CN109854530A - 一种高效lng输送泵叶轮 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效LNG输送泵叶轮，包括引流部和与引流部连接的增压部，引流部包括第一轮毂和若干螺旋状的第一叶片，若干第一叶片均匀分布于第一轮毂上，第一叶片通过第一连接面与第一轮毂相连接，增压部包括第一盖板组件、第二盖板组件以及形成于所述第二盖板组件上的第二轮毂，第二叶片在圆周上均匀分布，两相邻的第二叶片之间形成螺旋形的流道，所述第二轮毂与第一轮毂连接。由此，本发明中的泵叶轮，能够有效增大入口过流面积，有效避免入口处发生堵塞，并有效防止了叶轮流道内产生涡流，结合引流部和增压部的设计，可以使得整个输送泵叶轮具有低气蚀，效率高，加工简单的有益效果。
Description
技术领域
本发明涉及流体机械技术领域，尤其涉及一种高效LNG输送泵叶轮。
背景技术
本发明要求叶片入口m为0，t为-0.2～0.4；叶片出口m为0.56～0.73，t为2.3。以此来确定增压叶轮形状。近年来，天然气在能源消耗中所占比重稳步上升。天然气的运输和存储基本都是转化为LNG(液化天然气)。LNG泵是LNG加气站的重要设备，主要用于加压和卸车工作。叶轮是LNG泵上的重要部件，为了避免叶轮入口堵塞和保证叶片数，以防止叶轮流道内产生涡流，传统的方法是采用长短叶片相结合的方式，这种方式对加工要求很高，不仅加工制作困难，生产成本高，而且叶轮的动平衡不好控制，流体在叶轮上水利损失较大，由此会降低泵的效率。同时由于LNG输送泵转速一般在6000r/min左右，转速极高，叶片间流场内的介质流速呈比例增加，流场内介质扩散加剧，造成部分LNG气化，形成大量气泡，气泡与LNG一起经过叶轮做功后，压力升高，气泡破灭，形成气蚀现象，对叶轮具有极大危害。
发明内容
本发明针对上述现有的问题，提出一种高效LNG输送泵叶轮。
为了解决上述技术问题，本发明提出如下技术方案：
根据本发明一个方面，提供一种高效LNG输送泵叶轮，包括引流部和与引流部连接的增压部，引流部包括第一轮毂和若干螺旋状的第一叶片，若干第一叶片均匀分布于第一轮毂上，第一叶片通过第一连接面与第一轮毂相连接，第一连接面的两端分别远离第一轮毂向外延伸形成第一叶片的第一端面和第二端面，第一端面和所述第二端面的外端之间形成有第一叶片的外缘，第一端面与所述轮毂形成夹角α，第二端面与轮毂形成夹角β，其中，10°≤α＝β≤15°，外缘的切线与水平面夹角为15°～20°，外缘上每一个点到第一轮毂的中心轴的距离相同；增压部包括第一盖板组件、第二盖板组件以及形成于所述第二盖板组件上的第二轮毂，第一盖板组件和第二盖板组件之间设有若干以第二轮毂为中心向外呈弧形散射的第二叶片，第二叶片在圆周上均匀分布，两相邻的第二叶片之间形成螺旋形的流道，所述第二轮毂与所述第一轮毂连接。
其有益效果是：本发明中的泵叶轮，其引流部的第一叶片的这种设计能够有效增大入口过流面积，而增压部中的第二叶片的排布方式以及叶片的形状，能够有效避免入口处发生堵塞，并有效防止了叶轮流道内产生涡流，结合引流部和增压部的设计，可以使得整个输送泵叶轮具有低气蚀，效率高，加工简单的有益效果。
在一些实施方式中，第二叶片的数量和第一叶片的数量互成倍数。其有益效果是：第二叶片的数量和第一叶片的数量互成倍数，能增加流动的对称性，提高输送泵的平衡性能，减少径向力的产生，进而进一步提高输送泵的抗气蚀性。
在一些实施方式中，第一叶片的最小厚度为最大厚度的0.9。其有益效果是：可以有效提高输送泵的抗气蚀性。
在一些实施方式中，第一盖板组件包括第一连板和形成于第一连板上的第一孔壁，第一孔壁朝着第一叶片的方向延伸形成短管状的进液口；第二盖板组件包括第二连板和形成于第二连板上的第二孔壁，第二孔壁朝着与第一连板相反的方向延伸形成短管状的连接口；第二叶片位于第一连板和第二连板之间。其有益效果是：这种结构的第一盖板组件和第二盖板组件，能够方便使用连接。
在一些实施方式中，流道的宽度从入口往出口的方向逐渐增大。其有益效果是：这种结构的流道能够有效避免入口处发生堵塞，并有效防止了叶轮流道内产生涡流，有效提高输送效率。
在一些实施方式中，第二叶片内端朝着进液口方向延伸，使得流道的进口为斜口，第二叶片入口与水平方向形成45-50°的夹角γ，所述第二叶片的出口角θ为20-25°。其有益效果是：可以有效减少入口处的水力损失，提高叶轮的抗气蚀性能。
在一些实施方式中，第二叶片包括弧形凸起部以及与弧形凸起部相接的弧形过渡部，弧形凸起部的高度高于弧形过渡部，弧形凸起部位于流道进口处，弧形过渡部朝流道出口方向延伸。其有益效果是：这种结构的流道能够有效避免入口处发生堵塞，并有效防止了叶轮流道内产生涡流，有效提高输送效率。
在一些实施方式中，第二叶片的最小厚度为最大厚度的0.8-0.9。其有益效果是：可以有效减少入口处的水力损失，提高叶轮的抗气蚀性能。
在一些实施方式中，第一孔壁的外表面均匀分布有第一环形沟槽，相邻的第一环形沟槽之间的距离相等，第二孔壁的外表面均匀分布有第二环形沟槽，相邻的第二环形沟槽之间的距离相等。其有益效果是：这样的结构与泵壳耐磨环之间形成沟槽圆柱式密封形式，可以减少级间泄漏，从而有效减少了容积损失。
在一些实施方式中，第一叶片的数量为三片，第二叶片的数量为六片。其有益效果是：三片第一叶片均匀分布，且形状相同，选用三片叶片能够防止产生交替叶片气蚀。第二叶片的叶片数为六个，是第一叶片数的两倍，第一叶片数与第二叶片数互成倍数，能增加流动的对称性，提高泵的平衡性能，减少径向力的产生，进而有效提高输送效率。
附图说明
图1为本发明的一种高效LNG输送泵叶轮的结构示意图；
图2为本发明一种高效LNG输送泵叶轮的另一角度的结构示意图；
图3为本发明的增压部分的结构示意图；
图4为本发明的增压叶片的排布的结构示意图；
图5为本发明的增压部分的另一角度的结构示意图；
图6为本发明的第一叶片与第一轮毂连接的结构示意图；
图7为本发明的第二叶片的结构示意图。
引流部1，第一轮毂101，第一叶片102；第一端面1021，第二端面1022，外缘1023，连接面1024，
增压部2，第一盖板组件201，第一孔壁2011，第一环形沟槽20111，第一连板2012，第二盖板组件202，第二孔壁2021，第二环形沟槽20211，第二连板2022，第二叶片203，弧形凸起部2031，弧形过渡部2032，第二轮毂204，安装孔2041，流道205。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
图1-7示意性地给出了本发明的一种高效LNG输送泵叶轮。
如图1-图4所示，提供一种高效LNG输送泵叶轮，包括引流部1和与引流部1连接的增压部2，引流部1包括第一轮毂101和若干螺旋状的第一叶片102，若干第一叶片102均匀分布于第一轮毂101上，第一叶片102通过连接面1024与第一轮毂101相连接，连接面1024的两端分别远离第一轮毂101向外延伸形成第一叶片102的第一端面1021和第二端面1022，第一端面1021和所述第二端面1022的外端之间形成有第一叶片102的外缘1023，第一端面1021与所述轮毂形成夹角α，第二端面1022与轮毂形成夹角β，其中，10°≤α＝β≤15°，外缘1023的切线与水平面夹角为15°～20°，外缘1023上每一个点到第一轮毂101的中心轴的距离相同。增压部2包括第一盖板组件201、第二盖板组件202以及形成于第二盖板组件202上的第二轮毂204，第一盖板组件201和第二盖板组件202之间设有若干以第二轮毂204为中心向外呈弧形散射的第二叶片203，第二叶片203在圆周上均匀分布，两相邻的第二叶片203之间形成螺旋形的流道205，这样螺旋形流道205有利于通过离心力将所述LNG甩至所述泵体的出料口，第二轮毂204与第一轮毂101连接。其中，第二轮毂204的两端均设有带有键槽的安装孔2041，该安装孔2041可以用于泵轴的安装。
本发明中的泵叶轮，其引流部1的第一叶片102的这种设计能够有效增大入口过流面积，而增压部2中的第二叶片203的排布方式以及叶片的形状，能够有效避免入口处发生堵塞，并有效防止了叶轮流道205内产生涡流，结合引流部1和增压部2的设计，可以使得整个输送泵叶轮具有低气蚀，效率高，加工简单的有益效果。
优选地，第二叶片203的数量和第一叶片102的数量互成倍数。第二叶片203的数量和第一叶片102的数量互成倍数，能增加流动的对称性，提高输送泵的平衡性能，减少径向力的产生，进而进一步提高输送泵的抗气蚀性。在本实施例中，较优地，如图2和图3所示，第一叶片102的数量为三片，第二叶片203的数量为六片。第二叶片203选用大包角叶片，且六片第二叶片203在圆周上均匀分布，不与第二轮毂204连接。由此，三片第一叶片102均匀分布，且形状相同，选用三片叶片能够防止产生交替叶片气蚀。第二叶片203的叶片数为六个，是第一叶片102数的两倍，第一叶片102数与第二叶片203数互成倍数，能增加流动的对称性，提高泵的平衡性能，减少径向力的产生，两者结合，进而有效提高输送效率。
优选地，第一叶片102的最小厚度为最大厚度的0.9。其有益效果是：可以有效提高输送泵的抗气蚀性。
优选地，如图1至图3所示，第一盖板组件201包括第一连板2012和形成于第一连板2012上的第一孔壁2011，第一孔壁2011朝着第一叶片102的方向延伸形成短管状的进液口。第二盖板组件202包括第二连板2022和形成于第二连板2022上的第二孔壁2021，第二孔壁2021朝着与第一连板2012相反的方向延伸形成短管状的连接口；第二叶片203位于第一连板2012和第二连板2022之间。其中，第一连扳和第二连板2022均为大小一致的圆形板，第二叶片203在圆周上均匀分布，第二叶片203均与所述第一连板2012和所述第二连板2022固定连接，第一连板2012组件和第二连板2022组件均分别为一体结构。由此，这种结构的第一盖板组件201和第二盖板组件202，具有交好的牢固性和稳定性，能够方便使用连接。
优选地，如图3和图4所示，流道205的宽度从入口往出口的方向逐渐增大。其中，第一连扳和第二连板2022均为大小一致的圆形板，第二叶片203在圆周上均匀分布，且螺旋形的流道205的宽度从入口往出口的方向逐渐增大。这种结构的流道205能够有效避免入口处发生堵塞，并有效防止了叶轮流道205内产生涡流，有效提高输送效率。
优选地，如图4所示，第二叶片203内端朝着进液口方向延伸，使得流道205的进口为斜口，第二叶片203入口与水平方向形成45-50°的夹角γ，所述第二叶片203的出口角θ为20-25°，即第二叶片203的出口与叶轮切线所成的夹角。其有益效果是：第二叶片的这种设置以及排布方式可以有效减少入口处的水力损失，提高叶轮的抗气蚀性能。
优选地，如图7所示，第二叶片203包括弧形凸起部2031以及与弧形凸起部2031相接的弧形过渡部2032，弧形凸起部2031的高度高于弧形过渡部2032，弧形凸起部2031位于流道205进口处，弧形过渡部2032朝流道205出口方向延伸。其有益效果是：这种结构的流道205能够有效避免入口处发生堵塞，并有效防止了叶轮流道205内产生涡流，有效提高输送效率。
优选地，第二叶片203的最小厚度为最大厚度的0.8-0.9。其有益效果是：可以有效减少入口处的水力损失，提高叶轮的抗气蚀性能。
优选地，如图1至图3所示，第一孔壁2011的外表面均匀分布有第一环形沟槽20111，相邻的第一环形沟槽20111之间的距离相等，第二孔壁2021的外表面均匀分布有第二环形沟槽20211，相邻的第二环形沟槽20211之间的距离相等。其有益效果是：这样的结构与泵壳耐磨环之间形成沟槽圆柱式密封形式，可以减少级间泄漏，从而有效减少了容积损失。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高效LNG输送泵叶轮，其特征在于，
包括引流部(1)和与所述引流部(1)连接的增压部(2)，
所述引流部(1)包括第一轮毂(101)和若干螺旋状的第一叶片(102)，若干所述的第一叶片(102)均匀分布于所述第一轮毂(101)上，所述第一叶片(102)通过所述连接面(1024)与第一轮毂(101)相连接，所述连接面(1024)的两端分别远离所述第一轮毂(101)向外延伸形成所述第一叶片(102)的第一端面(1021)和第二端面(1022)，所述第一端面(1021)和所述第二端面(1022)的外端之间形成有所述第一叶片(102)的外缘(1023)，所述第一端面(1021)与所述轮毂形成夹角α，所述第二端面(1022)与所述轮毂形成夹角β，其中，10°≤α＝β≤15°，所述外缘(1023)的切线与水平面夹角为15°～20°，所述外缘(1023)上每一个点到所述第一轮毂(101)的中心轴的距离相同；
所述增压部(2)包括第一盖板组件(201)、第二盖板组件(202)以及形成于所述第二盖板组件(202)的第二轮毂(204)，
所述第一盖板组件(201)和第二盖板组件(202)之间设有若干以所述第二轮毂(204)为中心向外呈弧形散射的第二叶片(203)，所述第二叶片(203)在圆周上均匀分布，两相邻的第二叶片(203)之间形成螺旋形流道(205)，
所述第二轮毂(204)与所述第一轮毂(101)连接。
2.根据权利要求1所述的一种高效LNG输送泵叶轮，其特征在于，所述第二叶片(203)的数量和所述第一叶片(102)的数量互成倍数。
3.根据权利要求1所述的一种高效LNG输送泵叶轮，其特征在于，所述第一叶片(102)的最小厚度为最大厚度的0.9。
4.根据权利要求1所述的一种高效LNG输送泵叶轮，其特征在于，所述第一盖板组件(201)包括第一连板(2012)和形成于所述第一连板(2012)上的第一孔壁(2011)，所述第一孔壁(2011)朝着所述第一叶片(102)的方向延伸形成短管状的进液口；
所述第二盖板组件(202)包括第二连板(2022)和形成于所述第二连板(2022)上的第二孔壁(2021)，所述第二孔壁(2021)朝着与所述第一连板(2012)相反的方向延伸形成短管状的连接口；
所述第二叶片(203)位于所述第一连板(2012)和第二连板(2022)之间。
5.根据权利要求1所述的一种高效LNG输送泵叶轮，其特征在于，所述流道(205)的宽度从入口往出口的方向逐渐增大。
6.根据权利要求1所述的一种高效LNG输送泵叶轮，其特征在于，所述第二叶片(203)内端朝着进液口方向延伸，使得所述流道(205)的进口为斜口，所述第二叶片(203)入口与水平方向形成45-50°的夹角γ，所述第二叶片(203)的出口角θ为20-25°。
7.根据权利要求1所述的一种高效LNG输送泵叶轮，其特征在于，所述第二叶片(203)包括弧形凸起部(2031)以及与所述弧形凸起部(2031)相接的弧形过渡部(2032)，所述弧形凸起部(2031)的高度高于所述弧形过渡部(2032)，所述弧形凸起部(2031)位于所述流道(205)进口处，所述弧形过渡部(2032)朝所述流道(205)出口方向延伸。
8.根据1所述的一种高效LNG输送泵叶轮，其特征在于，所述第二叶片(203)的最小厚度为最大厚度的0.8-0.9。
9.根据4所述的一种高效LNG输送泵叶轮，其特征在于，所述第一孔壁(2011)的外表面均匀分布有第一环形沟槽(20111)，相邻所述的第一环形沟槽(20111)之间的距离相等，所述第二孔壁(2021)的外表面均匀分布有第二环形沟槽(20211)，相邻所述的第二环形沟槽(20211)之间的距离相等。
10.根据1-9任一项所述的一种高效LNG输送泵叶轮，其特征在于，所述第一叶片(102)的数量为三片，第二叶片(203)的数量为六片。
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