CN112824684A

CN112824684A - 一种离心泵叶轮及其降噪方法

Info

Publication number: CN112824684A
Application number: CN201911143540.4A
Authority: CN
Inventors: 程效锐; 李天鹏; 王鹏; 李敏; 蒋艺萌; 陈红杏
Original assignee: Lanzhou University of Technology
Current assignee: Lanzhou University of Technology
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2019-11-20
Publication date: 2021-05-21

Abstract

本发明公开了一种离心泵叶轮及其降噪方法，包括口环、前盖板、叶片工作面、叶片背面、后盖板、缝隙和叶轮主体，叶轮主体的一侧外壁上固定连接有口环，叶轮主体的两侧外壁上分别固定安装有前盖板和后盖板，叶轮主体的两侧外壁上设置有叶片工作面和叶片背面，叶片工作面和叶片背面的外壁上分布开设有缝隙；该降噪方法是提供一种全新的叶轮结构来对离心泵噪声进行控制，在叶轮的每个叶片后缘上进行开缝处理，可以减小叶片工作面和背面的压力差，进而减小叶片出口处的流动分离与尾流等复杂流动，在尽量不影响其性能以及不增加成本的前提下进行设计优化，可批量生产，开缝设计不仅提高离心泵的寿命，同时降低对环境的危害。

Description

一种离心泵叶轮及其降噪方法

技术领域

本发明涉及单级单吸离心泵技术领域，具体为一种离心泵叶轮及其降噪方法。

背景技术

目前，泵广泛应用于各行各业，其中大约70％为离心泵，离心泵在运行过程中常伴有噪声，随着近几年离心泵的快速发展，使得噪声成为了非常重要的问题，要想解决离心泵噪声，就需要了解噪声产生的来源；离心泵噪声包括机械噪声和水力噪声，机械噪声主要来源于机械制造，已经得到控制，而离心泵流体噪声的机理复杂，还未完全解决，是目前研究的重点；

离心泵在运行过程中由于叶轮和蜗壳之间存在较强的动静干涉作用，容易形成复杂的流场运动，尤其是在靠近叶片尾缘出口产生较大的流动分离，进而形成的尾流-射流等进一步加剧蜗壳隔舌处的压力波动，造成较大的流体噪声，对周围环境和人的身心健康造成重大的影响，同时剧烈的压力脉动导致的机械振动与疲劳使得离心泵寿命缩短。

发明内容

本发明的目的在于提供一种离心泵叶轮及其降噪方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种离心泵叶轮，包括口环、前盖板、叶片工作面、叶片背面、后盖板、缝隙和叶轮主体，所述叶轮主体的一侧外壁上固定连接有口环，所述叶轮主体的两侧外壁上分别固定安装有前盖板和后盖板，所述叶轮主体的两侧外壁上设置有叶片工作面和叶片背面，所述叶片工作面和叶片背面的外壁上分布开设有缝隙。

一种离心泵叶轮的降噪方法，包括以下步骤，步骤一，离心泵叶轮制作；步骤二，叶片缝隙的开设；

其中上述步骤一中，根据传统工艺进行离心泵叶轮的铸模加工成型；

其中上述步骤二中，在步骤一中制作成型的叶轮靠近叶片出口边的叶片工作面和叶片背面进行开缝处理，且每个叶片均设计一个缝隙。

根据上述技术方案，所述步骤二中缝隙径向直径Dk与叶轮主体外径D2的比值Dk/D2＝n (n＝0.5-1)，其中在后盖板Dk/D2＝n处作一条垂直于图中各流线的弧线为开缝的起始线；所述叶片缝隙宽度δ(缝隙宽度沿起始线等厚均等分布)与叶片出口宽度b的比值δ/b＝1/6。

根据上述技术方案，所述步骤二中叶轮主体在流体运行过程中，并没有贴合叶轮叶片旋转，它会与叶轮旋转方向有一定的夹角β(β为以Dk为直径所作圆弧与叶片型线交点处的相对流动角)，开缝时角度β的选择要与开缝位置的流体质点的相对流动角一致。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：该发明，提供一种全新的叶轮结构来对离心泵噪声进行控制，在叶轮的每个叶片后缘上进行开缝处理，可以减小叶片工作面和背面的压力差，进而减小叶片出口处的流动分离与尾流等复杂流动，开缝截面应垂直于叶轮叶片，在尽量不影响其性能以及不增加成本的前提下进行设计优化，可批量生产，开缝设计不仅提高离心泵的寿命，同时降低对环境的危害。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明离心泵叶轮的立体结构示意图；

图2是本发明离心泵叶轮叶片开缝截面参数示意图；

图3是本发明离心泵叶轮叶片中流体的运动情况示意图；

图4是本发明方法的流程图；

图中：1、口环；2、前盖板；3、叶片工作面；4、叶片背面；5、后盖板；6、缝隙； 7、叶轮主体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种离心泵叶轮，包括口环1、前盖板2、叶片工作面3、叶片背面4、后盖板5、缝隙6和叶轮主体7，叶轮主体7的一侧外壁上固定连接有口环1，叶轮主体7的两侧外壁上分别固定安装有前盖板2和后盖板5，叶轮主体7的两侧外壁上设置有叶片工作面3和叶片背面4，叶片工作面3和叶片背面4的外壁上分布开设有缝隙6；

其中上述步骤二中，在步骤一中制作成型的叶轮靠近叶片出口边的叶片工作面3和叶片背面4进行开缝处理，且每个叶片均设计一个缝隙6；缝隙6径向直径Dk与叶轮主体7外径D2的比值Dk/D2＝n(n＝0.5-1)，其中在后盖板5Dk/D2＝n处作一条垂直于图中各流线的弧线为开缝的起始线；叶片缝隙6宽度δ(缝隙6宽度沿起始线等厚均等分布)与叶片出口宽度b的比值/b＝1/6；叶轮主体7在流体运行过程中，并没有贴合叶轮叶片旋转，它会与叶轮旋转方向有一定的夹角β(β为以Dk为直径所作圆弧与叶片型线交点处的相对流动角)，开缝时角度β的选择要与开缝位置的流体质点的相对流动角一致；该离心泵叶轮及其降噪方法，在叶轮靠近叶片出口边的叶片工作面3和叶片背面4进行开缝处理，每个叶片设计一个缝隙6，采取上述发明方法进行详细设计，如图1所示，为一闭式离心叶轮，工作介质为液体；缝隙6宽度δ＝b/6，叶片缝隙6径向直径Dk与叶轮外径D的比值Dk/D2＝n(n＝0.5-1)，并在后盖板5Dk/D2＝n处作一条垂直于图2a中各流线的弧线为开缝的起始线，且沿起始线均等宽度开缝，开缝角度为β，β为以Dk为直径所作圆弧与叶片型线交点处的相对流动角，具体细节如图2b所示；在叶轮进行旋转时，如图3所示， a为叶轮静止时流体在叶片中的流线，b为叶轮旋转时叶片上固定质点运动的轨迹，c为叶轮中流体绝对运动的流线，流体在实际运行过程中，流体并没有贴合叶轮叶片旋转，它会与叶轮旋转方向有一定的夹角，开缝时角度β的选择要与流体质点在开缝位置的相对流动角一致，根据速度合成定理，它们之间的关系式如下：c＝w+u，式中，c为绝对运动速度，w为相对速度，u为圆周速度。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种离心泵叶轮，包括口环(1)、前盖板(2)、叶片工作面(3)、叶片背面(4)、后盖板(5)、缝隙(6)和叶轮主体(7)，其特征在于：所述叶轮主体(7)的一侧外壁上固定连接有口环(1)，所述叶轮主体(7)的两侧外壁上分别固定安装有前盖板(2)和后盖板(5)，所述叶轮主体(7)的两侧外壁上设置有叶片工作面(3)和叶片背面(4)，所述叶片工作面(3)和叶片背面(4)的外壁上分布开设有缝隙(6)。

2.一种离心泵叶轮的降噪方法，包括以下步骤，步骤一，离心泵叶轮制作；步骤二，叶片缝隙的开设；其特征在于：

其中上述步骤二中，在步骤一中制作成型的叶轮靠近叶片出口边的叶片工作面(3)和叶片背面(4)进行开缝处理，且每个叶片均设计一个缝隙(6)。

3.根据权利要求2所述的一种离心泵叶轮的降噪方法，其特征在于：所述步骤二中缝隙(6)径向直径Dk与叶轮主体(7)外径D2的比值Dk/D2＝n(n＝0.5-1)，其中在后盖板(5)Dk/D2＝n处作一条垂直于图中各流线的弧线为开缝的起始线；叶片缝隙(6)宽度δ(缝隙(6)宽度沿起始线等厚均等分布)与叶片出口宽度b的比值δ/b＝1/6。

4.根据权利要求2所述的一种离心泵叶轮的降噪方法，其特征在于：所述步骤二中叶轮主体(7)在流体运行过程中，并没有贴合叶轮叶片旋转，它会与叶轮旋转方向有一定的夹角β(β为以Dk为直径所作圆弧与叶片型线交点处的相对流动角)，开缝时角度β的选择要与开缝位置的流体质点的相对流动角一致。