CN114109891A - 一种抗汽蚀增压泵叶轮 - Google Patents

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魏士杰
宋姗姗
桑卫辉
李锴阳
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Abstract

本发明属于叶轮结构技术领域，涉及一种高速增压泵叶轮，特别涉及具有较好抗汽蚀性能的增压泵叶轮。所述叶轮结构形式为长叶片进口边前移的长短叶片叶轮结构；其中，叶轮短叶片的包角范围为100°～120°，叶轮长叶片的包角范围为260°～280°。本发明通过改变叶轮结构形式和叶轮叶片几何参数，在满足叶轮性能的同时提升抗汽蚀性能。

Description

一种抗汽蚀增压泵叶轮
技术领域
本发明属于叶轮结构技术领域，涉及一种高速增压泵叶轮，特别涉及具有较好抗汽蚀性能的增压泵叶轮。
背景技术
现有的增压泵叶轮采用叶轮加诱导轮的结构形式，通过诱导轮先一步增压来提升叶轮叶片进口压力，从而提升叶轮抗汽蚀性能。
现有的增压泵叶轮设计主要在其设计点进行，在偏工况运行，如在小流量点或大流量点时，产品自身抗汽蚀性能整体较差，难以满足现有产品在多工况点下高速运行时产品的抗汽蚀性能。
发明内容
发明目的：提出一种增压泵抗汽蚀叶轮结构，通过改变叶轮结构形式和叶轮叶片几何参数，在满足叶轮性能的同时提升抗汽蚀性能。
技术方案：提供一种抗汽蚀增压泵叶轮，所述叶轮结构形式为长叶片进口边前移的长短叶片叶轮结构；其中，叶轮短叶片的包角范围为100°～120°，叶轮长叶片的包角范围为260°～280°。
进一步，叶轮长叶片从叶轮轮毂至叶片叶顶不同流线包角值逐渐减小。
进一步，叶轮长叶片轮毂包角与长叶片叶顶包角的差值范围为30°～60°；叶轮长叶片轮毂至叶轮长叶片叶顶形状的变化趋势为抛物线型。
进一步，叶轮长叶片的进口边形式为曲线型；其中，进口边位置点位于靠近叶片背面1/3-1/2处，叶片背面起始点位于1/2-1倍叶片厚度处，叶片工作面起始点位于2-3倍叶片厚度处。
进一步，叶轮长叶片上设置第一沟通回油孔和第二沟通回油孔，用于将高压油引入低压，增加进口边压力，防止汽蚀产生。
进一步，第一沟通回油孔的入口位于叶片背面、靠近叶片进口边，出口位于叶片工作面；第二沟通回油孔的入口位于叶片工作面、靠近叶片进口边，出口位于叶片背面。
进一步，第一沟通回油孔靠近叶轮轮毂约1/3叶片宽度处，入口位于距进口边1/2-1倍叶片厚度处、出口位于距进口边1/3-1/2叶片长度处。
进一步，第二沟通回油孔靠近叶轮叶顶约1/3叶片宽度处，入口位于距进口边1/2-1倍叶片厚度处、出口位于距进口边1/3-1/2叶片长度处。
本发明的技术效果：提高了增压泵在多工况点下高速运行的抗汽蚀性能，并满足原有技术指标需求，为增压泵高抗汽蚀性能提供一种新结构形式；取消诱导轮，简化结构、减少轴向尺寸、降低产品重量。
附图说明
图1为叶轮叶片包角；
图2为叶轮轴面投影和叶片进口边形状；
图3为叶片进口边形状和叶片工作面背面沟通回油孔；
图4为该专利叶轮结构示意图；
附图标记说明：1-长叶片，2-短叶片，3-叶片进口处工作面与背面的沟通回油孔，4-包角，5-叶片进口边。
具体实施方式
结合图1所示，本实施实例，设计一种新结构形式抗汽蚀增压泵叶轮结构。叶轮结构形式为叶轮结构形式为长叶片进口边前移的长短叶片叶轮结构。结合图2所示，叶轮长叶片从叶轮轮毂至叶片叶顶不同流线包角值逐渐减小。叶轮长叶片轮毂至叶轮长叶片叶顶形状的变化趋势为抛物线型。
结合图3所示，叶轮长叶片的进口边形式采用曲线型；同时在叶轮长叶片上设置第一沟通回油孔和第二沟通回油孔，用于将高压油引入低压，增加进口边压力，防止汽蚀产生。
结合图4所示，本发明通过改变叶轮叶片进口边轴向位置尺寸，通过叶轮轮毂处先一步叶轮整体做功，提升进口边压力和产品抗汽蚀性能，同时通过在进口边附近加工沟通油孔将叶轮内部高压与进口边低压区沟通，依据压力守恒原理提升进口边压力，通过对叶轮叶片的改进设计，在叶片进口边形状和沟通油孔的作用下，叶轮在多工况状态下运行时均可实现提升叶轮进口边压力，从而提升产品抗汽蚀性能。
以应用于某型航空发动机燃油泵离心级为例：
叶轮型式采用长短叶片加长进口边叶轮结构形式；叶轮长叶片包角为270°；短叶片包角为112°；叶片进口处工作面与背面沟通回油孔位置为靠近进口边4％和3％；不同流线包角值从叶轮轮毂至叶片叶顶包角值变化为270°～225°；叶片进口边背面起始点位置距进口边为2mm，工作面起始点位置距进口边为6mm，采用圆角光滑过渡。并进行相应试验验证，满足长时间抗汽蚀运行需求。

Claims (8)

1.一种抗汽蚀增压泵叶轮，其特征在于，所述叶轮结构形式为长叶片进口边前移的长短叶片叶轮结构；其中，叶轮短叶片的包角范围为100°～120°，叶轮长叶片的包角范围为260°～280°。
2.根据权利要求1所述的抗汽蚀增压泵叶轮，其特征在于，叶轮长叶片从叶轮轮毂至叶片叶顶不同流线包角值逐渐减小。
3.根据权利要求2所述的抗汽蚀增压泵叶轮，其特征在于，叶轮长叶片轮毂包角与长叶片叶顶包角的差值范围为30°～60°；叶轮长叶片轮毂至叶轮长叶片叶顶形状的变化趋势为抛物线型。
4.根据权利要求1所述的抗汽蚀增压泵叶轮，其特征在于，叶轮长叶片的进口边形式为曲线型；其中，进口边位置点位于靠近叶片背面1/3-1/2处，叶片背面起始点位于1/2-1倍叶片厚度处，叶片工作面起始点位于2-3倍叶片厚度处。
5.根据权利要求1所述的抗汽蚀增压泵叶轮，其特征在于，叶轮长叶片上设置第一沟通回油孔和第二沟通回油孔，用于将高压油引入低压，增加进口边压力，防止汽蚀产生。
6.根据权利要求1所述的抗汽蚀增压泵叶轮，其特征在于，第一沟通回油孔的入口位于叶片背面、靠近叶片进口边，出口位于叶片工作面第二沟通回油孔的入口位于叶片工作面、靠近叶片进口边，出口位于叶片背面。
7.根据权利要求5所述的抗汽蚀增压泵叶轮，其特征在于，第一沟通回油孔靠近叶轮轮毂约1/3叶片宽度处，入口位于距进口边1/2-1倍叶片厚度处、出口位于距进口边1/3-1/2叶片长度处。
8.根据权利要求5所述的抗汽蚀增压泵叶轮，其特征在于，第二沟通回油孔靠近叶轮叶顶约1/3叶片宽度处，入口位于距进口边1/2-1倍叶片厚度处、出口位于距进口边1/3-1/2叶片长度处。
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