CN108644121B - 一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的装置及设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的装置及其方法，涉及流体机械领域，该侧流道泵主要对侧流道泵中开式叶轮进行优化设计，结构更改主要包括后盖板(1)、开式叶片叶轮(3)，包括以下步骤：步骤一，在开式叶片叶轮(3)添加一段与其旋转方向垂直的小叶片(2)，小叶片(2)吸力角大小与开式叶片叶轮(3)吸力角相等，可以光滑过渡，目的是增大部分区域吸力面积，并造成一个绕流场；步骤二，在出口盖板(1)侧流道包角段开环形槽，能使小叶片(2)避免撞击。本发明的有益效果是，提高了侧流道泵气液混输能力，也通过增大吸力面，提高了侧流道泵的效率，简捷方便。

Description

一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的装置及设计方法

技术领域

本发明涉及到流体机械设备中侧流道泵设计技术领域，适用于气液混输的工况条件，具体涉及到一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的装置及设计方法。

背景技术

本发明结构基于侧流道泵，侧流道泵属于超低比转速类型，由于叶轮单侧有一个空间流道而得名，它是一种介于容积式泵和离心泵之间径向式叶片泵，属于旋涡泵的一种，运行流量很小但扬程相对较高。与相同尺寸和相同转数的离心泵或轴流泵相比，虽然也是一种叶片式泵，但其具有扬程高、可实现自吸和气液混输的特点，扬程要高出3～9倍。但由于流体在叶轮和侧流道之间螺旋运动，水力损失相对较大，这类泵效率普遍偏低，大部分不到40％，因此设计出具有高扬程气液混输能力，并且可靠度高，稳定性强以及性能优异的侧流道泵是一项急需解决的任务。

经检索，未发现与本发明所提出的设计方法相同的有关一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的装置及设计方法的文献和专利。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是：在气液混输的运行工况下，通过在叶轮叶片上设置小叶片方式，来提高侧流道泵气液混输能力和效率。

本发明是通过如下技术方案得以实现的：

一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的装置，包括后盖板和开式叶片叶轮；所述开式叶片叶轮上设置有与其旋转方向垂直的小叶片，且小叶片吸力角与开式叶片叶轮吸力角大小相等；所述后盖板侧流道包角段上开设有扇形凹槽；所述扇形凹槽可使得小叶片避免撞击。

进一步的，所述小叶片位于开式叶轮叶片直径的0.7D处；小叶片宽度为开式叶轮叶片直径D的0.1；小叶片高度为开式叶片叶轮高度h的1/5。

一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的设计方法，包括以下步骤：步骤一)在开式叶片叶轮上设置与其旋转方向垂直的小叶片；小叶片吸力角大小与开式叶片叶轮吸力角相等，对小叶片做光滑过渡，以增大部分区域吸力面积，形成一个绕流场；步骤二)在后盖板的侧流道包角段开设扇形凹槽，该扇形凹槽能使小叶片避免撞击。

进一步的，所述开式叶片叶轮为T型叶片叶轮。

进一步的，所述后盖板的侧流道为半圆形流道。

进一步的，所述开式叶片叶轮的叶片为五边形叶片。

进一步的，所述小叶片位于开式叶片叶轮直径的0.7D处，宽度为开式叶片叶轮直径D的0.1，高度为开式叶片叶轮高度h的1/5，该宽高的比可有效增加吸力面积，同时减少小叶片折断风险。

进一步的，所述小叶片与开式叶片叶轮的旋转方向垂直。

进一步的，所述小叶片吸力角与开式叶片叶轮吸力角相同，小叶片背面与开式叶片叶轮叶片背面共面，小叶片吸力面与背面均与开式叶片叶轮叶片光滑过渡。

本发明的有益效果：

(1)在叶轮叶片上设置的凸起的小叶片，可形成一个绕流场，破坏因气泡聚集而产生的气囊或趋势，避免堵塞，提高侧流道泵的气液混输能力，同时小叶片的设置能增大吸力面，从而提高纵向漩涡。

(2)流体在侧流道泵侧流道中断处，因为吸力不够，使流体不能产生足够强度纵向漩涡，这部分是侧流道泵的主要损失，小叶片增加吸力面，可以一定程度加强纵向漩涡，减少损失，提高效率。

(3)后盖板上侧流道的流道包角凸起处开扇形凹槽，扇形凹槽与小叶片之间间隙，与开式叶片叶轮轴向、径向间隙相等，避免了撞击的发生。

附图说明

图1为本发明一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的装置的结构示意图；

图2为本发明图1中涉及到的后盖板的主视示意图；

图3为本发明实施例涉及到的T型叶片叶轮的主视示意图。

附图标记如下：

1-后盖板；2-小叶片；3-开式叶片叶轮；4.扇形凹槽。

具体实施方式

为对本发明做进一步的了解，现结合附图做进一步的说明：

结合附图1和2，一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的装置，包括后盖板1和开式叶片叶轮3；开式叶片叶轮3上设置有与其旋转方向垂直的小叶片2，且小叶片2吸力角与开式叶片叶轮3吸力角大小相等；所述后盖板1侧流道包角段上开设有扇形凹槽4；所述扇形凹槽4可使得小叶片2避免撞击；

结合附图3，该开式叶片叶轮3的叶片为T型叶片叶轮、五边形叶片。

一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的设计方法，具体包括如下步骤：

步骤一，在开式叶片叶轮3加上一块的小叶片2，小叶片2位于开式叶片叶轮3直径约为0.7D处，宽度为开式叶片叶轮3直径约为0.1D，高度为所修改的开式叶片叶轮3高度h的1/5，保证有效的吸力面积，一定长宽比减少小叶片2折断风险，小叶片2指向与运动方向相垂直，吸力面角度与开式叶片叶轮3的叶片吸力面角度相同，背面与原叶片背面共面，小叶片2吸力面与背面均与原叶片光滑过渡。

在侧流道泵运行中，尤其在气液混输的工况下，有时因为含气量较高，易产生气泡，而在叶片直径0.7D～1D流体由叶片旋转进入侧流道，在0～0.7D处流体由侧流道返回叶片，所以在进出流交汇处，为气泡最易出现聚集的点，气泡聚集，易产生气囊，堵塞流体流动，此处设置小叶片2可以造成一个绕流场，打破气囊，提高气液混输时，最大含气量，保证运行稳定。

此外，经研究发现，在侧流道中断处，此部分流体受叶轮做功，有时不会进入侧流道，因此此处流动损失往往占总流动损失的很大比重，增加小叶片，可以扩大吸力面面积，增加流体所受到的功，提高叶轮间纵向漩涡强度，减少流动损失，提高侧流道泵效率。

步骤二，因设计小叶片2会与出口盖板1处进出口流道包角处凸起产生撞击，故开扇形凹槽4，扇形凹槽4的与小叶片2之间间隙，与开式叶片叶轮3轴向、径向间隙相等，避免撞击，产生部分流动损失，但因为，槽的的角度与流道包角大小相等，通常设计仅为全角的1/12，而小叶片2有效工作区域远大于此处，小叶片2作用更明显。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的装置，包括后盖板(1)和开式叶片叶轮(3)；其特征在于，所述开式叶片叶轮(3)上设置有与其旋转方向垂直的小叶片(2)，且小叶片(2)吸力角与开式叶片叶轮(3)吸力角大小相等；所述后盖板(1)侧流道包角段上开设有扇形凹槽(4)；所述扇形凹槽(4)可使得小叶片(2)避免撞击；所述小叶片(2)位于开式叶片叶轮(3)直径的0.7D处；小叶片(2)宽度为开式叶片叶轮(3)直径D的0.1；小叶片(2)高度为开式叶片叶轮(3)高度h的1/5。

2.一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一)在开式叶片叶轮(3)上设置与其旋转方向垂直的小叶片(2)；小叶片(2)吸力角大小与开式叶片叶轮(3)吸力角相等，对小叶片(2)做光滑过渡，以增大部分区域吸力面积，形成一个绕流场；步骤二)在后盖板(1)的侧流道包角段开设扇形凹槽(4)，该扇形凹槽(4)能使小叶片(2)避免撞击。

3.根据权利要求2所述的一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的设计方法，其特征在于，所述开式叶片叶轮(3)为T型叶片叶轮。

4.根据权利要求2所述的一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的设计方法，其特征在于，所述后盖板(1)的侧流道为半圆形流道。

5.根据权利要求3所述的一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的设计方法，其特征在于，所述开式叶片叶轮(3)的叶片为五边形叶片。

6.根据权利要求2所述的一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的设计方法，其特征在于，所述小叶片(2)位于开式叶片叶轮(3)直径的0.7D处，宽度为开式叶片叶轮(3)直径D的0.1，高度为开式叶片叶轮(3)高度h的1/5，该宽高的比可有效增加吸力面积，同时减少小叶片(2)折断风险。

7.根据权利要求2所述的一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的设计方法，其特征在于，所述小叶片(2)与开式叶片叶轮(3)的旋转方向垂直。

8.根据权利要求2所述的一种提高侧流道泵气液混输能力和效率的设计方法，其特征在于，所述小叶片(2)吸力角与开式叶片叶轮(3)吸力角相同，小叶片(2)背面与开式叶片叶轮(3)叶片背面共面，小叶片(2)吸力面与背面均与开式叶片叶轮(3)叶片光滑过渡。

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