CN109162956A - 一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的t型叶顶及具有其的泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶及具有其的泵，其中，叶顶包括：叶片，叶片的厚度沿叶弦方向等尺度增大近叶片顶部区域，形成T型叶顶，以减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流。采用T型叶顶是抑制泵间隙泄漏涡，提高泵水力效率和运行稳定性的有效途径。T型叶顶抑制叶片压力侧的流动分离，抑制流体从叶片压力侧进入叶顶间隙，从而减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流；延伸间隙的周向流道长度，从而减弱叶顶间隙内的压力梯度和泄漏涡对间隙泄漏流的卷吸作用，从而抑制叶顶间隙内压力脉动和叶轮流道内泄漏涡，提高泵的运行效率和稳定性，并且T型叶顶结构简单，易于加工制造，适用于任何类型的泵。

Description

一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶及具有其的泵

技术领域

本发明涉及泵技术领域，特别涉及一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶及具有其的泵。

背景技术

相关技术，泵是一种将机械能传送给流体使流体能量增加，以用于输送流体或使流体增压的通用机械。叶顶间隙是指叶片顶部与泵壳体之间存在的间隙，在泵中的叶轮中不可避免。在叶片压力侧和吸力侧的压差作用下，叶顶间隙诱发的泄漏涡与叶轮流道内主流发生相互干扰和掺混，进而导致叶轮流道内和叶顶间隙内复杂的旋涡运动。叶顶间隙诱发的间隙流动和泄漏涡对主流的强烈干扰作用，导致叶轮内部流态的恶化和叶片做功能力的下降，从而造成泵能量损失的增大和水力效率的降低。叶顶间隙诱发的泄漏涡造成叶轮内尤其是叶顶间隙区流体压力和速度急剧变化，进而导致剧烈的压力脉动，对泵的运行稳定性产生重要影响。

叶轮内叶顶间隙产生的泄漏涡对于泵的能量损失，运行效率和稳定性有重大影响，但对其控制的研究尚不多见。

发明内容

本发明旨在解决抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的问题。

为此，本发明的一个目的在于提出一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶，该叶顶可以有效提高泵的运行效率和稳定性，并且T型叶顶结构简单，易于加工制造，适用于任何类型的泵。

本发明的另一个目的在于提出一种具有T型叶顶的泵。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶，沿叶弦方向等尺度增大近叶片顶部区域的叶片厚度，形成T型叶顶，以减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流。

根据本发明实施例的泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶，采用T型叶顶是抑制泵间隙泄漏涡，提高泵水力效率和运行稳定性的有效途径，T型叶顶抑制叶片压力侧的流动分离，抑制流体从叶片压力侧进入叶顶间隙，从而减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流；延伸间隙的周向流道长度，从而减弱叶顶间隙内的压力梯度和泄漏涡对间隙泄漏流的卷吸作用，从而抑制叶顶间隙内压力脉动和叶轮流道内泄漏涡，提高泵的运行效率和稳定性，并且T型叶顶结构简单，易于加工制造，适用于任何类型的泵。

另外，根据本发明上述实施例的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶还可以具有以下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述叶片的厚度为：以原始叶片高度H₁和叶顶间隙尺寸τ为参考值，从起始位置进行叶片加厚，所述起始位置的叶片高度H_T0＝H₁-h_max，所述起始位置的叶片厚度δ_T0取值为等叶高处的原始叶片厚度δ₀；以叶顶间隙尺寸τ为参考，在叶片顶部的叶片高度H_T1＝H₁处叶片加厚至最大厚度；所述T型叶顶的起始位置至所述叶片顶部，叶片厚度δ_T与对应叶片高度H_T服从抛物线分布规律。

进一步地，在本发明的一个实施例中，h_max的取值范围为1.0τ-5.0τ，且叶片最大厚度δ_T1取值范围为0.5τ-2.0τ。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述抛物线分布规律为：

其中，其中h＝H_T-H_T0，t＝(δ_T-δ)/2，h_max＝H_T1-H_T0，t_max＝(δ_T1-δ₁)/2，k＝tan(θ)，θ取值范围为30°-60°，δ为等叶高处原始叶片厚度。

为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种具有T型叶顶的泵，包括：泵壳体和上述的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶。

本发明实施例的具有T型叶顶的泵，采用T型叶顶是抑制泵间隙泄漏涡，提高泵水力效率和运行稳定性的有效途径，T型叶顶抑制叶片压力侧的流动分离，抑制流体从叶片压力侧进入叶顶间隙，从而减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流；延伸间隙的周向流道长度，从而减弱叶顶间隙内的压力梯度和泄漏涡对间隙泄漏流的卷吸作用，从而抑制叶顶间隙内压力脉动和叶轮流道内泄漏涡，提高泵的运行效率和稳定性，并且T型叶顶结构简单，易于加工制造，适用于任何类型的泵。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶的三维结构示意；

图3为根据本发明一个实施例的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶的抑制效果示意图。

附图标记说明：

抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶100、叶片顶部1、泵壳体2、叶顶间隙3、间隙泄漏流4、叶片压力面侧5、叶片吸力面侧6、T型叶顶7和泄漏涡8。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶和具有T型叶顶的泵，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶。

图1是本发明一个实施例的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶的结构示意图。

如图1所示，该抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶100包括：叶片。

其中，叶片的厚度沿叶弦方向等尺度增大近叶片顶部区域，形成T型叶顶，以减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流。本发明实施例的叶顶100采用T型叶顶是抑制泵间隙泄漏涡，提高泵水力效率和运行稳定性的有效途径。

可以理解的是，本发明实施例通过沿叶弦方向等尺度增大近叶片顶部区域的叶片厚度，从而造成T型叶顶。

进一步地，在本发明的一个实施例中，叶片的厚度为：以原始叶片高度H₁和叶顶间隙尺寸τ为参考值，从起始位置进行叶片加厚，起始位置的叶片高度H_T0＝H₁-h_max，起始位置的叶片厚度δ_T0取值为等叶高处的原始叶片厚度δ₀；以叶顶间隙尺寸τ为参考，在叶片顶部的叶片高度H_T1＝H₁处叶片加厚至最大厚度；T型叶顶的起始位置至叶片顶部，叶片厚度δ_T与对应叶片高度H_T服从抛物线分布规律。

进一步地，在本发明的一个实施例中，h_max的取值范围为1.0τ-5.0τ，且叶片最大厚度δ_T1取值范围为0.5τ-2.0τ。

进一步地，在本发明的一个实施例中，抛物线分布规律为：

其中，其中h＝H_T-H_T0，t＝(δ_T-δ)/2，h_max＝H_T1-H_T0，t_max＝(δ_T1-δ₁)/2，k＝tan(θ)，θ取值范围为30°-60°，δ为等叶高处原始叶片厚度

下面结合附图并通过具体实施例的方式对抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶100进行进一步阐述。

如图1和图2所示，在叶片顶部1和泵壳体2之间存在叶顶间隙3，间隙泄漏流4在叶片压力侧5和吸力侧6的压差作用下通过叶顶间隙3进入叶轮流道内。沿叶弦方向等尺度增大近叶片顶部1区域的叶片厚度，从而造成T型叶顶7。以原始叶片高度H₁和叶顶间隙尺寸τ为参考，从起始位置进行叶片加厚，起始位置叶片高度H_T0＝H₁-h_max，h_max取值范围为1.0τ-5.0τ，起始位置叶片厚度δ_T0取值为等叶高处原始叶片厚度δ₀；以叶顶间隙尺寸τ为参考，在叶片顶部叶片高度H_T1＝H₁处叶片加厚至最大厚度，叶片最大厚度δ_T1取值范围为0.5τ-2.0τ；T型叶顶7起始位置至叶片顶部，叶片厚度δ_T与对应叶片高度H_T服从抛物线分布规律，控制规律为：其中h＝H_T-H_T0,t＝(δ_T-δ)/2,h_max＝H_T1-H_T0,t_max＝(δ_T1-δ₁)/2,k＝tan(θ)，θ取值范围为30°-60°，δ为等叶高处原始叶片厚度。

T型叶顶7为沿叶弦方向等尺度增大近叶片顶部1区域的叶片厚度形成。

如图3所示，间隙泄漏流4进入叶轮流道内并与主流发生相互干扰和掺混，进而导致复杂的泄漏涡8。与原始叶片对比，T型叶顶有效减弱了泄漏涡8的尺寸和涡量强度，具有显著的抑制效果。

本发明实施例的工作原理如下：T型叶顶7抑制叶片压力侧5的流动分离，抑制流体从叶片压力侧5进入叶顶间隙3，从而减少叶片压力侧5到叶片吸力侧6的间隙泄漏流4；延伸间隙的周向流道长度，从而减弱叶顶间隙3内的压力梯度和泄漏涡8对间隙泄漏流4的卷吸作用，从而抑制叶顶间隙3内压力脉动和叶轮流道内泄漏涡8，提高泵的运行效率和稳定性。

根据T型叶顶7的工作原理，T型叶顶7适用于任何类型的泵。

根据本发明实施例提出的具有T型叶顶的泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶，采用T型叶顶是抑制泵间隙泄漏涡，提高泵水力效率和运行稳定性的有效途径，T型叶顶抑制叶片压力侧的流动分离，抑制流体从叶片压力侧进入叶顶间隙，从而减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流；延伸间隙的周向流道长度，从而减弱叶顶间隙内的压力梯度和泄漏涡对间隙泄漏流的卷吸作用，从而抑制叶顶间隙内压力脉动和叶轮流道内泄漏涡，提高泵的运行效率和稳定性，并且T型叶顶结构简单，易于加工制造，适用于任何类型的泵。

此外，本发明实施例还提出了一种具有T型叶顶的泵，包括：泵壳体和上述的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶。

本发明实施例的具有T型叶顶的泵，采用T型叶顶是抑制泵间隙泄漏涡，提高泵水力效率和运行稳定性的有效途径，T型叶顶抑制叶片压力侧的流动分离，抑制流体从叶片压力侧进入叶顶间隙，从而减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流；延伸间隙的周向流道长度，从而减弱叶顶间隙内的压力梯度和泄漏涡对间隙泄漏流的卷吸作用，从而抑制叶顶间隙内压力脉动和叶轮流道内泄漏涡，提高泵的运行效率和稳定性，并且T型叶顶结构简单，易于加工制造，适用于任何类型的泵。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶，其特征在于，包括：

叶片，所述叶片的厚度沿叶弦方向等尺度增大近叶片顶部区域，形成T型叶顶，以减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流。

2.根据权利要求1所述的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶，其特征在于，所述叶片的厚度为：

以原始叶片高度H₁和叶顶间隙尺寸τ为参考值，从起始位置进行叶片加厚，所述起始位置的叶片高度H_T0＝H₁-h_max，所述起始位置的叶片厚度δ_T0取值为等叶高处的原始叶片厚度δ₀；以叶顶间隙尺寸τ为参考，在叶片顶部的叶片高度H_T1＝H₁处叶片加厚至最大厚度；所述T型叶顶的起始位置至所述叶片顶部，叶片厚度δ_T与对应叶片高度H_T服从抛物线分布规律。

3.根据权利要求2所述的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶，其特征在于，h_max的取值范围为1.0τ-5.0τ，且叶片最大厚度δ_T1取值范围为0.5τ-2.0τ。

4.根据权利要求3或2所述的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶，其特征在于，所述抛物线分布规律为：

其中，其中h＝H_T-H_T0，t＝(δ_T-δ)/2，h_max＝H_T1-H_T0，t_max＝(δ_T1-δ₁)/2，k＝tan(θ)，θ取值范围为30°-60°，δ为等叶高处原始叶片厚度。

5.一种具有T型叶顶的泵，其特征在于，包括：

泵壳体；

如权利要求1-4任一项所述的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶。