CN104279180A - 一种双吸叶轮 - Google Patents

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张涛
吴应德
马柏青
杨德旭
马文生
王成
祁应军
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2205—Conventional flow pattern
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    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
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Abstract

本发明公开了一种双吸叶轮，包括前盖板、后盖板、叶片、轮毂和轴，出水口的出口边为V字形，V字形的顶点处且在后盖板上设置有向上凸起的隔板，隔板的两边呈向内凹陷的弧形，隔板随流道变化形状光滑过渡。本发明使得叶轮比转速增大，最大限度减小水力损失，结构对称，没有轴向力，运行平稳。

Description

一种双吸叶轮
技术领域
本发明属于机械(泵)技术领域，具体涉及一种双吸叶轮。 
背景技术
目前按照比转速的范围将泵分为离心泵、混流泵和轴流泵，即当比转速(即比转数)在30～300时属于离心泵，300～500时属于混流泵，500～1000时属于轴流泵。由比转速并结合图5可以看出在水泵的流量和转速不变，吸入口尺寸大致相等的情况下，比转速越小扬程越高，比转速越大扬程越低。随着ns数值增大，D2/D0值就逐渐减小。对混流泵出口边变成倾斜，因为随着ns提高，D2/D0继续缩小，如果出口边不倾斜，则前盖板处流线就会比后盖板流线短得多，这样两条流线上扬程不同，产生二次回流，另外D2减小到一定程度将受到叶轮进口直径D0的限制。如果再要继续减小，只能将出口做成倾斜的，使出口有较小的平均直径。继续减小，最后就成为轴流泵的叶轮了。 
现有的双吸泵均为离心泵，比转速一般都在30～300。如图1所示，大多数双吸泵叶轮包括前盖板1、后盖板2、叶片4、轮毂5和轴孔6，后盖板2和轮毂5一体成型，出水口3的出口边水平设置，D2/D0一般在1.4～3之间，比转速一般在30～300，结构对称。 
该叶轮实际上是由两个背靠背的单级单吸叶轮组合而成，具有流量大、扬程高等特点。结构对称，没有轴向力，运行平稳，因此在工程中得到了广 泛的应用。但到目前为止还没有比转速大于300的双吸泵。 
发明内容
本发明的目的是提供一种双吸叶轮，解决了现有技术中存在的叶轮出口的冲击损失大、叶轮的抗汽蚀能力和效率低、双吸泵的适用范围窄的问题。 
本发明所采用的技术方案是，一种双吸叶轮，包括前盖板、后盖板、叶片、轮毂、轴和出水口，出水口的出口边为V字形，V字形的顶点处且在后盖板上设置有向上凸起的隔板。 
本发明的特点还在于， 
隔板的两边呈向内凹陷的弧形，隔板随流道变化形状光滑过渡。 
隔板的凸起端为圆角。 
本发明的有益效果是： 
1)、提供了一种新的双吸叶轮，由于此叶轮的水力结构形式，有效的扩大了双吸泵的比转速范围，拓宽了双吸泵的使用范围。 
2)、在增加了光滑过渡的隔板之后，叶轮的设计参数并没有改变，而且最大程度的避免了液流之间的内摩擦，减小了液流之间的冲击损失，提高了叶轮的水力效率。 
3)、在扩大了双吸泵比转速的同时还继承了双吸泵结构对称，外形美观，没有轴向力，稳定性好，便于安装和检修等优点。 
4)、由于本双吸叶轮的结构，在本叶轮中流线aa＇与流线ff＇等长，并从aa＇流线到ff＇流线，在所有的流线上产生了相等的扬程，有效地消除了叶轮出口的二次回流，降低了高比转速(比转速在300～500)离心泵在小流量工况下的不稳定性，有效抑制了马鞍形曲线的形成。 
5)、由于传统高比转速双吸离心泵叶轮为了使特性曲线平坦，通俗地讲 就是使得叶轮中流线aa＇与流线a＂b＂等长，这样使得叶轮叶片进口边靠后，导致叶轮外径增大，轴面流线线速度增大，叶轮冲击损失自然就大。本双吸叶轮不仅很好的满足了流线aa＇与流线bb＇等长，而且可以使得叶片进口边尽可能的前伸，合理有效的降低了叶轮的冲击损失。 
6)、本发明双吸叶轮与传统的高比转速叶轮相比，本新型叶轮宽度大，提升了叶轮过流容量，从而可以适当的减小叶轮外径。这样有效地减小了叶轮的圆盘摩擦损失，提高了叶轮的效率。 
本新型叶轮叶片出口边下移，增大了隔舌间隙，减小了旋转叶片和静止部件互相干扰所产生的压力脉动，降低了机组的噪声和振动。 
附图说明
图1是现有双吸泵叶轮的结构示意图； 
图2是一种不成立的比转速大于300的双吸叶轮的结构示意图； 
图3是本发明双吸泵叶轮的结构示意图； 
图4是传统双吸泵与本发明双吸叶轮进水边前后的比较结构示意图； 
图5是双吸泵的比转速与叶轮形状和性能曲线形状的关系。 
图中，1.前盖板，2.后盖板，3.出水口，4.叶片，5.轮毂，6.轴孔，7.隔板，8.流道。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。 
本发明提供一种双吸叶轮，包括前盖板1、后盖板2、叶片4、轮毂5和轴孔6，出水口3的出口边为V字形，V字形的顶点处且在后盖板2上设置有向上凸起的隔板7，隔板7的两边呈向内凹陷的弧形，隔板7随流道变化形状光滑过渡。本发明使得叶轮比转速增大，最大限度减小水力损失，结 构对称，没有轴向力，运行平稳。 
本发明双吸叶轮的工作原理是：轮毂5、后盖板2和隔板7的一体成型体与前盖板1之间形成双流道8，液流进入流道8，叶轮随轴孔6内做轴转动，带动液流旋转，液流随着离心力的作用从出水口3流出。 
如图5所示，随着ns提高，D2/D0继续缩小，如果出口边不倾斜，则前盖板处流线就会比后盖板流线短得多，这样两条流线上扬程不同，产生二次回流。 
如图2所示，在这个不成立的比转速大于300的双吸叶轮。其结构包括前盖板1、后盖板2、叶片4、轮毂5和轴孔6。由于叶轮出口边是倾斜的斜流泵水力模型，叶轮两侧处(A处)流体介质出现大面积的交汇，使得叶轮出口轴面速度方向不一致，流体之间内摩擦损失严重，叶轮水力损失增大，叶轮效率显著降低。 
与现有技术相区别的是叶轮出口形状参照斜流泵(比转速为300～500)叶轮水力模型，将叶片出口边与轴线倾斜形成一定角度，呈V字形，一般在10°～45°。由于将双吸叶轮做成出口边与轴线倾斜的形状后，叶轮两侧流体介质将会出现大面积的交汇，产生明显的压力梯度，使得后盖板壁面产生边界层，在离心力、哥氏力的作用下产生二次回流，从而使叶轮流道内的流态发生变化，使得旋转叶片和静止部件互相干扰产生压力脉动。由于在叶轮出口处有严重的冲击损失，这严重影响了叶轮的水力效率，从而大幅度的降低了叶轮的水力效率性能。 
由于传统高比转速双吸离心泵叶轮为了使特性曲线平坦，通俗地讲就是使得叶轮中流线aa＇与流线a＂b＂等长，这样使得叶轮叶片进口边靠后，导致叶轮外径增大，轴面流线线速度增大，叶轮冲击损失自然就大。如图4 所示，本双吸叶轮不仅很好的满足了流线aa＇与流线bb＇等长，而且可以使得叶片进口边尽可能的前伸，合理有效的降低了叶轮的冲击损失。 
由于叶轮的冲击损失hv正比于叶轮出水口3的速度水头和叶轮流量，即hv＝γQTKV2 2/2g，由叶轮出口速度三角形有V2 2＝Vm2 2+Vu2 2，连续性方程Vm2＝Q/2πR2b2φ2ηv，由泵的基本方程Vu2＝gH/ωR2 2ηh，其中ω为叶轮的设计角速度，由泵的设计转速n计算，即ω＝2πn/60，综上所述叶轮的冲击损失为其中：γ为介质重度,单位为N/m3；Q为泵在设计点的流量，单位为m3/s；R2为叶轮半径，单位为m；b2为叶轮出口宽度，单位为m；φ2为叶轮出口排挤系数；H为泵在设计点的扬程，单位为m；ηh为泵在设计点的水力效率；ηv为泵在设计点的容积损失。冲击损失与叶轮的半径、出口宽度和水力效率息息相关。为最大程度的避免了两侧叶轮流体介质交汇时的冲击损失，液流之间的干扰，减小流体之间的内摩擦，降低水力损失，提高叶轮的效率。本发明在叶轮出水口3中间增设隔板7，隔板7形状随流道的形状光滑过渡，在隔板7交汇末端形成一定的圆角，从而使叶轮沿出口轴面速度方向大小均一致，靠近隔板一侧轴面分速度比以前小得多，从而减小了叶轮出水口3的冲击损失，提高了叶轮的水力效率。有效地解决了高比转速双吸泵效率低的问题。本发明提供了一种新型的双吸泵叶轮，有效地增大了双吸泵的比转速，拓宽了双吸泵的使用范围。 

Claims (3)

1.一种双吸叶轮，包括前盖板(1)、后盖板(2)、叶片(4)、轮毂(5)、轴孔(6)和出水口(3)，其特征在于，所述出水口(3)的出口边为V字形，V字形的顶点处且在后盖板(2)上设置有向上凸起的隔板(7)。
2.根据权利要求1所述的双吸叶轮，其特征在于，所述隔板(7)的两边呈向内凹陷的弧形，隔板(7)随流道变化形状光滑过渡。
3.根据权利要求1或2所述的双吸叶轮，其特征在于，所述隔板(7)的凸起端为圆角。
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