CN112302993A - 一种带偏置翼型短叶片的离心泵叶轮 - Google Patents

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周志威
张宁
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    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
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Abstract

本发明涉及一种带偏置翼型短叶片的离心泵叶轮。属于流体机械领域。在叶轮中增设偏置短叶片，且长叶片和短叶片皆为翼型叶片。翼型采用的成熟的NACA翼型，短叶片向长叶片吸力面方向偏置，偏置角为5°～20°，在长叶片0.7R2～0.9R2处截断，形成的叶片长度为短叶片长度。本发明专利通过增设翼型短叶片优化离心泵叶片尾迹，提高离心泵主要工作区的水力效率。与常规设计叶片相比，翼型短叶片通过干涉长叶片尾迹，优化内部流动状态，使流体流动更为均匀，提升泵的能量性能。

Description

一种带偏置翼型短叶片的离心泵叶轮
技术领域
本发明涉及一种带偏置翼型短叶片的离心泵叶轮。属于流体机械领域。
背景技术
目前离心泵叶轮的叶片普遍采用的为圆柱叶片，受到叶片-隔舌的动静干涉作用，离心泵蜗壳流道内出现一定程度上的流动不均匀现象，出现非稳态不可清晰预测和描述的复杂流动结构，该作用与叶轮尾迹有重要联系，造成一定的水力损失，影响泵的能量性能，这些非稳态的流动结构诱发压力脉动等激励信号是造成泵运行不稳定的因素之一。
叶片-隔舌的动静干涉作用是由叶轮的尾迹撞击隔舌造成的，因此通过优化离心泵叶轮尾迹可有效改善叶片-隔舌的动静干涉作用，提高能量性能。目前学者们通过改善隔舌形状，优化叶轮叶片尾缘等优化离心泵内部流动，但对叶片形状的研究尚不完全，翼型叶片在离心泵中的应用还在探索中。
发明内容
针对上述问题，本发明专利的目的是提供一种能够提高离心泵的能量性能，抑制叶片-隔舌的动静干涉作用的离心泵叶轮。
为实现上述目的，提出一种带偏置翼型短叶片的离心泵叶轮，包括前盖板、后盖板、长叶片、短叶片。
其中长叶片和短叶片沿旋转轴周向均匀分布，在叶轮中增设短叶片，且长叶片和短叶片皆为翼型叶片。短叶片向长叶片吸力面方向偏置，偏置角
Figure BDA0002796893080000021
为5°～20°，在叶轮旋转中心至叶轮外径方向上在长叶片0.7R2～0.9R2处截断，其中R2为叶轮半径，形成的叶片长度为短叶片长度，短叶片数目与长叶片数目相等。翼型叶片最大厚度与常规圆柱形叶片厚度相等为7mm。
本发明优点：结构简单，本发明专利通过增设翼型短叶片优化离心泵叶轮尾迹，抑制叶片-隔舌的动静干涉作用，改善离心泵内部流动，提高能量性能，提高了泵运行平稳性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明专利的整体结构示意图。
图2为翼型叶片结构示意图。
图3为NACA4418翼型示意图。
图4为不同方案离心泵性能曲线图。
附图标记说明：其中包括前盖板(1)、后盖板(2)、长叶片(3)、短叶片(4)。
R2为叶轮直径，R0为短叶片入口直径，
Figure BDA0002796893080000022
为偏转角。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，本发明的目的和效果将更加明显，所描述的实施例为本发明的部分实施例，不代表全部实施例，对此发明内容作的非本质的改进均属于本发明保护的范围。
为使本发明目的、特征、优点能更直观的展现出来，下面将结合附图和具体实施方式作进一步的说明。
如图1所示，本发明提出一种新型的带偏置翼型短叶片的离心泵叶轮，该叶轮包括前盖板1、后盖板2、长叶片3、短叶片4。其中长叶片3与短叶片4叶片数相等，且长叶片叶片数与原常规离心泵模型叶片数均为6片。
如图2所示，为常规叶轮(OR)、常规偏置短叶片(SP)、翼型偏置短叶片(AF)的示意图，其中AF为具体实施例，其余两个方案为对比例。在上述实施例中，翼型长叶片和短叶片沿旋转轴周向均匀交替布置，长叶片和短叶片皆为翼型叶片。该短叶片向长叶片吸力面方向偏置，布置在长叶片背面，使短叶片起到干涉长叶片尾迹的作用，改善蜗壳流道内的流动状态，使蜗壳流道内的流动更为均匀。长叶片尾缘与叶轮中心的连线与短叶片尾缘与叶轮中心的连线之间的夹角为偏置角
Figure BDA0002796893080000032
偏置角
Figure BDA0002796893080000031
为10°，在长叶片0.85R2处截断，翼型叶片的最大厚度与常规模型圆柱叶片的厚度均为7mm，使该叶片在加工时便于加工。其中翼型采用的成熟的NACA4418翼型，该翼型示意图如图3所示，叶片最大厚度在该翼型的40％处，该翼型仅为此实施例应用。
如图4所示，为上述方案性能曲线图，增设短叶片之后，离心泵扬程和效率均有所上升，在大流量工况下扬程下降较为明显，翼型叶片效率在设计工况附近效率有较大幅度提升，高于常规偏置短叶片，高效工作区间较宽。相对于常规离心泵叶轮，能量性能提升明显，达到预期的目标。
在本发明中，所提到的实施例仅为针对此优化方案的一种方案，并非对本发明的范围进行限定，并不指示所述元件等必须有特定的位置及构造，不能理解为对本发明的限制，对于本发明的修改亦或是替换，不脱离本发明的宗旨及范畴，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种带偏置翼型短叶片的离心泵叶轮，包括前盖板(1)、后盖板(2)、长叶片(3)、短叶片(4)，其特征在于，长叶片和短叶片沿旋转轴周向均匀分布，且长叶片和短叶片皆为翼型叶片；短叶片向长叶片吸力面方向偏置，偏置角
Figure FDA0002796893070000011
为5°～20°，在叶轮旋转中心至叶轮外径方向上在长叶片0.7R2～0.9R2处截断，其中R2为叶轮半径，形成的叶片长度为短叶片长度，短叶片数目与长叶片数目相等。
2.如权利要求1所述的一种带偏置翼型短叶片的离心泵叶轮，其特征在于，偏置角
Figure FDA0002796893070000012
为10°。
3.如权利要求1所述的一种带偏置翼型短叶片的离心泵叶轮，其特征在于，在叶轮旋转中心至叶轮外径方向上在长叶片0.85R2处截断。
4.如权利要求1所述的一种带偏置翼型短叶片的离心泵叶轮，其特征在于，所述长叶片和短叶片均使用NACA 4418翼型。
5.如权利要求1所述的一种带偏置翼型短叶片的离心泵叶轮，其特征在于，长叶片和短叶片的最大厚度与常规圆柱叶片厚度相等，为7mm。
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