过轴带动叶轮的旋转，流体从叶轮获得能量，从叶轮出口流入导叶，从导叶出口流出，流入蜗壳，经蜗壳出口流入管路系统。现有的径向式导叶的结构如图1所示，对装配现有的径向式导叶的余热排出泵的模型进行研究，发现在导叶的出口处存在漩涡回流区，如图2所示，造成较大的水力损失，导致效率偏低，功率较大。

专利号为201120270968.8的中国实用新型专利提出了“一种高温高进口压单级泵水力部件结构”，包括采用锻造成型的的泵体和泵盖，泵盖与泵体形成环形压水室，还包括动力机构连接的轴，该轴穿过泵盖与设置在泵体内的叶轮的转轴连接，在叶轮与环形压水室之间设置无背叶片径向导叶，无背叶片径向导叶上开有与环形压水室连通的螺旋形的通孔。通过无背叶片径向导叶配合环形压水室将叶轮流出的液流收集，降低液流速度，使液体的动能转变为压能，消除叶轮出口流出的液流旋转运动和径向速度环量，平衡运行过程中的径向力，消除轴所受的交变应力和产生的定向挠度，受热均匀，保证压水室内的流动轴对称，减小水力损失，运行更平稳和高效。但是，仍然不能有效克服导叶内的水力损失。

专利号为CN200910043196.1的中国发明专利，提出了一种带分流叶片的污泥泵叶轮，其包括叶轮本体，所述叶轮本体上固定有主叶片，在两个主叶片之间固定有分流叶片；可提搞泵的效率和扬程。

申请号为201110195624.X的中国发明专利申请，提供一种带有分流叶片的径流式透平，包括蜗壳、静叶叶栅、动叶叶轮，静叶叶栅包括静子叶片组，动叶叶轮包括转子叶片组，还包括分流叶片，分流叶片安装在转子叶片的两片长叶片之间，相邻静子叶片之间构成静叶叶栅流道，相邻转子叶片之间构成动叶叶轮流道。该发明在动叶叶轮的长叶片间加入尺寸较小的短叶片，可以有效的降低叶片的出口稠度，使其在工况变动的情况下，出口气流不易阻塞；减小了叶轮的余速损失；对于焓降较大的向心式透平，进口处于高温、高压的恶劣工作环境，分流叶片可以在出口几何条件不变的情况下，将载荷分担到更多的叶片上，有助于降低单个叶片的强度要求；叶轮在加入分流叶片后的整体效率也有所提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种余热排出泵的径向式导叶，不仅减小了扩散段的出口面积，减小了扩散段的扩散率，减少漩涡回流区域，改善了变工况时导叶内部流动特性，，提高了余热排出泵的运行效率；而且能保证余热排出泵的径向式导叶的可靠性和安全性。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种余热排出泵的径向式导叶，包括前盖板、后盖板、多个主叶片，前盖板和后盖板分别固定在周向均匀分布的多个主叶片的两端，形成环形压水室，其特征在于，相邻的两个主叶片之间设有分流叶片，所述分流叶片的进口直径D₀＝(0.6～0.68)(D₃+D₄)，分流叶片的出口直径等于主叶片的出口直径，其中：

D₃为导叶主叶片进口直径，

D₄为导叶主叶片出口直径。

优选地，所述分流叶片与主叶片压力面的周向角度φ₁占相邻主叶片间夹角φ的2/5～3/5。

优选地，所述分流叶片的厚度为同半径下主叶片的厚度的1/3～1/2。

优选地，所述分流叶片的曲率半径与同半径下主叶片的曲率半径相同。

本发明所述的余热排出泵的径向式导叶，在相邻的两个主叶片之间设置分流叶片，使所述余热排出泵在运行过程中，减小了扩散段的出口面积，减小了扩散段的扩散率，减小了扩散损失；当流体进入流道中部，分流叶片将流体分开，形成的两股流体从出口均匀流出。分流叶片改善了流体在径向式导叶流道内的速度分布，减少了在压力面的漩涡回流区域，改善了所述径向式导叶内部流动特性，同时也改善了流体对主叶片的作用力，使余热排出泵更加安全可靠地运行。

本发明的有益效果：提高余热排出泵水力效率，有效地改善了余热排出泵的径向式导叶内部速度分布和主叶片的受力，提高了余热排出泵运行的可靠性和安全性。

附图说明

图1为现有余热排出泵的径向式导叶结构示意图。

图2为现有余热排出泵的径向式导叶的一个流道内部的流体速度分布示意图。

图3为装配有本发明所述余热排出泵的径向式导叶的余热排出泵的结构图。

图4为本发明所述余热排出泵的径向式导叶的结构示意图。

图5为本发明所述余热排出泵的径向式导叶的一个流道内部的流体速度分布示意图。

附图标记说明如下：

1-叶轮，2-径向式导叶，21-前盖板，22-主叶片，23-分流叶片，24-后盖板，3-蜗壳，4-外六角螺栓，5-内六角螺栓，6-泵盖，7-键，8-轴，9-螺纹，10-叶轮螺母。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。

图4所示为本发明所述余热排出泵的径向式导叶2的结构示意图，所述余热排出泵的径向式导叶2，包括前盖板24、后盖板21、多个主叶片22，前盖板24和后盖板21分别固定在周向均匀分布的多个主叶片22的两端，形成环形压水室。相邻的两个主叶片22之间设置具有分流作用的分流叶片23，所述分流叶片23的进口直径D₀＝(0.6～0.68)(D₃+D₄)，分流叶片23的出口直径等于主叶片22的出口直径，其中：

D₃为导叶主叶片进口直径，D₄为导叶主叶片出口直径。

所述分流叶片23与主叶片22压力面的周向角度φ₁占相邻主叶片22间夹角φ的2/5～3/5，较佳地，分流叶片与主叶片22压力面的周向角度占相邻主叶片22间夹角的1/2。所述分流叶片23的厚度为同半径下主叶片22的厚度的1/3～1/2，较佳地，分流叶片23的厚度为同半径下主叶片22的厚度的1/3。所述分流叶片23的曲率半径与同半径下主叶片22的曲率半径相同。

所述余热排出泵的径向式导叶2装配在余热排出泵中的结构如图3所示，所述叶轮1通过键7装配固定在与电机相连的轴8上，通过叶轮螺母10采用螺纹9进行装配固定在轴8上，并固定叶轮1。将叶轮1置于蜗壳3和泵盖6构成的空腔内，泵盖6通过外六角螺栓4固定在蜗壳3上，所述径向式导叶2装于叶轮1的后部、并通过内六角螺栓5固定在泵盖6上。在工作过程中，电机通过轴5带动叶轮1旋转，流体从叶轮1获得能量，流入所述径向式导叶2，从径向式导叶2的出口流出，并流入蜗壳3，经蜗壳3的出口流入管路系统。图5是本发明所述余热排出泵的径向式导叶2的一个流道内部的流体速度分布示意图，与图2所示的现有余热排出泵的径向式导叶2的一个流道内部的流体速度分布示意图相比，说明由于本发明在相邻两个主叶片22之间设置分流叶片23，当流体进入流道中部，分流叶片23将流体分开，形成的两股流体从出口均匀流出。分流叶片23的设置减少了在压力面的漩涡回流区域，改善了流体在主叶片22流道内的速度分布，使流体的速度分布均匀；同时也改善了流体对主叶片22的作用力，从而达到了改善径向式导叶2内部流动，提高余热排出泵水力效率，提高其运行可靠性和安全性的目的。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种余热排出泵的径向式导叶，包括前盖板(24)、后盖板(21)、多个主叶片(22)，前盖板(24)和后盖板(21)分别固定在周向均匀分布的多个主叶片(22)的两端，形成环形压水室，其特征在于，相邻的两个所述主叶片(22)之间设有分流叶片(23)，所述分流叶片(23)的进口直径D₀＝(0.6～0.68)(D₃+D₄)，分流叶片(23)的出口直径等于主叶片(22)的出口直径，其中：

D₃为导叶主叶片进口直径，

D₄为导叶主叶片出口直径。

2.根据权利要求1所述的余热排出泵的径向式导叶，其特征在于，所述分流叶片(23)与主叶片(22)压力面的周向角度φ₁占相邻主叶片(22)间夹角φ的2/5～3/5。

3.根据权利要求1所述的余热排出泵的径向式导叶，其特征在于，所述分流叶片(23)的厚度为同半径下主叶片(22)的厚度的1/3～1/2。

4.根据权利要求1所述的余热排出泵的径向式导叶，其特征在于，所述分流叶片(23)的曲率半径与同半径下主叶片(22)的曲率半径相同。