CN107975491A - 弯叶片旋涡泵叶轮 - Google Patents

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李祥阳
陈万强
陶佳欣
王玮
卿绿军
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Xian Aeronautical University
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Xian Aeronautical University
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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
    • F04D29/24—Vanes
    • F04D29/242—Geometry, shape

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种弯叶片旋涡泵叶轮，包括轮盘，叶片，安装于泵体内部的中空流道内，电机带动叶轮顺时针方向旋转，流体从进口流入，从出口流出。所述叶片为一曲面沿周向回转一定角度生成，该角度取1°~3°，该曲面基于一条B样条曲线和与旋转轴同向的直线生成。通过计算流体力学的方法选定合适的B样条曲线参数可以提高旋涡泵外特性。

Description

弯叶片旋涡泵叶轮
技术领域
本发明涉及一种叶轮，具体来说涉及一种弯叶片旋涡泵叶轮，属于流体机械领域。
背景技术
旋涡泵是一种适用于低比转速小流量工况下的叶片式泵，叶轮是其关键部件。旋涡泵通过叶轮内和流道内流体的动量交换来对流体增压加速，在流动区域内产生大量的纵向旋涡和径向旋涡。
传统的旋涡泵多采用直叶片叶轮，流体在叶轮内的流动损失较大，而二次流动损失是造成旋涡泵效率低的重要原因之一。
旋涡泵叶片数相对于离心泵较多，采用传统三维弯掠叶片造型的叶轮会对加工造成困难，设计周期和成本增加。因此，需要开发一种新型的旋涡泵叶轮兼顾性能和成本问题。
发明内容
本发明的目的就在于解决上述问题。为此，本发明提供一种弯叶片旋涡泵叶轮，目的是在充分减小旋涡泵内流体在叶片间的二次流动损失，改善叶轮出口的“射流-尾迹”结构，增强叶片对流体的做功能力，从而提高效率和扬程。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种弯叶片旋涡泵叶轮，包括轮盘1，叶片2，安装于泵体3内部的中空流道内，电机带动叶轮顺时针方向旋转，流体从进口4流入，从出口5流出。
所述叶片2为一曲面沿周向回转一定角度生成，该角度取1°~3°，该曲面基于一条B样条曲线和与旋转轴同向的直线生成。
所述叶片2中的B样条曲线包含控制点p1、p2、p3、p4、p5，其中p1位于轮毂上，p5位于轮缘上，p1与p2的距离、p4与p5的距离为0.1~0.5mm，β1、β2取0~60°，根据旋涡泵叶间速度三角形具体确定，x，y取值根据旋涡泵叶间流量给定，并使得生成的B样条曲线光滑过渡。
附图说明
图1是本发明安装示意图。
图2是本发明叶片中弦线构型示意图。
图3是本发明的前弯叶片实施例。
图4是本发明的后弯叶片实施例。
图5是本发明前弯叶片实施例不同叶片角与直叶片对比的流量系数-扬程系数图。
图6是本发明后弯叶片实施例不同叶片角与直叶片对比的流量系数-扬程系数图。
图7是本发明前弯叶片实施例不同叶片角与直叶片对比的流量系数-效率图。
图8是本发明后弯叶片实施例不同叶片角与直叶片对比的流量系数-效率图。
图中 1-轮盘；2-叶片；3-泵体；4-进口；5-出口； p1-控制点1；p2-控制点2；p3-控制点3；p4-控制点4；p5-控制点5；β1-叶片进口角；β2-叶片出口角；x-控制点3到控制点1、2连线距离；y-控制点3到过控制点5的轮缘切线距离。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
如图1所示的一种弯叶片旋涡泵叶轮，包括轮盘1，叶片2，安装于泵体3内部的中空流道内，电机带动叶轮顺时针方向旋转，流体从进口4流入，从出口5流出。
图3为本发明的前弯叶片实施例，其特征在于弯叶片的凹向与叶轮的旋转方向一致。
图4为本发明的后弯叶片实施例，其特征在于弯叶片的凹向与叶轮的旋转方向相反。
保证旋涡泵转速和进口压力不变，仅改变出口压力，通过计算流体力学方法来得到不同实施例方案下弯叶片旋涡泵叶轮和直叶片旋涡泵叶轮的流量系数-扬程系数曲线以及流量系数-效率曲线。
如图5所示，采用前弯叶片且β1=β2=10°、30°的弯叶片叶轮扬程系数高于直叶片叶轮，尤其在低流量系数下扬程提高更多，而采用前弯叶片且β1=β2=50°的弯叶片叶轮扬程系数低于直叶片叶轮。
如图6所示，采用后弯叶片且β1=β2=10°、30°、50°的弯叶片叶轮扬程系数均低于直叶片叶轮。
如图7所示，采用前弯叶片且β1=β2=10°、30°的弯叶片叶轮效率高于直叶片叶轮，在高流量系数下相对于直叶片叶轮能提高最多5%的效率。采用前弯叶片且β1=β2=50°的弯叶片叶轮效率低于直叶片叶轮。
如图8所示，采用后弯叶片且β1=β2=30°、50°的弯叶片叶轮效率均低于直叶片叶轮，采用后弯叶片且β1=β2=10°的弯叶片叶轮效率在低流量系数下效率与直叶片叶轮持平，在高流量系数下效率能提高1%~2%。
以上实施例只是本发明具体实施方式中的一部分，在实施过程中，应根据旋涡泵的实际工作情况来选择合适的β1和β2，从而获得合适的扬程特性和效率特性，本领域的技人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种弯叶片旋涡泵叶轮，包括轮盘1，叶片2，安装于泵体3内部的中空流道内，电机带动叶轮顺时针方向旋转，流体从进口4流入，从出口5流出。
2.根据权利要求1所述的一种弯叶片旋涡泵叶轮，其特征在于，所述叶片2为一曲面沿周向回转一定角度生成，该角度取1°~3°，该曲面基于一条B样条曲线和与旋转轴同向的直线生成。
3.根据权利要求2所述的一种弯叶片旋涡泵叶轮，其特征在于，所述叶片2中的B样条曲线包含控制点p1、p2、p3、p4、p5，其中p1位于轮毂上，p5位于轮缘上，p1与p2的距离、p4与p5的距离为0.1~0.5mm，β1、β2取0~60°，根据旋涡泵叶间速度三角形具体确定，x，y取值根据旋涡泵叶间流量给定，并使得生成的B样条曲线光滑过渡。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1193881A (ja) * 1997-09-22 1999-04-06 Ebara Corp ボルテックス形ポンプ
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CN201771794U (zh) * 2009-11-26 2011-03-23 江苏国泉泵业制造有限公司 带弯曲叶片的无过载涡流泵
JP2014015920A (ja) * 2012-07-11 2014-01-30 Kawamoto Pump Mfg Co Ltd セミオープン羽根車

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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication
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