CN111927822B - 一种有效降低侧流道泵振动和噪声的侧流道泵叶片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有效降低侧流道泵振动和噪声的侧流道泵叶片，涉及流体机械领域，该侧流道泵叶片上缘为三角形锯齿结构或者矩形锯齿结构，该叶片能有效降低侧流道泵的振动和噪声进而使泵的运行更可靠稳定。本发明中的叶片能够有效降低叶片上缘的涡脱落和叶片表面的压力脉动，进而降低侧流道泵的振动和噪声。此外当侧流道泵发生空化以及运输气液两相流工质时三角形锯齿上缘还可以破碎气液两相流中不均匀并且相对较大的气泡，使气液混合更加均匀，这不仅能减小侧流道泵的振动还能在一定程度上提高泵的效率。

Description

一种有效降低侧流道泵振动和噪声的侧流道泵叶片
技术领域
本发明涉及到侧流道泵技术领域，尤其涉及到一种有效降低侧流道泵振动和噪声的侧流道泵叶片。
背景技术
侧流道泵是一种径向式叶片泵，运行流量很小但扬程却很高。其至今以其特殊性能广泛被应用于石油化工、化学工业、食品工业、制药工业、船舶工业和汽车工业等领域。侧流道泵水流部件主要由前盖板(进口段)、叶轮、后盖板(侧流道和出口段)组成，叶轮由叶片数很多的径向开式叶片组成，叶轮左端是前盖板，右端与横截面为半圆形的侧流道相连通。虽然侧流道泵组成结构比较简单，但是其内部流动十分复杂。流体从泵进口进入，在径向开式叶轮旋转作用下，流体获得圆周速度，同时又受到离心力的驱动作径向运动，由于在侧流道中的平均速度小于叶轮中的圆周速度，在侧流道和叶轮中形成了离心力差，这个离心力差会促使流体在叶轮外缘处切向运动至侧流道，然后又从侧流道内径处进入叶轮中。由于侧流道泵内部流动极其复杂，其在运行时会出现相应的振动和噪声，尤其在偏小流量工况运行时振动和噪声更大，严重时侧流道泵将无法运行，影响系统的可靠性和安全性，因此如何通过优化过流部件的结构来降低侧流道泵的振动和噪声，进而提高侧流道泵的可靠性和安全性，是目前侧流道泵设计开发中急需解决的问题。
经检索，未发现与本发明所提出一种可以有效降低侧流道泵振动和噪声的叶片相同的文献和专利。
发明内容
本发明的目的是针对现有侧流道泵运行时的振动和噪声较大的问题，对叶片结构进行改进。侧流道泵叶片上缘为等腰三角形锯齿结构或者矩形锯齿结构不但能够改善泵内流体的流动状态，降低流动的紊乱程度，减小流动紊乱带来的损失，还能大幅降低压力脉动的幅值，从而减小了侧流道泵的振动幅度以及噪声的大小。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种有效降低侧流道泵振动和噪声的侧流道泵叶片，叶片的外缘直径为D，靠近后盖板处的叶片的上缘结构为锯齿结构。
进一步的，所述锯齿结构等腰三角形锯齿结构或者矩形锯齿结构。
进一步的，所述锯齿结构设置于叶片的0.6D～D处。
进一步的，所述锯齿结构的高度为叶片高度的1/20。
进一步的，所述等腰三角形锯齿结构的齿间距为两倍齿高。
进一步的，所述矩形锯齿结构的齿间距与齿高相等。
进一步的，所述等腰三角形锯齿结构或者矩形锯齿结构的单个锯齿剖面为等腰三角形或者矩形；从后盖板向前盖板方向看，等腰三角形锯齿结构或者矩形锯齿结构的外形为圆弧形，且圆弧形的圆心与叶轮转轴的轴心重合。
本发明的有益效果是：
1.通过在叶片的上缘增加锯齿结构这一设计，由于锯齿结构尺寸较小对侧流道泵的扬程和效率影响不大，但能显著降低侧流道泵的振动和噪声，从而使运行时的侧流道泵的流动状态稳定性更好，这也极大的减小了侧流道泵内部不稳定气液流带来的能量损失，从而增加了泵的寿命。
2.锯齿结构为等腰三角形的设计对于侧流道泵运送气液两相流时产生的体积大的气泡进行破碎，使其破裂为体积较小的气泡，从而减小了在侧流道泵的振动和噪声，此外这一设计在减少叶轮内部产生气蚀时的振动和噪声方面也有一定的作用。
3.等腰三角形锯齿结构不仅能有效降低叶片上缘的涡脱落和叶片表面的压力脉动，锯齿结构的尖角用于破碎气液两相流中体积相对较大的气泡，使得气液掺混均匀进而减小侧流道泵的振动和噪声；矩形锯齿在有效降低叶片上缘的涡脱落和叶片表面的压力脉动方面与等腰三角形锯齿有同样的效果，矩形锯齿相较与等腰三角形锯齿都很容易加工。
附图说明
图1为前盖板、叶片、后盖板的剖面图；
图2为等腰三角形锯齿结构的结构示意图；
图3为本发明矩形锯齿结构的结构示意图；
图4为从后盖板方向到前盖板方向的锯齿结构投影图。
附图标记如下：
1-叶片；2-后盖板；3-前盖板；4-锯齿结构。
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。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的
针对侧流道泵，将叶片1上缘设计为三等腰角形锯齿结构或者矩形锯齿结构，锯齿结构从叶片内缘0.6D开始到叶片外缘D，锯齿结构的高度约为叶片1的高度的1/20，等腰三角形锯齿结构的齿间距为两倍齿高，矩形锯齿的齿间距与齿高相等。所述等腰三角形锯齿结构或者矩形锯齿结构的单个锯齿剖面为等腰三角形或者矩形，从后盖板2向前盖板3方向看，等腰三角形锯齿结构或者矩形锯齿结构的外形为圆弧形，且圆弧形的圆心与叶轮转轴的轴心重合。
叶片上缘靠近轮毂处由于液体流动状态对侧流道叶轮内整体流动影响不大，综合考虑将锯齿从叶片直径0.6D处开始到外缘D结束，这是由于流动紊乱和涡的脱落主要集中在靠近叶片外缘一侧，叶片靠近轮毂处流动紊乱和涡的脱落程度较小，对侧流道泵叶轮内流动状态的影响较少，故锯齿从0.6D开始能有效减低内部的流动紊乱和涡脱落的程度进而降低泵的振动和噪声。
锯齿的高度约为叶片高度的1/20，锯齿的高度过高虽然能对抑制流动紊乱和涡的脱落有更好的效果，但是会使得叶片上缘与后盖板的间隙增大，这极大的增加了叶轮的容积损失，使叶轮的效率显著降低。锯齿的高度过小时又不能有效抑制流动紊乱和涡的脱落。
等腰三角形锯齿不仅能有效降低叶片上缘的涡脱落和叶片表面的压力脉动，锯齿的尖角还可以破碎气液两相流中体积相对较大的气泡，使得气液掺混均匀进而减小侧流道泵的振动和噪声等腰三角形锯齿。
矩形锯齿在有效降低叶片上缘的涡脱落和叶片表面的压力脉动方面与等腰三角形锯齿有同样的效果，此外矩形锯齿相较与等腰三角形锯齿更容易加工。
一种多级侧流道泵，包括前盖板3、叶轮、后盖板2；主要改进为将叶片1上缘做成锯齿状，锯齿为等腰三角形锯齿或者矩形锯齿，等腰三角形锯齿在有效降低叶片上缘的涡脱落和叶片表面的压力脉动方面与等腰三角形锯齿有同样的效果。当侧流道泵发生空化以及运输气液两相流工质时三角形锯齿上缘还可以破碎气液两相流中不均匀并且相对较大的气泡，使气液混合更加均匀，这不仅能减小侧流道泵的振动还能在一定程度上提高泵的效率。
锯齿的形状为等腰三角形或者矩形，这两种齿形都能够有效降低叶片上缘的涡脱落和叶片表面的压力脉动，进而降低侧流道泵的振动和噪声。在运输气液两相流工质时等腰三角形锯齿上缘还可以破碎气液两相流中不均匀并且相对较大的气泡，使气液混合更加均匀，而矩形锯齿更容易加工。锯齿过高会使得叶片上缘与后盖板的间隙增大，这极大的增加了叶轮的容积损失，使叶轮的效率显著降低。锯齿的高度过小时又不能有效抑制流动紊乱和涡的脱落，因此选择等腰三角形锯齿结构的齿间距为两倍齿高，矩形锯齿结构的齿间距与齿高相等。
侧流道泵内部湍流是引起压力脉动进而诱导结构振动产生噪声的极为重要的两个因素，而在叶片上缘和侧流道之间的动静交接面处的流动状态对泵内部湍流有重要的影响。本发明中的叶片能够有效降低叶片上缘的涡脱落和叶片表面的压力脉动，进而降低侧流道泵的振动和噪声。此外当侧流道泵发生空化以及运输气液两相流工质时三角形锯齿上缘还可以破碎气液两相流中不均匀并且相对较大的气泡，使气液混合更加均匀，这不仅能减小侧流道泵的振动还能在一定程度上提高泵的效率。
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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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不脱离本发明的原理和宗旨的情况下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 (1)

1.一种有效降低侧流道泵振动和噪声的制药工业用多级侧流道泵，其特征在于，包括前盖板(3)、叶轮、后盖板(2)；叶轮上设置径向开式叶片(1)；叶片(1)的外缘直径为D，靠近后盖板(2)处的叶片(1)的上缘结构设置为锯齿结构(4)；所述锯齿结构(4)为等腰三角形锯齿结构和矩形锯齿结构；所述锯齿结构(4)设置于叶片(1)的0.6D～D处；所述锯齿结构(4)的高度为叶片(1)高度的1/20；所述等腰三角形锯齿结构的齿间距为两倍齿高；所述矩形锯齿结构的齿间距与齿高相等；所述等腰三角形锯齿结构和矩形锯齿结构的单个锯齿剖面为等腰三角形和矩形；从后盖板(2)向前盖板(3)方向看，等腰三角形锯齿结构和矩形锯齿结构的外形为圆弧形，且圆弧形的圆心与叶轮转轴的轴心重合；上述结构在运输气液两相流工质时有效降低叶片上缘的涡脱落和叶片表面的压力脉动，锯齿结构(4)的尖角用于破碎气液两相流中体积相对较大的气泡，使得气液掺混均匀进而减小侧流道泵的振动和噪声，从而使运行时的侧流道泵的流动状态稳定性更好，极大的减小了侧流道泵内部不稳定气液流带来的能量损失，从而增加了泵的寿命。
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