CN105179302A - 一种潜液泵的叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种潜液泵的叶轮，属于潜液泵领域。所述叶轮在三维空间中的轴面投影包括：前盖板线、后盖板线、出口边线、入口边线和多条轴面线，前盖板线的第一端和后盖板线的第一端位于同一水平线上，出口边线的两端分别与前盖板线的第一端和后盖板线的第一端连接，入口边线布置在前盖板线与后盖板线之间，轴面线布置在出口边线和入口边线之间的前盖板线和后盖板线上，所述叶轮的入口直径与所述叶轮的出口直径之比为0.476～0.542，所述叶轮的叶片出口角度为25°～28°，多条所述轴面线等角度均匀分布在所述出口边线和所述入口边线之间，且多条所述轴面线的角度均为10°～20°。采用上述参数制得的叶轮在满足转速和扬程的需求下，具有良好的抗汽蚀性能。

Description

一种潜液泵的叶轮

技术领域

本发明涉及潜液泵领域，特别涉及一种潜液泵的叶轮。

背景技术

潜液泵是用于将液货舱内的液货向外部输送的泵送设备，在潜液泵内当过流部位内的液体的绝对压力下降到汽化压力以下时，液体会因汽化而产生汽泡，这些汽泡能够产生汽蚀现象。潜液泵的叶轮作为最主要的过流部位，是汽蚀最容易发生的地方。由于汽泡连续的产生与破裂，会使潜液泵在运行时的噪音与振动加增，从而降低潜液泵的性能，严重时会中断潜液泵内的液流，使潜液泵不能工作，更重要的是，潜液泵如果长时间在汽蚀条件下工作，过流部位的某些地方会出现麻点甚至穿孔或腐蚀。

考虑到潜液泵的安全性和可靠性，作为系统核心转动部件的叶轮必须具有高抗汽蚀的特性。通常潜液泵的转速越高则扬程越高，那么，潜液泵的转速越高汽蚀现象越严重。现有的潜液泵需要具有较高的转速，这使得潜液泵的抗汽蚀性能较差，使潜液泵发生严重的汽蚀现象。

发明内容

为了解决现有技术中的潜液泵上的汽蚀现象很严重的问题，本发明实施例提供了一种潜液泵的叶轮。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种潜液泵的叶轮，所述叶轮在三维空间中的轴面投影包括：前盖板线、后盖板线、出口边线、入口边线和多条轴面线，所述前盖板线与所述后盖板线间隔布置，所述前盖板线的第一端与所述后盖板线的第一端位于同一水平线上，所述出口边线的两端分别与所述前盖板线的第一端和所述后盖板线的第一端连接，所述入口边线布置在所述前盖板线与所述后盖板线之间，多条所述轴面线布置在所述出口边线和所述入口边线之间的所述前盖板线和所述后盖板线上，所述叶轮的叶片入口直径与所述叶轮的叶片出口直径之比为0.476～0.542，所述叶轮的叶片出口角度为25°～28°，多条所述轴面线等角度均匀分布在所述出口边线和所述入口边线之间，且多条所述轴面线间的角度均为10°～20°。

具体地，所述前盖板线包括：第一水平线、第一圆弧线和第一出口直线，所述第一圆弧线的两端分别与所述第一水平线和所述第一出口直线连接，且所述第一水平线和所述第一出口直线分别与所述第一圆弧线相切，所述第一出口直线与所述叶轮出口边线的夹角为80°～85°。

进一步地，所述第一圆弧线的半径为77毫米～90毫米。

具体地，所述后盖板线包括：第二水平线、第二圆弧线和与所述第二水平线垂直布置的第二出口直线，所述第二圆弧线的两端分别与所述第二水平线和所述第二出口直线连接，且所述第二水平线和所述第二出口直线分别与所述第二圆弧线相切，所述第二圆弧线的半径为130毫米～160毫米。

具体地，所述叶轮的叶片入口端的厚度为2毫米～4毫米。

进一步地，所述叶轮的叶片出口端的厚度为8毫米～12毫米。

进一步地，所述叶轮的叶片入口端为弧形。

具体地，所述出口边线与所述叶轮的出口直径之比为0.05～0.06。

具体地，所述叶轮的叶片入口角度比所述叶轮的叶片入流角大3°～5°。

具体地，所述入口边线为光滑曲线。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供的叶轮的入口直径与叶轮的出口直径之比为0.476～0.542，叶轮的入口直径与叶轮的抗汽蚀性能关系密切，由于出口直径越大，则叶轮对液流的做功就越多，扬程越高，但是，出口直径增大会导致叶轮整体尺寸增大，耗功增多，不节能，即出口直径并不是越大越好，叶轮的入口直径与叶轮的出口直径之比为0.476～0.542使得叶轮同时具有较高的扬程和抗汽蚀性能，且叶轮的耗能较低，叶轮的叶片出口角度为25°～28°，出口角度是影响叶轮扬程的关键参数，叶片出口角度越大，叶片弯曲的程度也越大，叶轮对液流做的功也越多，扬程也会越高，但叶片出口角度并不是越大越好，叶片出口角度过大，则导致叶片过度弯曲从而降低了叶轮的效率，因此，叶片出口角度为25°～28°即满足了叶轮的效率又使得叶轮具有较高的抗汽蚀性能，叶轮的轴面线等角度均匀分布在前盖板线和后盖板线之间，且等角度的角度为10°～20°，轴面线等角度均匀分布可使得叶片的表面光滑，从而使叶片表面的压力均匀分布，进而提高叶轮的抗汽蚀性能，本发明首先通过控制叶轮入口直径与出口直径的比值，将影响叶轮的扬程和抗汽蚀性能的参数联系起来，使之互相影响并维持在最佳参数值附近，其次通过限定叶轮的叶片出口角度使叶片在取得最大出口角度的同时避免叶片过度弯曲带来的不利影响，最后通过等角度均匀分布的轴面线来保证叶片的光滑过渡，进一步提高叶轮抗汽蚀性能，采用上述参数制得的叶轮在满足转速和扬程的需求下，具有良好的抗汽蚀性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的叶轮在三维空间中的轴面投影图；

图2是本发明实施例提供的叶轮的轴面线的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的叶轮的叶片以及叶片入口角度和入流角的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的叶轮的叶片的径向截面图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种潜液泵的叶轮，如图1所示，该叶轮在三维空间中的轴面投影包括：前盖板线1、后盖板线2、出口边线3、入口边线5和多条轴面线4，前盖板线1和后盖板线2间隔布置，前盖板线1的第一端与后盖板线2的第一端位于同一水平线上，出口边线3的两端分别与前盖板线1的第一端和后盖板线2的第一端连接，入口边线5布置在前盖板线1与后盖板线2之间，多条轴面线4布置在出口边线3和入口边线5之间的前盖板线1和后盖板线2上，叶轮的入口直径D1与叶轮的出口直径D2之比σ1为0.476～0.542，叶轮的叶片出口角度γ为25°～28°，出口角度γ为叶片出口的切线与水平线的夹角，如图2所示，多条轴面线4等角度均匀分布在出口边线3和入口边线5之间，且多条轴面线4间的角度θ均为10°～20°。其中，轴面线4是指叶轮过中心轴X的轴面，轴面线4包括图1及图2中的A线-G线。轴面线4表征着叶轮的叶片形状，轴面线4等角度均匀分布可使得叶片的表面光滑，从而使叶片表面的压力均匀分布，进而提高叶轮的抗汽蚀性能。

具体地，前盖板线1可以包括：第一水平线1a、第一圆弧线1b和第一出口直线1c，第一圆弧线1b的两端分别与第一水平线1a和第一出口直线1c连接，且第一水平线1a和第一出口直线1c分别与第一圆弧线1b相切，第一出口直线1c与出口边线3的夹角δ为80°～85°。对于转速较高的潜液泵，夹角δ取值较大则会使流道变得细长，液体流速明显增大，根据伯努利定律，流体的压力将明显降低，可能降低到汽化压力以下，因此极易发生汽蚀；当夹角δ取值小于80°时，流道变宽，液流在进入叶轮的入口后就发生严重扩散，形成漩涡，影响流动的稳定性，损失会变大，效率急剧降低，这也是不可取的，所以80°～85°的夹角δ既可以保证叶轮具有高抗汽蚀性能，又兼顾了叶轮的效率。

进一步地，第一圆弧线1b的半径R1可以为77毫米～90毫米。

具体地，后盖板线2包括：第二水平线2a、第二圆弧线2b和与第二水平线2a垂直布置的第二出口直线2c，第二圆弧线2b的两端分别与第二水平线2a和第二出口直线2c连接，且第二水平线2a和第二出口直线2c分别与第二圆弧线2b相切，第二圆弧线2b的半径R2为130毫米～160毫米。

具体地，图4显示了叶轮的叶片入口端a和出口端b的结构，如图4所示，叶片入口端a的厚度为2毫米～4毫米。减小叶片入口端a的厚度可以减少水对叶片入口端a的力冲击。

进一步地，叶轮的叶片出口端b的厚度为8毫米～12毫米。叶轮由叶片入口端a到叶片出口端b的厚度由入口至出口沿流向线性增大。

进一步地，叶轮的叶片入口端a可以为弧形。弧形的叶片入口端a可以进一步减少水对叶片入口端a的力冲击。更进一步地，该叶片入口端a可以为半圆形。

具体地，出口边线3的宽度与叶轮的出口直径D2之比σ2为0.05～0.06。

具体地，图3显示了叶轮的叶片入口角度β和叶轮的叶片入流角α的结构，如图3所示，叶轮的叶片入口角度β比叶轮的叶片入流角α大3°～5°。液流进入叶轮后会冲击叶片，叶片入口角度β比入流角α大，保证液流进入叶轮时冲击叶片的高压侧，高压能够缓冲冲击引起的压力下降，使得压力不至于下降到液流汽化压力以下，从而能够提高叶轮的抗汽蚀性能，但另一方面，β比α越大，冲击越大，则损失越大，将会降低叶轮的扬程和效率，因此叶片入口角度β比入流角α大3°～5°既保证了叶轮能缓冲冲击引起的压力降，提高了叶轮汽蚀性能，又避免了扬程和效率的降低。

具体地，入口边线5为光滑曲线，光滑的曲线是为了改善液流对叶片的冲击，使液流均匀的冲击叶片。

具体地，潜液泵的叶轮可以包括6个本发明实施例提供的叶片，6个叶片沿叶轮的圆周方向均匀分布。

实施例二

在本实施例中，叶轮的叶片出口角度γ为26°，多条轴面线4等角度均匀分布在前盖板线1与后盖板线2之间，且多条轴面线4间的角θ度均为15°，叶轮的入口直径D1与叶轮的出口直径D2之比σ1取0.515，第一出口边线1c与出口边线3的夹角δ为84°，第一圆弧线1b的半径R1为80毫米，第二圆弧线2b的半径R2为140毫米，叶轮的入口端a的厚度为4毫米，叶轮的出口端b的厚度为11毫米，出口边线3的宽度与叶轮的出口直径D2之比σ2为0.0545，叶轮的叶片入口角度β比叶轮的叶片入流角α大4°。σ1另取0.469和0.542做对比，对采用上述参数的叶轮进行汽蚀余量试验，试验结果为：当σ1为0.515时，扬程为160.8米，汽蚀余量值为5.4米；当σ1为0.469时，扬程为148.9米，汽蚀余量值为10.1米；当σ1为0.542时扬程为154.4米，汽蚀余量值为5.6米，可见，σ1取0.515时叶轮的汽蚀余量试验值比σ1取0.469时的汽蚀余量试验值低45％左右，而σ1取0.515时与σ1取0.542时的汽蚀余量试验值相差不大。

实施例三

在本实施例中，叶轮的叶片出口角度γ为28°，多条轴面线4等角度均匀分布在前盖板线1与后盖板线2之间，且多条轴面线4间的角度均为15°，叶轮的入口直径D1与叶轮的出口直径D2之比σ1取0.49，第一出口边线1c与出口边线3的夹角δ为82°，第一圆弧线1b的半径R1为90毫米，第二圆弧线2b的半径R2为145毫米，叶轮的入口端a的厚度为2毫米，叶轮的出口端b的厚度为8毫米，出口边线3的宽度与叶轮的出口直径D2之比σ2为0.0588，叶轮的叶片入口角度β比叶轮的叶片入流角α大5°。另取σ1为0.482，δ为78°做对比，对采用上述参数的叶轮进行汽蚀余量试验，试验结果为：当σ1为0.49，δ为82°时，扬程为133.7米，汽蚀余量值为2.6米，当σ1为0.482，δ为78°时扬程为127.8米，汽蚀余量值为4.4米，可见，σ1取0.49，δ取82°时叶轮的汽蚀余量试验值比σ1取0.482，δ取78°时的汽蚀余量试验值低41％左右。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供的叶轮的入口直径与叶轮的出口直径之比为0.476～0.542，叶轮的入口直径与叶轮的抗汽蚀性能关系密切，由于出口直径越大，则叶轮对液流的做功就越多，扬程越高，但是，出口直径增大会导致叶轮整体尺寸增大，耗功增多，不节能，即出口直径并不是越大越好，叶轮的入口直径与叶轮的出口直径之比为0.476～0.542使得叶轮同时具有较高的扬程和抗汽蚀性能，且叶轮的耗能较低，叶轮的叶片出口角度为25°～28°，出口角度是影响叶轮扬程的关键参数，叶片出口角度越大，叶片弯曲的程度也越大，叶轮对液流做的功也越多，扬程也会越高，但叶片出口角度并不是越大越好，叶片出口角度过大，则导致叶片过度弯曲从而降低了叶轮的效率，因此，叶片出口角度为25°～28°即满足了叶轮的效率又使得叶轮具有较高的抗汽蚀性能，叶轮的轴面线等角度均匀分布在前盖板线和后盖板线之间，且等角度的角度为10°～20°，轴面线等角度均匀分布可使得叶片的表面光滑，从而使叶片表面的压力均匀分布，进而提高叶轮的抗汽蚀性能，本发明首先通过控制叶轮入口直径与出口直径的比值，将影响叶轮的扬程和抗汽蚀性能的参数联系起来，使之互相影响并维持在最佳参数值附近，其次通过限定叶轮的叶片出口角度使叶片在取得最大出口角度的同时避免叶片过度弯曲带来的不利影响，最后通过等角度均匀分布的轴面线来保证叶片的光滑过渡，进一步提高叶轮抗汽蚀性能，采用上述参数制得的叶轮在满足转速和扬程的需求下，具有良好的抗汽蚀性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种潜液泵的叶轮，所述叶轮在三维空间中的轴面投影包括：前盖板线(1)、后盖板线(2)、出口边线(3)、入口边线(5)和多条轴面线(4)，所述前盖板线(1)与所述后盖板线(2)间隔布置，所述前盖板线(1)的第一端与所述后盖板线(2)的第一端位于同一水平线上，所述出口边线(3)的两端分别与所述前盖板线(1)的第一端和所述后盖板线(2)的第一端连接，所述入口边线(5)布置在所述前盖板线(1)与所述后盖板线(2)之间，多条所述轴面线(4)布置在所述出口边线(3)和所述入口边线(5)之间的所述前盖板线(1)和所述后盖板线(2)上，其特征在于，所述叶轮的入口直径D1与所述叶轮的出口直径D2之比为0.476～0.542，所述叶轮的叶片出口角度γ为25°～28°，多条所述轴面线(4)等角度均匀分布在所述出口边线(3)和所述入口边线(5)之间，且多条所述轴面线(4)间的角度θ均为10°～20°。

2.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述前盖板线(1)包括：第一水平线(1a)、第一圆弧线(1b)和第一出口直线(1c)，所述第一圆弧线(1b)的两端分别与所述第一水平线(1a)和所述第一出口直线(1c)连接，且所述第一水平线(1a)和所述第一出口直线(1c)分别与所述第一圆弧线(1b)相切，所述第一出口直线(1c)与所述出口边线(3)的夹角δ为80°～85°。

3.根据权利要求2所述的叶轮，其特征在于，所述第一圆弧线(1b)的半径R1为77毫米～90毫米。

4.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述后盖板线(2)包括：第二水平线(2a)、第二圆弧线(2b)和与所述第二水平线(2a)垂直布置的第二出口直线(2c)，所述第二圆弧线(2b)的两端分别与所述第二水平线(2a)和所述第二出口直线(2c)连接，且所述第二水平线(2a)和所述第二出口直线(2c)分别与所述第二圆弧线(2b)相切，所述第二圆弧线(2b)的半径R2为130毫米～160毫米。

5.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述叶轮的叶片入口端(a)的厚度为2毫米～4毫米。

6.根据权利要求5所述的叶轮，其特征在于，所述叶轮的叶片出口端(b)的厚度为8毫米～12毫米。

7.根据权利要求5所述的叶轮，其特征在于，所述叶轮的叶片入口端(a)为弧形。

8.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述出口边线(3)的宽度与所述叶轮的出口直径D2之比为0.05～0.06。

9.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述叶轮的叶片入口角度β比所述叶轮的叶片入流角α大3°～5°。

10.根据权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述入口边线(5)为光滑曲线。