CN105673553A - 一种斜流泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种斜流泵，包括泵轴、进口段、圆柱外筒和弯管段，所述泵轴穿过所述圆柱外筒和所述弯管段，所述泵轴上安装有叶片，所述进口段的内腔壁面由进口室壁面和转轮室壁面两部分构成，所述进口室壁面呈锥面，所述转轮室壁面呈弧面，所述转轮室壁面与所述圆柱外筒的内壁面相切；所述叶片位于所述进口段的转轮室内，所述进口室壁面和转轮室壁面交界处开有环形槽。本发明的斜流泵能够减弱进口处叶顶泄漏流的强度，减小其对叶轮内部流动的影响，提高斜流泵的性能，有效的抑制“驼峰”区的出现和提高斜流泵的运行稳定性。

Description

一种斜流泵
技术领域
本发明涉及到一种斜流泵，尤其涉及一种大流量、低扬程、高效区比较宽的斜流泵。
背景技术
斜流泵的比转速较高,性能介于轴流泵与离心泵之间。因而斜流泵兼具了轴流泵和离心泵的优点，即具有扬程变化范围在3~30m且扬程和功率曲线变化平坦、高效区宽、抗汽蚀性能良好、便于启动等优点，其主要用于农业排灌、市政给排水、南水北调工程、电厂供循环水、区域性调水等领域，近年来也逐渐向核电、舰船喷水推进方面发展。
斜流泵叶轮轮缘与转轮室之间存在间隙，叶轮旋转时叶片压力面的静压高于吸力面，流体在压差的作用下从压力面经过叶顶间隙流向吸力面形成叶顶泄漏流。叶顶泄漏流与主流相互作用形成叶顶泄漏涡，这不仅会影响斜流泵内部流动状态，甚至还会堵塞流道影响斜流泵的运行稳定性。小流量工况下叶片进口冲角增加，流体容易在叶片进口吸力面发生流动分离形成漩涡，随着流量的进一步降低，流动分离也随之加剧同时漩涡的旋转强度也会增加，叶片进口吸力面的静压值则会迅速降低，促使压力面与吸力面压差增加，叶顶泄漏量增加，进而增加斜流泵内部流动不稳定性。此外，叶顶泄漏流会增加相邻叶片进口轮缘处的主流圆周速度分量，叶轮进口轮缘处的冲角增大，致使斜流泵临界失速点向大流量方向偏移，影响斜流泵的安全运行。
经检索，在提高斜流泵稳定性方面，江苏大学“一种斜流泵叶轮水力设计方法”（申请号：CN201410711980），该专利给出了叶轮主要几何设计参数的设计公式，通过该设计方法使斜流泵叶轮的水力效率和斜流泵稳定性能得到一定提高。该专利是从叶轮的水力设计方面来提高叶轮的斜率和稳定性而本专利是通过在转轮室壁面开槽减弱叶顶泄漏流强度抑制叶轮旋转失速来提高斜流泵的稳定性。
发明内容
为了减小叶顶泄漏流对斜流泵性能的影响，特别是抑制小流量工况下斜流泵“驼峰”区的出现，提高斜流泵的运行稳定性，本发明提供了一种简单高效、加工方便的斜流泵。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种斜流泵，包括泵轴、进口段、圆柱外筒和弯管段，所述泵轴穿过所述圆柱外筒和所述弯管段，所述泵轴上安装有叶片，所述进口段的内腔壁面由进口室壁面和转轮室壁面两部分构成，所述进口室壁面呈锥面，所述转轮室壁面呈弧面，所述转轮室壁面与所述圆柱外筒的内壁面相切；所述叶片位于所述进口段的转轮室内，所述进口室壁面和转轮室壁面交界处开有环形槽。
上述方案中，所述叶片的叶轮进口边正对所述进口室壁面和转轮室壁面交界处。
上述方案中，所述环形槽的纵截面呈J形形状。
上述方案中，所述泵轴上安装有转轮轮毂，所述叶片通过圆柱头螺钉固定在所述转轮轮毂上。
上述方案中，所述转轮轮毂上还设有导水锥，所述导水锥通过内六角圆柱头螺钉固定安装在所述转轮轮毂末端。
上述方案中，所述进口段和所述圆柱外筒、所述圆柱外筒和所述弯管段均通过螺栓固定连接，所述进口段和所述圆柱外筒之间、所述圆柱外筒和所述弯管段之间均通过凹凸嵌合的方式进行定位。
上述方案中，所述进口段、所述圆柱外筒以及所述弯管段均是通过O型密封圈进行密封。
上述方案中，所述所述泵轴上还安装有导叶体，所述导叶体位于泵轴上，所述导叶体内安装一个深沟球轴承，在深沟球轴承左右两端分别装有轴承左油封和轴承右油封，所述导叶体外侧安装有导叶。
上述方案中，所述泵轴上还设有角接触球轴承、.垫圈油封和联轴器。
本发明的有益效果：（1）本发明与传统的斜流泵相比转轮室壁面结构有所不同，本发明斜流泵转轮室壁面圆周方向上分布着环形槽。当流体流入环形槽时会形成回流，环形槽内的回流在与叶顶泄漏流相互作用时不仅能在一定程度上减弱进口处叶顶泄漏流的强度，减小其对叶轮内部流动的影响，提高斜流泵的稳定性。同时还能削弱叶轮进口处叶顶泄漏流圆周速度，从而减小叶顶泄漏流对相邻叶片进口来流圆周速度分量进而减小冲角，有效的抑制失速的产生，从而提高斜流泵的稳定性，抑制“驼峰”现象的出现。（2）环形槽还能有效降低小流量工况下叶轮进口的逆压梯度，有效抑制回流的产生，降低了流动损失。
附图说明
图1为本发明斜流泵的总装图。
图2为图1中的A向截面左视图。
图3为图1中B处局部放大图。
图4为未开槽与开有环形槽的斜流泵外特性曲线图。
图中：1.进口段，2.内六角圆柱头螺钉，3.导水锥，4.叶片，5.圆柱头螺钉，6.螺栓，7.导叶，8.圆柱外筒，9.弯管段，10.机械密封，11.角接触球轴承，12.垫圈油封，13.联轴器，14.环形槽，15.叶轮进口边，16.转轮室壁面，17.转轮轮毂，18.导叶体，19.轴承左油封，20.内六角平圆头螺钉，21.深沟球轴承，22.轴承右油封，23.O型密封圈，24.泵轴，25.进口室壁面。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
由图1图2和图3可以看出，该斜流泵是由进口段1，内六角圆柱头螺钉2，导水锥3，叶片4，圆柱头螺钉5，螺栓6，导叶7，圆柱外筒8，弯管段9，机械密封10，角接触球轴承11，垫圈油封12，联轴器13，环形槽14，转轮轮毂17，导叶体18，轴承左油封19，内六角平圆头螺钉20，深沟球轴承21，轴承右油封22；O型密封圈23，泵轴24。进口段1通过螺栓6与圆柱外筒8进行连接固定，进口段1和圆柱外筒8通过凹凸嵌合的方式进行定位和保证同心度；圆柱外筒8和弯管段9也是由螺栓6通过法兰进行连接固定，为了确保安装方便快捷以及同心度的准确性圆柱外筒法兰和弯管段法兰也是采用凹凸嵌入的方式；进口段1的内腔壁面由进口室壁面25和转轮室壁面16两部分构成，所述进口室壁面25呈锥面，所述转轮室壁面16呈弧面，所述转轮室壁面16与所述圆柱外筒8的内壁面相切；所述叶片4位于所述进口段1的转轮室内，所述所述叶片4的叶轮进口边15刚好正对所述进口室壁面25和转轮室壁面16交界处。所述进口室壁面25和转轮室壁面16交界处开有纵截面为J形形状的环形槽14。进口段1、圆柱外筒8以及弯管段10均是通过O型密封圈22进行密封；导水锥3用内六角圆柱头螺钉2固定在转轮轮毂17上；导水锥不仅对叶轮进口来流起到导流作用，还能确定转轮轮毂17在泵轴24上的轴向位置；叶片4通过圆柱头螺钉5固定在转轮轮毂17上；在导叶体18内安装一个深沟球轴承21，通过深沟轴承实现静止部件与转动部件的连接；在深沟球轴承21左右两端分别装有轴承左油封19和轴承右油封22，防止液体通过泵轴24与导叶体18之间的间隙进入深沟球轴承21内造成轴承的锈蚀，此外还有防杂质作用；泵轴24上还设有角接触球轴承11、.垫圈油封12和联轴器13。联轴器13连接泵轴25和电机转轴。
如图4所示是运用CFD模拟软件得到的本发明斜流泵未开槽与开有环形槽的外特性曲线图，本发明斜流泵比转速829r/min，进口段直径200mm，叶轮进口直径90.43mm，叶轮出口直径107.88mm，叶轮叶片数3片，导叶叶片数5片，出口段直径250mm，转速1450r/min，槽的深度h=1mm，槽的长度l=26mm。从图中可以看出，在大流量工况下开槽对斜流泵性能影响较小，但随着流量的降低开有环形槽的扬程与未开槽的扬程差值逐渐增大，说明小流量工况下环形槽对减小斜流泵叶顶泄漏流强度有显著的作用，从而大大提高斜流泵内部流体流动的稳定性。

Claims (9)

1.一种斜流泵，包括泵轴（24）、进口段（1）、圆柱外筒（8）和弯管段（9），所述泵轴（24）穿过所述圆形外筒（8）和所述弯管段（9），所述泵轴（24）上安装有叶片（4），其特征在于，所述进口段（1）的内腔壁面由进口室壁面（25）和转轮室壁面（16）两部分构成，所述进口室壁面（25）呈锥面，所述转轮室壁面（16）呈弧面，所述转轮室壁面（16）与所述圆柱外筒（8）的内壁面相切；所述叶片（4）位于所述进口段（1）的转轮室内，所述进口室壁面（25）和转轮室壁面（16）交界处开有环形槽（14）。
2.根据权利要求1所述的一种斜流泵，其特征在于，所述叶片（4）的叶轮进口边（15）正对所述进口室壁面（25）和转轮室壁面（16）交界处。
3.根据权利要求1或2所述的一种斜流泵，其特征在于，所述环形槽（14）的纵截面呈J形形状。
4.根据权利要求1或2所述的一种斜流泵，其特征在于，所述泵轴（24）上安装有转轮轮毂（17），所述叶片（4）通过圆柱头螺钉（5）固定在所述转轮轮毂（17）上。
5.根据权利要求4所述的一种斜流泵，其特征在于，所述转轮轮毂（17）上还设有导水锥（3），所述导水锥（3）通过内六角圆柱头螺钉（2）固定安装在所述转轮轮毂（17）末端。
6.根据权利要求1或2所述的一种斜流泵，其特征在于，所述进口段（1）和所述圆柱外筒（8）、所述圆柱外筒（8）和所述弯管段（9）均通过螺栓（6）固定连接，所述进口段（1）和所述圆柱外筒（8）之间、所述圆柱外筒（8）和所述弯管段（9）之间均通过凹凸嵌合的方式进行定位。
7.根据权利要求6所述的一种斜流泵，其特征在于，所述进口段（1）、所述圆柱外筒（8）以及所述弯管段（9）均是通过O型密封圈（22）进行密封。
8.根据权利要求4所述的一种斜流泵，其特征在于，所述所述泵轴（24）上还安装有导叶体（18），所述导叶体（18）位于泵轴（24）上，所述导叶体（18）内安装一个深沟球轴承（21），在深沟球轴承（21）左右两端分别装有轴承左油封（19）和轴承右油封（22），所述导叶体（18）外侧安装有导叶（7）。
9.根据权利要求4所述的一种斜流泵，其特征在于，所述泵轴（24）上还设有角接触球轴承（11）、.垫圈油封（12）和联轴器（13）。
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