CN105822589A - 一种工作效率高的离心泵叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工作效率高的离心泵叶轮。本离心泵叶轮在叶片背面设置有整流凸部，整流凸部设置在叶片背面的中部或者叶片背面中部的靠近叶片进口一侧。整流凸部的几何参数如下：0.25≤θ1/φ≤0.55；0.24≤(θ2‑θ1)/φ≤0.40；0.25≤δ/h≤0.95；式中：φ—叶片包角；θ1—叶片进口与整流凸部起点之间的夹角；θ2—叶片进口与整流凸部终点之间的夹角；h—整流凸部的最高点与相对应位置处的叶片工作面之间的间距；δ—未设置整流凸部的叶片背面与相对应位置处的叶片工作面之间的间距，且间距h与间距δ的取值位置相同。本发明通过在叶片背面增设整流凸部，从而优化离心泵叶片背面流线，改善叶片背面流线分布规律，有效地减小或消除叶片背面的脱流或回流现象，进而达到提高离心泵工作效率的目的。

Description

一种工作效率高的离心泵叶轮

技术领域

本发明涉及离心泵领域，具体涉及一种工作效率高的离心泵叶轮。

背景技术

离心泵广泛应用于石油化工、农田水利建设、船舶等工程领域，工作时流动介质从离心泵的叶轮进口流入叶轮内部，依靠高速转动的叶片获得离心力并做功，产生能量，从离心泵出口流出的介质被输送至设备。叶轮是离心泵的核心部分，对流动介质的输送起到重要作用。传统离心泵的叶轮叶片背面流线是按照叶片加厚原理得到，叶片背面流线是一条与叶片工作面(即叶片压力面)相近的光滑曲线。但是按照这种方式设计出的叶轮在实际工作过程中，叶轮的叶片背面极易产生脱流现象，并诱发涡流、回流等不利流动产生，尤其是当叶轮叶片为大包角时，这种现象更明显，不但影响了离心泵的正常工作，也大大降低了离心泵的水力性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种工作效率高的离心泵叶轮。本发明可有效减小或消除叶轮的叶片背面脱流现象，进而提高了离心泵的水力效率。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种工作效率高的离心泵叶轮，包括叶片，叶片背面设置有整流凸部，所述整流凸部设置在叶片背面的中部或者叶片背面中部的靠近叶片进口一侧。

优选的，所述整流凸部的几何参数如下：

0.25≤θ1/φ≤0.55；

0.24≤(θ2-θ1)/φ≤0.40；

0.25≤δ/h≤0.95；

式中：φ—叶片包角，度；

θ1—叶片进口与整流凸部起点之间的夹角，度；

θ2—叶片进口与整流凸部终点之间的夹角，度；

h—整流凸部的最高点与相对应位置处的叶片工作面之间的间距；

δ—未设置整流凸部的叶片背面与相对应位置处的叶片工作面之间的间距，且间距h与间距δ的取值位置相同。

进一步优选的，所述整流凸部的几何参数如下：

θ1/φ＝0.32；

(θ2-θ1)/φ＝0.28；

δ/h＝0.67。

本发明的有益效果在于：本发明通过在叶片背面增设整流凸部，从而优化离心泵叶片背面流线，改善叶片背面流线分布规律，有效地减小或消除叶片背面的脱流或回流现象，进而达到提高离心泵工作效率的目的。

附图说明

图1为离心泵叶轮的结构示意图。

图2为现有技术中的叶轮叶片的结构示意图。

图3为本发明中的叶轮叶片的结构示意图。

图4为本发明中的叶轮叶片的放大图。

图5为现有技术中的叶轮叶片中间流道的内部流线分布图。

图6为本发明中的叶轮叶片中间流道的内部流线分布图。

图7为使用现有技术中的叶片的离心泵与使用本发明中的叶片的离心泵的性能曲线比较示意图。

图中标号所对应各部件名称如下：

1-前盖板 2-后盖板 3-轴键 4-叶片

41-叶片工作面 42-叶片背面 421-整流凸部

具体实施方式

为便于理解，此处结合图3、4对工作效率高的离心泵叶轮的整体装配组件及工作流程作以下描述：

如图3、4所示，一种工作效率高的离心泵叶轮，包括叶片4，叶片背面42设置有整流凸部421，所述整流凸部421设置在叶片背面42的中部或者叶片背面42中部的靠近叶片进口一侧。

所述整流凸部421也即设置在叶片背面42上的凸起，此凸起的表面以及凸起与叶片背面42的相邻区域之间均为平滑顺延的光滑曲面。

如图4所示，所述整流凸部421的几何参数如下：

0.25≤θ1/φ≤0.55；

0.24≤(θ2-θ1)/φ≤0.40；

0.25≤δ/h≤0.95；

式中：φ—叶片包角，度；

θ1—叶片进口与整流凸部起点之间的夹角，度；

θ2—叶片进口与整流凸部终点之间的夹角，度；

h—整流凸部的最高点与相对应位置处的叶片工作面之间的间距；

δ—未设置整流凸部的叶片背面与相对应位置处的叶片工作面之间的间距，且间距h与间距δ的取值位置相同。

需要说明的是，未设置整流凸部的叶片也即现有技术中的常规叶片，此常规叶片的背面型线为一条平滑的曲线。

下面结合附图5～7对本发明的优点做进一步说明：

以流量Q＝80m³/h，转速n＝2950r/min，扬程H＝80m的低比转速离心泵为例进行说明。其中，叶轮几何参数：叶轮外径D2＝255mm，进口直径D1＝147mm，叶片出口宽度b2＝10mm，叶片包角φ为125°。在保证叶轮的其他几何结构不变的情况下，仅对叶轮叶片背面42的流线进行调整，即在叶片背面42中间靠近叶片进口附近增设整流凸部421,所述整流凸部421的几何参数如下：

θ1/φ满足：θ1/φ＝0.32；

(θ2-θ1)/φ满足：(θ2-θ1)/φ＝0.28；

δ/h满足：δ/h＝0.67。

上式中，φ、θ1、θ2、h、δ的含义与前面公式中的含义相同。

将增设整流凸部421的叶片与原始叶片(如图2所示)的内部流场和外部性能进行比较：

从内部流场分布可以清楚的看出，原始叶片受到叶片背面流线分布的影响，在叶片出口附近形成回流区域，特别是在小流量工况运行时，回流区域较为明显，如图5所示。增设整流凸部421的叶片在相同运行工况下，其中间流道内部流线分布如图6所示，相比于图5，增设整流凸部421的叶片内部回流区域有较为显著的改善。

图7为使用现有技术中的叶片的离心泵与使用本发明中的叶片的离心泵的性能曲线比较示意图。图7中的方案2即为含有增设整流凸部421的叶片的离心泵，而方案1则为含有原始叶片的离心泵。通过比较二者的性能曲线可以看出，方案2中的离心泵的扬程和效率曲线明显优于方案1中的离心泵的性能曲线。在设计工况下，与方案1相比，方案2的工作效率提高了2.8％左右。

Claims (3)

1.一种工作效率高的离心泵叶轮，包括叶片(4)，其特征在于：叶片背面(42)设置有整流凸部(421)，所述整流凸部(421)设置在叶片背面(42)的中部或者叶片背面(42)中部的靠近叶片进口一侧。

2.根据权利要求1所述的工作效率高的离心泵叶轮，其特征在于所述整流凸部(421)的几何参数如下：

0.25≤θ1/φ≤0.55；

0.24≤(θ2-θ1)/φ≤0.40；

0.25≤δ/h≤0.95；

式中：φ—叶片包角，度；

θ1—叶片进口与整流凸部起点之间的夹角，度；

θ2—叶片进口与整流凸部终点之间的夹角，度；

h—整流凸部的最高点与相对应位置处的叶片工作面之间的间距；

δ—未设置整流凸部的叶片背面与相对应位置处的叶片工作面之间的间距，且间距h与间距δ的取值位置相同。

3.根据权利要求2所述的工作效率高的离心泵叶轮，其特征在于所述整流凸部(421)的几何参数如下：

θ1/φ＝0.32；

(θ2-θ1)/φ＝0.28；

δ/h＝0.67。