CN109404332A - 一种叶轮及焦炭输送泵 - Google Patents

一种叶轮及焦炭输送泵 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种叶轮，其特征在于，所述叶轮设有叶片，所述叶片连接所述叶轮的轴心沿周向均布，所述叶片的型线为复合型线，以使得焦炭沿所述叶片外缘顺畅抛出，本申请提供的叶轮，能够实现焦炭流通顺畅，提高焦炭的运输效率，提高生产作业效率，本申请还提供了一种焦炭输送泵，应用了上述叶轮，同样能够实现焦炭流通顺畅，提高焦炭的运输效率，提高生产作业效率。

Description

一种叶轮及焦炭输送泵
技术领域
本申请涉及石油化工领域，尤其是一种叶轮及焦炭输送泵
背景技术
石化行业是我国的支柱产业，主要是对原油、天然气进行加工，销售。在石化行业焦化塔焦炭处理工艺过程中，需要输送腐蚀性强、颗粒发的焦炭。
然而，现有技术中广泛使用的渣浆泵输送焦炭时，由于焦炭颗粒大，焦炭的通过性不好，连续稳定输送性能不强，物料输送不连续，输送料率不能达到最大化，同时，因焦炭中含有较多较大的固体颗粒，含固体颗粒的流体在输送过程中对渣浆泵产生冲刷磨损，成为过流件使用寿命短的最主要原因，加之输送的焦炭具有较强腐蚀性，更加大大地缩短了它的使用寿命。市面上还出现了一种焦炭输送泵，适合焦炭的输送，但是往往在其叶轮的输送过程中出现卡料、运转不顺畅，且传输效率不高等问题。
因此，提供一种叶轮，能够实现焦炭流通顺畅，提高焦炭的运输效率，提高生产作业效率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的为提供一种叶轮，能够实现焦炭流通顺畅，提高焦炭的运输效率，提高生产作业效率。本发明的另一个目的，应用了上述叶轮，同样能够实现焦炭流通顺畅，提高焦炭的运输效率，提高生产作业效率。
本发明提供的技术方案如下：
一种叶轮，所述叶轮的叶片的型线包括第一线段以及第二线段；
所述第一线段的线性方程为，
L＝(1～1.2)×D，
其中L为第一线段的长度，D为焦炭直径；
第二线段为曲线。
优选地，所述第二线段为等角对数螺旋线。
优选地，所述第二线段为圆弧线段，所述圆弧线段的直径不小于所述焦炭直径D。
优选地，第二线段为圆弧线段和等角对数螺旋线的连接线段，
所述圆弧线段一端与所述第一线段相切，
所述圆弧线段的直径不小于所述焦炭直径D，
所述圆弧线段的另一端与所述等角对数螺旋线平滑过渡。
优选地，所述叶片的包角为85°～150°。
优选地，所述叶片的出口直径为D1，所述叶片的进口直径为D2，所述叶片的出口直径D1和叶片的进口直径D2满足：D2/D1＝0.35～0.55。
优选地，所述叶轮还包括上盖板和下盖板，所述叶片设于所述上盖板和所述下盖板之间。
优选地，所述叶片的个数为3～6个。
一种焦炭输送泵，所述焦炭输送泵包括上述的叶轮。
本发明提供的一种叶轮，叶轮的叶片的型线包括第一线段以及第二线段，
第一线段的线性方程为，L＝(1～1.2)×D，其中L为第一线段的长度，D为焦炭直径，第二线段(4)为曲线。如此，相比较现有技术的简单且单一的型线而言，本发明提供的叶片的型线与焦炭在叶轮中流动路径相一致，在焦炭通过第一线段时，由于第一线段的长度满足L＝(1～1.2)×D，使得焦炭不会
在叶轮的进口出现卡料，第二线段使得焦炭沿叶片外缘顺畅抛至叶轮的出口，完成整个输送过程，焦炭在输送的过程中流通顺畅，不卡料，提高焦炭的输送效率，提高生产作业效率。
本发明提供的一种焦炭输送泵，应用了叶轮，同样能使得焦炭沿叶片外缘顺畅抛出，使得焦炭在输送的过程中流通顺畅，不卡料，提高焦炭的输送效率，提高生产作业效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中叶片结构示意图；
图2为本发明实施例中叶轮结构示意图；
图3为本发明实施例中等角对数螺旋线各角度示意图；
图4为本发明实施例中叶轮结构示意图；
图5为本发明实施例中叶片的复合型线示意图.
图6为本发明实施例中叶片出口直径和叶片进口直径表达示意图。
附图标记：1、叶片；2、轴心；3、第一线段；4、第二线段；5、上盖板；6、下盖板。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本发明实施例采用递进的方式撰写。
请如图1至图6所示，本发明提供的一种叶轮，叶轮设有叶片1，叶片1连接叶轮的轴心2沿周向均布，叶片1的型线为复合型线，以使得焦炭沿所述叶片1外缘顺畅抛出。
在焦炭的输送过程中，会在一些管道中流动，由于焦炭在绝大多数是固液混合体，随着焦炭混合体平均流速的减小，分布越来越不均匀，在流速减小到某一值后，时间长了以后，在输送管道的底部会出现固体颗粒床面，摩擦损失增大，并具有脉动型，严重时甚至导致管道堵塞，那么为了保证焦炭混合体在管道中正常流动，必须使流速超过某一临界的最小值。因此，焦炭输送泵出口的焦炭混合体的流速应超过临界最小值。
焦炭输送泵的工作原理是，将原动机的机械能转化成焦炭混合体能量的机器，焦炭输送泵用来增加焦炭混合体的位能、压能、动能。原动机通过焦炭输送泵的泵轴带动叶轮旋转，对焦炭混合体做功，使其能量增加。
现有技术中，叶轮采用多种形式的叶片1型线，都是围绕着如何提高焦炭输送泵出口的焦炭流速，但是使用效果并不好，常常焦炭输送泵内出现卡料、磨损等情况，进一步为了避免焦炭卡在焦炭输送泵内，那么焦炭在进口的流速也应该超过临界最小值，通常叶轮的进口速度为3～5m/s，该流速大于焦炭临界最小速度。
本申请提供的叶轮设有叶片1，其叶片1的型线为复合型线，复合型线为多个线段的组合，复合型线与焦炭在叶轮中流动路径相一致，使得焦炭沿叶片1外缘顺畅抛出，焦炭在输送的过程中流通顺畅，不卡料，提高焦炭的输送效率，提高生产作业效率。其中，叶片1连接叶轮的轴心2，使得整个叶轮结构较为紧凑，连接稳定性较好，结构强度较高。
本发明的实施例中，复合型线包括第一线段3、第二线段4，第一线段3与轴心2连接，第二线段4与第一线段3光滑连接，第一线段3为直线。为了使焦炭不卡在进口处，将靠近叶轮轴心2位置的型线设为直线。
进一步地，为了使焦炭能顺利通过为直线的第一线段3，因此，第一线段3的长度取决于焦炭的直径，其关系为L＝(1～1.2)×D，其中L为第一线段3长度，D为焦炭直径。第一线段3的长度不宜过长，由于焦炭在叶轮中流动会受到阻力，如果第一线段3的长度超过(1～1.2)×D，那么焦炭在叶轮中的速率损耗过大，其机械能耗过大，那么焦炭输送泵的效率过低，因此，将第一线段3的长度选为(1～1.2)×D为宜。
本发明实施例中，第二段线段为等角对数螺旋线。这样就实现了为直线的第一线段3与为等角对数螺旋线的第二线段4连接，这种组合叶片1型线的组合方式为，直线段与等角对数螺旋线的组合。同样能使得焦炭不卡在进口处。
叶片1型线还可以的组合方式为，直线段与圆弧线段组成的复合型线，其中圆弧线段的直径不小于焦炭直径D。使得焦炭在经过直线段后，平滑过渡到圆弧线段上。
叶片1型线的组合方式为，第一线段3为直线线段，其中直线段的长度为(1～1.2)×D，第二线段4为圆弧线段和等角对数螺旋线段，直线线段与圆弧线段的一端相切，圆弧线段的另一端与等角对数螺旋线平滑过渡，圆弧线段的直径不小于焦炭直径D。焦炭同叶轮的进口进入到达直线线段，在圆弧线段上滚动，然后过渡到等角对数螺旋线上，这种采用三段复合型线，一定程度上解除了叶轮主要几何参数之间的关联性约束，其中，等角对数螺旋线中的等角是指，叶片1的进口角度和出口角度相等，符合公式：r＝r1eθtgβ，θ为任意处极角，β为叶片1角度。还可以得到叶片1包角，
其中r1为叶轮的进口半径，即为叶轮进口直径的1/2,r2为叶轮的出口半径，即为叶轮出口直径的1/2。在叶轮进口位置采用直线线段再采用圆弧线段，与单纯采用等角对数螺旋线作为叶片1的型线相比，实际上时通过改变等角对数螺旋线的基圆的圆心位置，进而改变叶轮主要几何参数之间的关联性约束，使得按照理论分析得出的叶轮更加符合焦炭在焦炭输送泵内的流体运动特性，进而使叶轮各主要参数数值的合理取值范围突破了现有的最佳取值范围，其中叶轮的主要参数有叶片1的进口角、出口角、进口直径、出口直径以及叶片1的包角，其中叶片1的进口参数对汽蚀性能的影响，而叶片1的出口参数影响焦炭输送泵的扬程和流量，最后进而影响焦炭输送泵的输送效率，经实践测试得到，这种采用三段复合型线的叶轮跟单圆弧叶轮相比，输送效率提升了4.2％以上。
优选地，将叶片1的包角控制在85°～150°，包角的设置可根据焦炭输送泵的需要输送焦炭混合体的实际情况选择，当重量浓度大于20％，固体相对密度大于20，焦炭的颗粒直径大于0.05mm，此时的叶片1包角选择85°。
其中，叶片1的出口直径为D1，叶片1的进口直径为D2，叶片1的出口直径D1和叶片1的进口直径D2满足：D2/D1＝0.35～0.55。
本发明实施例中，叶轮还包括上盖板5和下盖板6，叶片1设于上盖板5和下盖板6之间。较佳地，叶片1连接下盖板6的轴心2，叶片1沿下盖板6周向上均匀分布，提高叶轮的工作效率，同时该结构运行平稳，工作性能较高。叶片1连接下盖板6的轴心2上，使得整个叶轮结构较为紧凑，连接稳定性较好，结构强度较高。
其中，上盖板5和下盖板6的尺寸大小相同，叶片1自下盖板6的轴心2延伸至下盖板6的边缘，叶片1与下盖板6可通过铸造或者其他工艺方式一体加工成型，进一步加强了叶轮的强度和稳定性，且使用性能较好，在提高叶轮高效率的同时，保证了叶轮的使用寿命，降低使用成本，同时，避免了下盖板6与叶片1之间的松脱损坏，提高叶轮的使用寿命。
这种上盖板5、下盖板6和叶片1间组成闭式叶轮结构，不仅提高了叶轮的工作效率，满足体积小、高转速的使用需求，且还可以减少灰尘的堆积，保证叶轮内部的清洁，提高叶轮的使用寿命。
本发明实施例中，叶片1的个数为3～6个，由于叶片1数过多，排挤严重，表面摩擦损失变大，效率降低。因此叶片1的个数建议在3～6个，较佳地，叶片1的个数为3个。相邻叶片1之间的夹角为120度，所述叶片1间的最小间隙需保证焦炭固体颗粒能随意通过。
一种焦炭输送泵，应用了上述的叶轮，同样具有以上有益效果。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种叶轮，其特征在于，所述叶轮的叶片(1)的型线包括第一线段(3)以及第二线段(4)；
所述第一线段(3)的线性方程为，
L＝(1～1.2)×D，
其中L为第一线段(3)的长度，D为焦炭直径；
第二线段(4)为曲线。
2.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述第二线段(4)为等角对数螺旋线。
3.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于，所述第二线段(4)为圆弧线段，所述圆弧线段的直径不小于所述焦炭直径D。
4.如权利要求1所述的叶轮，其特征在于，第二线段(4)为圆弧线段和等角对数螺旋线的连接线段，
所述圆弧线段一端与所述第一线段(3)相切，
所述圆弧线段的直径不小于所述焦炭直径D，
所述圆弧线段的另一端与所述等角对数螺旋线平滑过渡。
5.如权利要求2或4任意一项所述的叶轮，其特征在于，所述叶片(1)的包角为85°～150°。
6.如权利要求1至4任意一项所述的叶轮，其特征在于，所述叶片(1)的出口直径为D1，所述叶片(1)的进口直径为D2，所述叶片(1)的出口直径D1和叶片(1)的进口直径D2满足：D2/D1＝0.35～0.55。
7.如权利要求6所述的叶轮，其特征在于，所述叶轮还包括上盖板(5)和下盖板(6)，所述叶片(1)设于所述上盖板(5)和所述下盖板(6)之间。
8.如权利要求6所述的叶轮，其特征在于，所述叶片(1)的个数为3～6个。
9.一种焦炭输送泵，其特征在于，所述焦炭输送泵包括如权利要求1至8任一项所述的叶轮。
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