CN111852998A - 一种空化抑制翼型装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种空化抑制翼型装置，包括翼型和滑块，所述滑块可移动安装在翼型内，所述滑块的任一滑动面与其相接触的翼型表面上均设有若干排列的凹槽，通过所述滑块的移动，使任一所述滑块滑动面上的凹槽至少与其相接触的翼型表面上相邻的所述凹槽相连通，用于形成至少一个沿着流动方向的降压流道；所述翼型上设有与降压流道连通的进出口，通过所述滑块的移动，改变所述滑块上的凹槽与翼型上的凹槽之间的过流断面，用于调节所述降压流道的流动能力。本发明结构简单紧凑，可调节式的降压流道，可以满足流体机械在不同工况运行下的具体抗空化需求，具有广阔的发展空间和应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及流体机械领域，特别涉及一种空化抑制翼型装置。
背景技术
在流体机械运行过程中，当温度一定，而流场内部的压力降低至饱和蒸汽压时，流体介质将会发生汽化，同时溶解于液体中的气体析出，并逐渐发展为空泡。当空泡随着流体介质流入高压区时，空泡受到挤压，会发生收缩甚至溃灭。伴随着空泡的产生、发展和溃灭，还会发生一系列的物理变化，这一过程被称为空化。空化是水力机械中一种危害严重的现象，会引起严重的振动、噪声和汽蚀问题，采取有效措施控制其产生，对于水力机械的安全运行，具有重要意义。在流体机械的实际运行过程中，空化区域主要位于叶轮的吸力面。这主要是由于在叶轮的旋转过程中，会在吸力面产生较大的负压。为了改善吸力面产生的这一负压，进而提高流体机械的抗空化能力，需要对吸力面的负压区进行补充压力。市面上已有通过打孔等方式来将翼型吸力面与压力面连通的结构。但是，另一方面，现有的产品虽然可以补充吸力面的压力，但是由于吸力面与压力面直接的压力差较大，会导致吸力面出现流动失稳的状态，因此，发明一种可以解决上述不足、抑制空化的翼型结构迫在眉睫。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种空化抑制翼型装置，结构简单紧凑，可调节式的降压流道，可以满足流体机械在不同工况运行下的具体抗空化需求，具有广阔的发展空间和应用前景。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种空化抑制翼型装置，包括翼型和滑块，所述滑块可移动安装在翼型内，所述滑块的任一滑动面与其相接触的翼型表面上均设有若干排列的凹槽，通过所述滑块的移动，使任一所述滑块滑动面上的凹槽至少与其相接触的翼型表面上相邻的所述凹槽相连通，用于形成至少一个沿着流动方向的降压流道；所述翼型上设有与降压流道连通的进出口，通过所述滑块的移动，改变所述滑块上的凹槽与翼型上的凹槽之间的过流断面，用于调节所述降压流道的流动能力。
进一步，所述滑块或者翼型上的所述凹槽的横截面的面积沿流体流向依次增加，且所述凹槽的横截面的深度沿流体流向依次增加。
进一步，所述滑块或者翼型上的所述凹槽矩形阵列排布，且所述滑块上的所述凹槽与翼型上的所述凹槽交错分布。
进一步，所述凹槽的形状为球冠或者锥形或二者的组合。
进一步，所述滑块的一端设有传动轴，通过动力装置使所述滑块在翼型内移动。
进一步，所述滑块上设有与所述降压流道一端连通的第二通孔，所述翼型上设有所述降压流道另一端连通的第一通孔，所述翼型上还设有与第二通孔连通的第三通孔。
进一步，所述滑块上设有与第二通孔一端连通的通流槽，用于保证当所述滑块移动时，第二通孔与第三通孔始终连通。
进一步，所述通流槽沿传动轴的长度b应满足如下关系式：
其中，
b为通流槽沿传动轴轴线方向的长度，单位为mm；
D2为第二通孔的直径，单位为mm；
D3为第三通孔的直径，单位为mm；
l为滑块沿传动轴轴线方向的行程，单位为mm。
进一步，所述翼型包括翼型本体和盖板，所述翼型本体表面设有安装槽，所述翼型本体和盖板之间安装滑块。
本发明的有益效果在于：
1.本发明所述的空化抑制翼型装置，通过通孔与降压流道连通整体装置的上下表面，可以有效的提高低压区域的压力，抑制空化。
2.本发明所述的空化抑制翼型装置，可以通过调节滑块来调整降压流道的流阻，进而控制低压区域的压力分布情况。
3.发明所述的空化抑制翼型装置，结构简单，减少生产周期，降低产品成本，圆形槽的加工只需要一台数控钻床就可以完成。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构图。
图2为本发明实施例2的结构图。
图3为本发明所述的空化抑制翼型装置安装图。
图4为图1的局部放大图。
图5为本发明第一凹槽和第二凹槽的配合示意图。
图6为本发明所述的降压流道流动示意图。
图中：
1-翼型；2-滑块；1-1-盖板；4-密封；5-轮毂；1a-第一凹槽；1b-第一通孔；2a-第二凹槽；2b-通流槽；2c-第二通孔；2d-传动轴；1-1a-第三通孔；1-1b-凸台。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1和图4所示，本发明所述的空化抑制翼型装置，包括翼型1和滑块2，所述滑块2可移动安装在翼型1内，所述滑块2的任一滑动面设有若干矩形排列的第二凹槽2a，与任一滑动面相接触的翼型1表面上设有矩形若干排列的第一凹槽1a，通过所述滑块2的移动，使任一所述滑块2滑动面上的第二凹槽2a至少与其相接触的翼型1表面上相邻的所述第一凹槽1a相连通，用于形成至少一个沿着流动方向的降压流道；所述翼型1上设有与降压流道连通的进出口，通过所述滑块2的移动，改变所述第二凹槽2a与第一凹槽1a之间的过流断面，用于调节所述降压流道的流动能力。所述滑块2上设有与所述降压流道一端连通的第二通孔2c，所述翼型1上设有所述降压流道另一端连通的第一通孔1b，所述翼型1上还设有与第二通孔2c连通的第三通孔1-1a。所述滑块2上设有与第二通孔2c一端连通的通流槽2b，用于保证当所述滑块2移动时，第二通孔2c与第三通孔1-1a始终连通。
如图3的实施例中可以看出所述滑块2的任一滑动面设有4排7列的第二凹槽2a，与任一滑动面相接触的翼型1表面上设有4排7列的第一凹槽1a，每列所述第二凹槽2a与第一凹槽1a交错分布。每排的第二凹槽2a和第一凹槽1a组成降压流道，实施例中一共有7条降压流道。所述滑块2上每列的第一个第二凹槽2a都设有与第三通孔1-1a连通的第二通孔2c，所述翼型1上每列的最后一个第一凹槽1a都设有第一通孔1b，第三通孔1-1a和第一通孔1b用于和外界连通降压流道。
如图1和图2所示，第二凹槽2a与第一凹槽1a的横截面的面积沿流体流向依次增加，且所述第二凹槽2a与第一凹槽1a的横截面的深度沿流体流向依次增加。第二凹槽2a与第一凹槽1a的形状为球冠或者锥形或二者的组合。图1为本发明的实施例1，第二凹槽2a与第一凹槽1a的形状为球冠。图2为本发明的实施例2，第二凹槽2a与第一凹槽1a的形状为锥形。还可以第一凹槽1a为球冠，第二凹槽2a为锥形。或者还可以每排第一凹槽1a的形状或第二凹槽2a的形状为交替的球冠或者锥形。
翼型1可固定在轮毂5的一侧，滑块2上的传动轴2d穿过轮毂5，为防止流体介质进入轮毂5的另一侧，在传动轴2d与轮毂5之间安装有密封4。
为了方便安装，所述翼型1包括翼型本体和盖板1-1，所述翼型本体表面设有安装槽，所述翼型本体和盖板1-1之间安装滑块2。在盖板1-1的两侧加工有凸台1-1b，用于固定在翼型1上。如图1的实施例为翼型1与滑块2之间设有第二凹槽2a与第一凹槽1a。还可以在盖板1-1与滑块2之间设有第二凹槽2a与第一凹槽1a，只要降压流道是沿着流动方向的。
所述滑块2上设有与第二通孔2c一端连通的通流槽2b，用于保证当所述滑块2移动时，第二通孔2c与第三通孔1-1a始终连通。所述通流槽2b沿传动轴2d的长度b应满足如下关系式：
其中，
b为通流槽2b沿传动轴2d轴线方向的长度，单位为mm；
D2为第二通孔2c的直径，单位为mm；
D3为第三通孔1-1a的直径，单位为mm；
l为滑块2沿传动轴2d轴线方向的行程，单位为mm。
工作原理：
当流体介质流经本发明结构时，其流动方向如图1、图2所示，工作介质自装置周围压力较高的区域流入降压通道，并流入压力较低的区域。如图5所示的降压流道流动示意图，当流体介质流经第二凹槽2a和第一凹槽1a组成的降压流道时，由于过流断面的变化，使得流道内出现较高的损失，进而实现降压的目的。
通过连接动力装置来实现滑块2沿着传动轴2d的轴线方向做直线运动，进而改变第二凹槽2a和第一凹槽1a之间的过流断面，如图4所示，实现调节降压流道流动能力的目的。当第二凹槽2a和第一凹槽1a的圆心在一条直线上时，降压流道的流通能力最强。当直径最小的两个相邻的第二凹槽2a和第一凹槽1a不连通时，降压流道关闭。调整降压流道的流通能力，是为了装置在实现改善翼型抗空化能力的同时，不会出现流动紊乱的现象。
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 (9)
1.一种空化抑制翼型装置，其特征在于，包括翼型(1)和滑块(2)，所述滑块(2)可移动安装在翼型(1)内，所述滑块(2)的任一滑动面与其相接触的翼型(1)表面上均设有若干排列的凹槽(1a、2a)，通过所述滑块(2)的移动，使任一所述滑块(2)滑动面上的凹槽(1a、2a)至少与其相接触的翼型(1)表面上相邻的所述凹槽(1a、2a)相连通，用于形成至少一个沿着流动方向的降压流道；所述翼型(1)上设有与降压流道连通的进出口，通过所述滑块(2)的移动，改变所述滑块(2)上的凹槽(1a、2a)与翼型(1)上的凹槽(1a、2a)之间的过流断面，用于调节所述降压流道的流动能力。
2.根据权利要求1所述的空化抑制翼型装置，其特征在于，所述滑块(2)或者翼型(1)上的所述凹槽(1a、2a)的横截面的面积沿流体流向依次增加，且所述凹槽(1a、2a)的横截面的深度沿流体流向依次增加。
3.根据权利要求1所述的空化抑制翼型装置，其特征在于，所述滑块(2)或者翼型(1)上的所述凹槽(1a、2a)矩形阵列排布，且所述滑块(2)上的所述凹槽(1a、2a)与翼型(1)上的所述凹槽(1a、2a)交错分布。
4.根据权利要求1所述的空化抑制翼型装置，其特征在于，所述凹槽(1a、2a)的形状为球冠或者锥形或二者的组合。
5.根据权利要求1所述的空化抑制翼型装置，其特征在于，所述滑块(2)的一端设有传动轴(2d)，通过动力装置使所述滑块(2)在翼型(1)内移动。
6.根据权利要求1-5任一项所述的空化抑制翼型装置，其特征在于，所述滑块(2)上设有与所述降压流道一端连通的第二通孔(2c)，所述翼型(1)上设有所述降压流道另一端连通的第一通孔(1b)，所述翼型(1)上还设有与第二通孔(2c)连通的第三通孔(1-1a)。
7.根据权利要求6所述的空化抑制翼型装置，其特征在于，所述滑块(2)上设有与第二通孔(2c)一端连通的通流槽(2b)，用于保证当所述滑块(2)移动时，第二通孔(2c)与第三通孔(1-1a)始终连通。
8.根据权利要求7所述的空化抑制翼型装置，其特征在于，所述通流槽(2b)沿传动轴(2d)的长度b应满足如下关系式：
其中，
b为通流槽(2b)沿传动轴(2d)轴线方向的长度，单位为mm；
D2为第二通孔(2c)的直径，单位为mm；
D3为第三通孔(1-1a)的直径，单位为mm；
l为滑块(2)沿传动轴(2d)轴线方向的行程，单位为mm。
9.根据权利要求1-5任一项所述的空化抑制翼型装置，其特征在于，所述翼型(1)包括翼型本体和盖板(1-1)，所述翼型本体表面设有安装槽，所述翼型本体和盖板(1-1)之间安装滑块(2)。
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