CN104047898A - 一种具有消涡减阻孔的导叶体 - Google Patents

Abstract

本发明是一种用于深井离心泵或其他形式多级离心泵的具有消涡减阻孔的空间导叶，在空间导叶的每个叶片的根部，靠近下盖板侧，布置1~3个相同尺寸的半圆孔，消涡减阻孔贯穿导叶的压力面和吸力面，呈倾斜状。本发明结构简单，便于加工，高速液流从压力面经消涡减阻孔流至吸力面，能够冲散在吸力面附近滞留的低速液体，能够有效地改善导叶吸力面贴近下盖板区域的流动形态，降低产生二次流和旋涡的可能性，减少水力损失，显著提高导叶的过流效率。

Description

一种具有消涡减阻孔的导叶体

技术领域

本发明涉及的空间导叶是多级离心泵的关键水力部件之一，属于水力机械领域。

背景技术

空间导叶也称为导流壳，位于叶轮之后，和叶轮一起构成泵的过流部件。空间导叶在深井离心泵和导叶式混流泵中应用非常广泛。空间导叶的主要作用是将叶轮出口的液体收集起来，并输送到出口或下一级叶轮吸入口；降低液流速度，将速度能转换为压能；尽可能地消除液流的速度环量。因此，空间导叶是一个重要的速度能转换装置，其设计的好坏对泵性能有着重大影响，有资料表明导叶内的水力损失约占泵内水力损失的 40%～50%。

相关的研究表明，空间导叶内部流动非常复杂，存在着流动分离、二次流、旋涡等现象，产生较大的水力损失。这些流动现象在降低泵效率的同时，也会加剧流动诱发的泵体振动、噪声，并导致泵运行稳定性的降低。在空间导叶叶片的吸力面往往存在着低速区     ，甚至循环着滞留涡，并伴随着较大的水力损失。

对于如何改善这一区域的流场形态，消减旋涡发生的可能性并降低水力损失，一直是相关学者研究的热点。专利申请号CN201320001280.9《一种具有吸力面副叶片的空间导叶体》提出了一种在空间导叶的吸力面布置副叶片来控制空间导叶内部二次流的方法。这种布置在导叶叶片吸力面中部的副叶片能够起到阻断轴向旋涡，但是不能从根源上消除旋涡。

在旋转机械中，叶轮或导叶的叶片的压力面和吸力面存在着明显的压力差，如果在叶片上开槽或开孔，则会有一部分高速流体通过沟槽或孔洞，从压力面流至吸力面，从而改善吸力面附近的流场形态。目前在这种方法在旋转机械的叶轮上已有相关的应用，专利申请号CN200910052014.7《泵沟槽引流叶片》提出一种泵的沟槽引流叶片，通过在叶轮叶片上开槽来抽吸边界层中阻滞了的流体，进而改善叶轮内部流场。

发明内容

为了改善空间导叶吸力面附近的流场分布，减少出现流动分离、旋涡和二次流的可能性，并减少水力损失，提高空间导叶的过流效率，本发明提供了一种具有消涡减阻孔的空间导叶。

本发明的技术方案是：

一种具有消涡减阻孔的空间导叶，包括空间导叶下盖板和空间导叶叶片，其特征在于，所述空间导叶片的叶片根部布置至少一个消涡减阻孔。

上述方案中，所述导叶叶片的导叶包角小于九十度，所述消涡减阻孔的个数为一个。

上述方案中，所述消涡减阻孔位于空间导叶流道高度的中心位置。

上述方案中，所述导叶叶片的导叶包角大于90度，所述消涡减阻孔的个数为2-3个。

上述方案中，所述消涡减阻孔在空间导叶流道高度上均布。

上述方案中，所述消涡减阻孔的中心线与消涡减阻孔所处圆周的切角α为0°—30°。

上述方案中，所述消涡减阻孔的直径为2-5mm。

本发明的有益效果是：结构简单，便于加工，高速液流从压力面经孔流至吸力面，能够冲散在吸力面滞留的低速液体，能够有效地改善导叶吸力面贴近下盖板区域的流动形态，降低产生二次流和旋涡的可能性，减少液流损失，且消涡减阻孔的开口倾斜向上，顺应液流流动趋势，进一步减少液流损失，显著提高导叶的过流效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，

图1是本发明所述具有消涡减阻孔的空间导叶在深井离心泵单级泵段上应用的简图；

图2是本发明所述具有消涡减阻孔的空间导叶的俯视图；

图3是本发明所述具有消涡减阻孔的空间导叶的三维实体模型；

图4是有无消涡减阻孔的泵单级扬程对比曲线图；

图5是有无消涡减阻孔的泵效率对比曲线图。

 

图中：1.叶轮  2.空间导叶下盖板  3. 消涡减阻孔  4.空间导叶叶片  5.空间导叶上盖板  6.空间导叶外壳  7.空间导叶叶片压力面  8.空间导叶叶片吸力面。

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1所示是本发明具有消涡减阻孔的空间导叶在深井离心泵单级泵段中的应用，消涡减阻孔3呈半圆形，位于空间导叶叶片4的根部，消涡减阻孔3的数量为1~3，具体数量根据空间导叶叶片4的包角确定，当导叶叶片的导叶包角小于90度时，消涡减阻孔3的个数为一个，当导叶叶片的导叶包角大于90度时，消涡减阻孔3的个数为2-3个；消涡减阻孔3的直径为2~5mm。

图2所示是本发明具有消涡减阻孔的空间导叶的俯视图，消涡减阻孔3的中心到空间导叶叶片4的进口边的距离约占空间导叶叶片4流道高度的1/4~3/4，具体位置根据消涡减阻孔3的数量、空间导叶叶片4的包角确定。

图3所示是本发明具有消涡减阻孔的空间导叶的三维实体模型（隐去上盖板和外壳），消涡减阻孔3贯穿空间导叶叶片的压力面7和空间导叶叶片的吸力面8，呈倾斜状，消涡减阻孔3的中心线与圆周方向的夹角为0°~30°，这样可以顺应液流流动的趋势，减少对液流的阻力，提高导叶的过流效率。

空间导叶内部流动非常复杂，在空间导叶叶片的吸力面往往存在着低速区，甚至循环着滞留涡，并伴随着较大的液流损失，这些涡流在降低泵效率的同时，也会加剧流动诱发的泵体振动、噪声，并导致泵运行稳定性的降低。本发明通过在空间导叶叶片的根部布置消涡减阻孔3，当高速液体从空间导叶叶片的压力面7经消涡减阻孔3流至吸力面8时，能够冲散在吸力面8附近直流的低速液体，能够有效的改善导叶吸力面8贴近导叶下盖板2区域的流动形态，避免滞留涡的形成，降低液流损失。

图4和图5分别对比了通过数值模拟得到的分别采用有消涡减阻孔和无消涡减阻孔空间导叶的泵单级扬程和泵效率，其中除了有无消涡减阻孔的区别外，其他工作部件和数值模拟方法均相同，可以看出，采用具有消涡减阻孔空间导叶的泵的单级扬程和泵效率相比无消涡减阻孔的方案都有所提高。这有力地证实了本发明的有益效果。

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 (7)

1.一种具有消涡减阻孔的空间导叶，包括空间导叶下盖板（2）和空间导叶叶片（4），其特征在于，所述空间导叶片的叶片根部布置1-3个消涡减阻孔（3）。

2.根据权利要求1所述的一种具有消涡减阻孔的空间导叶，其特征在于，所述导叶叶片（4）的导叶包角小于九十度，所述消涡减阻孔（3）的个数为1个。

3.根据权利要求2所述的一种具有消涡减阻孔的空间导叶，其特征在于，所述消涡减阻孔（3）位于空间导叶流道高度的中心位置。

4.根据权利要求1所述的一种具有消涡减阻孔的空间导叶，其特征在于，所述导叶叶片（4）的导叶包角大于90度，所述消涡减阻孔（3）的个数为2-3个。

5.根据权利要求4所述的一种具有消涡减阻孔的空间导叶，其特征在于，所述消涡减阻孔（3）在空间导叶流道高度上均布。

6.根据权利要求1所述的一种具有消涡减阻孔的空间导叶，其特征在于，所述消涡减阻孔（3）的中心线与消涡减阻孔（3）所处圆周的切角α为0°—30°。

7.根据权利要求1所述的一种具有消涡减阻孔的空间导叶，其特征在于，所述消涡减阻孔（3）的直径为2-5mm。