CN105736454A - 一种径向叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种径向叶轮，该叶轮包括底板和位于其上的均匀分布的多个叶片，还包括覆于叶片上的精密装配形成的盖板，所述底板和盖板的中心位置处设有一流动颗粒能够流入的叶轮进水口，所述叶片与底板以及盖板共同构成了流动颗粒从径向叶轮流出的出口；所述叶片由第一弯曲部、第二弯曲部和第三弯曲部组成，且所述三段弯曲部的交点位置皆为圆滑过渡。本发明通过对叶片迎液面弧面进行优化，由三段曲率不同的弯曲部一体圆滑设计而成的叶片，能够在有限的流动空间内对流体颗粒施以最大的动能，仅利用有限的叶片数和流动空间就能达到最佳的动能传输，进一步优化了叶轮性能。

Description

一种径向叶轮

技术领域

本发明涉及一种离心泵叶轮，具体涉及一种径向叶轮。

背景技术

目前，离心泵叶轮的设计方法主要为一元流动设计方法、模拟设计法和速度系数设计法用。上述这些方法一般是对叶轮的型式、叶片的数量、叶片的出入角和叶片的高度等参数进行设置，叶轮的工作效率也随之大大提高，但是再进一步提高叶轮效率受到了一定限制。当前叶轮仍然存在运行效率低、能耗大的问题。

中国专利CN101715518B公开了一种径向叶轮，针对现有的端板径向叶轮中端板的外径大于叶轮的外径，导致叶轮性能不佳。其技术方案为：径向叶轮包括彼此以一相互间距设置的第一和第二端板，其中，第一端板具有允许流入径向叶轮的开口，以及叶片，该叶片设置在第一和第二端板之间并与第一和第二端板接合，径向叶轮包括：叶片内侧部，其中，叶片的第一弯曲部形成为在径向叶轮旋转时将动能带给流动颗粒，以及叶片外侧部，其中，叶片的第二弯曲部形成为在径向叶轮旋转时不将动能带给流动颗粒。该专利主要是通过叶片、第一端板和第二端板的结构设置，进一步提高了叶轮效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种径向叶轮，以弥补现有技术的不足。

本发明通过对叶片迎液面弧面进行优化，三段不同半径圆弧进行平滑连接，叶片由三段曲率不同的弯曲部一体圆滑设计而成，利用有限的叶片数和流动空间就能达到最佳的动能传输，显著优化叶轮性能。

为达到上述目的，本发明采取的具体技术方案为：

一种径向叶轮，其特征在于，该叶轮包括底板和位于其上的均匀分布的多个叶片，还包括覆于叶片上的精密装配形成的盖板，所述底板和盖板的中心位置处设有一流动颗粒能够流入的叶轮进水口，所述叶片与底板以及盖板共同构成了流动颗粒从径向叶轮流出的出口；所述叶片由第一弯曲部、第二弯曲部和第三弯曲部组成，且所述三段弯曲部的交点位置皆为圆滑过渡。

所述叶片的高度是由内向外逐渐降低，使得所述底板和盖板形成锥度的空间结构，且其锥度由叶轮中心处向外逐渐增大。

优选的，叶片高度的最低值和最高值的比例为1：13。

优选的，所述叶片与盖板之间的间距为0.6mm。

所述第一弯曲部和第二弯曲部在叶片旋转时将动能传递给流动颗粒，第三弯曲部和叶轮外缘部的外径形成的出角将流动颗粒导向出口；所述的第一弯曲部、第二弯曲部和第三弯曲部的曲率半径通过流体流场动态模拟获得，可以通过流场模拟获得不同曲率半径下流动颗粒的速度和压力的分布情况，从而确定出最佳的曲率半径。

优选的，所述叶片和底板精铸为一体。

叶片角是指，在给定的位置处，叶片弯曲部的切线与以径向叶轮的旋转轴线为中心且通过所述给定位置的假想圆的切线之间的夹角。

所述第一弯曲部的叶片角β1和第二弯曲部的叶片角β2随着与径向叶轮的旋转轴线的距离的增加而增加，而第三弯曲部的叶片角β3随着与径向叶轮的旋转轴线的距离的增加而减小；所述各叶片的第一弯曲部的各起点所形成圆的直径是D1，即上述叶轮进水口的直径为D1，所述第一弯曲部和第二弯曲部各交点位置所形成圆的直径是D2，第二弯曲部和第三弯曲部各交点位置所形成圆的直径是D3，所述叶片的外缘部各端点所形成圆的外径是D4。

优选的，叶片角β2比叶片角β1大30%-40%，叶片角β3比叶片角β2大5%-10%，叶片角β3比叶片角β4大25%-35%；当第三弯曲部R3的叶片和叶片外缘部的外径D4相交时，叶片角β3与叶片角β4相等。

优选的，外径D4比直径D3大25%-35%，直径D3比直径D2大25%-35%。

优选的，叶片外缘部的外径对应于底板的外径。

本发明的有益效果为：本发明通过对叶片迎液面弧面进行优化，由三段曲率不同的弯曲部一体圆滑设计而成的叶片，能够在有限的流动空间内对流体颗粒施以最大的动能，仅利用有限的叶片数和流动空间就能达到最佳的动能传输，进一步优化了叶轮性能。本发明结构简单，流体流动速率较高，应用广泛。

附图说明

图1为本发明中叶片的叶片角示意图。

图2为本发明中叶片的成型图。

图3为本发明整体结构示意图。

图4位本发明立体结构示意图。

图5为本发明中叶片角与直径的关系图。

图6为本发明的剖面结构示意图。

其中，1-底板，2-叶片，3-盖板，4-叶轮进水口；R1-第一弯曲部，R2-第二弯曲部，R3-第三弯曲部。

具体实施方式

以下结合附图并通过具体实施例对本发明进一步解释和说明。

如图3、4和5所示，本发明包括底板1和位于其上的均匀分布的多个叶片2，还包括覆于叶片2上的精密装配形成的盖板3，所述底板1和的盖板3的中心位置处设有一流动颗粒能够流入的叶轮进水口4，所述叶片2与底板1以及盖板3共同构成了流动颗粒从径向叶轮流出的出口；所述叶片2由第一弯曲部R1、第二弯曲部R2和第三弯曲部R3组成，且三段弯曲部的交点位置为圆滑过渡；所述叶片2和底板1精铸为一体；所述第一弯曲部R1和第二弯曲部R2在叶片2旋转时将动能传递给流动颗粒，第三弯曲部R3和叶轮外缘部的外径形成的出角将流动颗粒导向出口；所述的第一弯曲部R1、第二弯曲部R2和第三弯曲部R3的曲率半径通过流体流场动态模拟获得。

所述叶片2的高度是由内向外逐渐降低，优选的，叶片2高度的最低值和最高值的比例为1：13；所述底板1和盖板3形成锥度的空间结构，其锥度由叶轮中心处向外逐渐增大。

如图1、2和6所示，所述第一弯曲部R1的叶片角β1和第二弯曲部R2的叶片角β2随着与径向叶轮的旋转轴线的距离的增加而增加，而第三弯曲部R3的叶片角β3随着与径向叶轮的旋转轴线的距离的增加而减小；所述各叶片2的第一弯曲部R1的各起点所形成圆的直径是D1，所述第一弯曲部R1和第二弯曲部R2各交点位置所形成圆的直径是D2，第二弯曲部R2和第三弯曲部R3各交点位置所形成圆的直径是D3，所述叶片2的外缘部各端点所形成圆的外径是D4。

优选的，叶片外缘部的外径D4对应于底板1的外径。

优选的，叶片角β2比叶片角β1大37%，叶片角β3比叶片角β2大7.5%，叶片角β3比叶片角β4大30%。

优选的，外径D4比直径D3大33%，直径D3比直径D2大30%。

优选的，所述叶片与盖板之间的间距为0.6mm。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替代，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种径向叶轮，其特征在于，该叶轮包括底板（1）和位于其上的均匀分布的多个叶片（2），还包括覆于叶片（2）上的精密装配形成的盖板（3），所述底板（1）和盖板（3）的中心位置处设有一流动颗粒能够流入的叶轮进水口（4），所述叶片（2）与底板（1）以及盖板（3）共同构成了流动颗粒从径向叶轮流出的出口；所述叶片（2）由第一弯曲部（R1）、第二弯曲部（R2）和第三弯曲部（R3）组成，且所述三段弯曲部的交点位置皆为圆滑过渡。

2.如权利要求1所述的径向叶轮，其特征在于，所述叶片（2）的高度是由内向外逐渐降低，使得所述底板（1）和盖板（3）形成锥度的空间结构，且其锥度由叶轮中心处向外逐渐增大。

3.如权利要求2所述的径向叶轮，其特征在于，叶片（2）高度的最低值和最高值的比例为1：13。

4.如权利要求1所述的径向叶轮，其特征在于，所述第一弯曲部（R1）和第二弯曲部（R2）在叶片（2）旋转时将动能传递给流动颗粒，第三弯曲部（R3）和叶轮外缘部的外径形成的出角将流动颗粒导向出口；所述的第一弯曲部（R1）、第二弯曲部（R2）和第三弯曲部（R3）的曲率半径通过流体流场动态模拟获得。

5.如权利要求1所述的径向叶轮，其特征在于，所述叶片（2）和底板（1）精铸为一体。

6.如权利要求1或4所述的径向叶轮，其特征在于，所述第一弯曲部（R1）的叶片角β1和第二弯曲部（R2）的叶片角β2随着与径向叶轮的旋转轴线的距离的增加而增加，而第三弯曲部（R3）的叶片角β3随着与径向叶轮的旋转轴线的距离的增加而减小；所述各叶片（2）的第一弯曲部（R1）的各起点所形成圆的直径是D1，所述第一弯曲部（R1）和第二弯曲部（R2）各交点位置所形成圆的直径是D2，第二弯曲部（R2）和第三弯曲部（R3）各交点位置所形成圆的直径是D3，所述叶片（2）的外缘部各端点所形成圆的外径是D4。

7.如权利要求6所述的径向叶轮，其特征在于，叶片角β2比叶片角β1大30%-40%，叶片角β3比叶片角β2大5%-10%，叶片角β3比叶片角β4大25%-35%；当第三弯曲部R3的叶片和叶片外缘部的外径D4相交时，叶片角β3与叶片角β4相等。

8.如权利要求7所述的径向叶轮，其特征在于，外径D4比直径D3大25%-35%，直径D3比直径D2大25%-35%。

9.如权利要求6所述的径向叶轮，其特征在于，叶片外缘部的外径（D4）对应于底板（1）的外径。