CN114673690A - 一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器，其结构包括前盖板和后盖板，所述前盖板和后盖板平行相对放置，其特征是，所述前盖板和后盖板之间设有多个导叶片，前盖板和后盖板与导叶片构成若干流道，所述导叶片径向中间部位开缝。通过导叶片开缝联通叶片两侧流道，其内缝隙引流可以有效的控制改善叶片表面流动分离，消除分离涡，减小失速风险，提升扩压稳定性。使得偏工况或扩压器周向安放角不当时，其内部流场及叶片载荷重新分配。有效改善扩压器内流场周向不均匀现象，减小扩压器流场非定常速度和压力脉动，减小叶轮所受径向交变应力。改善整机稳定性，延长使用寿命。

Description

一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器

技术领域

本发明涉及水力机械技术领域，具体的说是一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器。

背景技术

叶片式扩压器作为降低叶轮径向交变应力，提升离心泵运行安全稳定性的重要过流部件，广泛应用于国民经济领域中的泵站系统。由于离心叶轮高速旋转，液体在离心力的作用下，转轴机械能转变为液体的动能和压力能。下游扩压器在规则流体流动的同时，进一步将流体动能转变为压力能起到压力回收的作用，同时减小蜗壳隔舌与叶轮的动静干涉作用，降低流场压力脉动和作用于离心叶轮上的径向力。因此，扩压器的几何结构及内部流动状态对离心泵整体压力回收、运行安全稳定性和高效性具有重要影响。

在无叶扩压器中，液体流动遵行动量守恒，其流动轨迹为对数螺旋线，导致其在扩压器内运动时间和距离较长，摩擦损失较大。因此离心泵多采用有叶扩压器，以限定液体流动方向，增大其液流角，减小液体在扩压器内流动时间和流动距离，减小摩擦损失。现有的叶片式扩压器通常只有若干固定的无缝隙的导叶片，在偏离最优工况点运行时，导叶片前缘存在冲角，在扩压器内部出现流动分离诱导的漩涡，严重时造成扩压器内的旋转失速，增大了流动损失，降低了扩压器内流动稳定性，产生不同频率的振动和噪声现象，削弱了扩压器压力回收及减小叶轮径向力的能力。其次，即使运行于最优工况下，若扩压器圆周安装角度不合理，在时序效应的影响下，蜗壳隔舌处扩压器流道内易产生堵塞涡，造成流场畸变，影响运行的安全高效性。因此，现有导叶在设计上还存在一定的不足，难以满足生产要求，有必要对其结构作进一步探索。

发明内容

本发明的目的是提供一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器，该扩压器在导叶片上开设缝隙，通过缝隙引流能有效的控制导叶片表面流动分离和扩压器流场及导叶片载荷重新分配，改善扩压器流场均匀性，提高离心泵运行的稳定性和高效性，改善整机性能。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器，其结构包括前盖板和后盖板，所述前盖板和后盖板相对放置，其特征是，所述前盖板和后盖板之间设有多个导叶片，前盖板和后盖板与导叶片构成若干流道，所述导叶片径向中间部位开缝。

进一步，所述导叶片的缝隙相对位置为lc,所述lc的计算公式为lc＝l1/l，其中l1为开缝处骨线距进口边弦长。

进一步，所述缝隙相对位置lc在0.25-0.7之间。

进一步，所述导叶片的缝隙相对宽度为bc，所述bc的计算公式为bc＝b2/b1，其中所述b1为开缝处导叶片厚度，所述b2为缝隙宽度。

进一步，所述导叶片的缝隙相对宽度bc在0.5-1.5之间。

进一步，所述导叶片的缝隙相对倾角系数计算公式为θ＝(β+α)/α，其中β为开缝角度，α为开缝处导叶片安放角。

进一步，所述缝隙相对倾角系数θ在3-5之间。

进一步，所述导叶片包角为Wα>40°。

本发明的有益效果：

本发明的扩压器结构简单，易于加工实施，仅须在原有的离心泵叶片式扩压器的基础上对原有导叶片进行切割开缝，联通叶片两侧流道，加工简单，方便实现。

导叶片开缝联通叶片两侧流道，其内缝隙引流可以有效的控制改善叶片表面流动分离，消除分离涡，减小失速风险，提升扩压稳定性。使得偏工况或扩压器周向安放角不当时，其内部流场及叶片载荷重新分配。

叶片开缝能有效改善扩压器内流场周向不均匀现象，减小扩压器流场非定常速度和压力脉动，减小叶轮所受径向交变应力。改善整机稳定性，延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为扩压器内气流分布原理图；

图3为导叶片的轴面投影图；

图4为导叶片局部正视图。

图中：

1前盖板、2后盖板、3叶片；

lc导叶片的缝隙相对位置、bc导叶片的缝隙相对宽度为、θ缝隙相对倾角系数、Wα导叶片包角、β开缝角度，α开缝处导叶片安放角。

具体实施方式

参照说明书附图对本发明的一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器作以下详细说明。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和公知技术描述，以避免不必要地限制本发明。

如图1至图4所示，本发明的一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器，包括前盖板和后盖板，所述前盖板和后盖板相对放置，所述前盖板和后盖板之间设有多个导叶片，若干导叶片均匀布置于通道内形成若干流道。每个导叶片径向中间部位均开缝，导叶片开缝联通叶片两侧流道，其内缝隙引流可以有效的控制改善叶片表面流动分离，消除分离涡，减小失速风险，提升扩压稳定性。使得偏工况或扩压器周向安放角不当时，其内部流场及叶片载荷重新分配。

所述导叶片的缝隙相对位置为lc,所述lc的计算公式为lc＝l1/l，如图4所示，其中l1为开缝处骨线距进口边弦长。所述缝隙相对位置lc在0.25-0.7之间，优选为0.5。

所述导叶片的缝隙相对宽度为bc，所述bc的计算公式为bc＝b2/b1，其中所述b1为开缝处导叶片厚度，所述b2为缝隙宽度。所述导叶片的缝隙相对宽度bc在0.5-1.5之间，优选为1.0。

所述导叶片的缝隙相对倾角系数计算公式为θ＝(β+α)/α，如图3所示，其中β为开缝角度，α为开缝处导叶片安放角。所述缝隙相对倾角系数θ在3-5之间。

所述导叶片包角为Wα>40°。

工作原理：将原有扩压器导叶片进行开缝切割，通过试验及计算表明扩压器导叶片开缝可以有效控制叶片表面分离涡，改善扩压器和蜗壳内流动状况，减小叶轮径向交变应力，增大扩压器的扩压能力。

导叶片缝隙位置的确定如下给出三个具体实施例：

实施例一

叶片包角Wa＝58°，骨线长度l＝66mm，开缝处距进口边骨线长度l1＝30mm，开缝处以骨线为基准叶片安放角α＝12.7°，缝隙倾角β＝50.3°，缝隙宽度b2＝2.4mm，开缝处叶片宽度b1＝2.6mm，

根据缝隙相对位置的公式lc＝l1/l计算得出lc＝30/l＝0.455，

根据缝隙相对宽度的计算公式bc＝b2/b1计算可得出bc＝2.4/2.6＝0.923，

通过缝隙相对倾角系数的计算公式θ＝(β+α)/α计算可得出θ＝(50.3°+12.7°)/12.7°＝4.96°。

实施例二

叶片包角Wa＝55°，骨线长度l＝76.6mm，开缝处距进口边骨线长度l1＝29.5mm，开缝处以骨线为基准叶片安放角α＝22°，缝隙倾角β＝48°，缝隙宽度b2＝3mm，开缝处叶片宽度b1＝4.5mm；

根据缝隙相对位置的计算公式lc＝l1/l，可得出lc＝0.385，

根据缝隙相对宽度的计算公式bc＝b2/b1，可得出bc＝0.667，

根据缝隙相对倾角系数的计算公式θ＝(β+α)/α，可得出θ＝3.182，

实施例三

叶片包角Wa＝66°，骨线长度l＝180mm，开缝处距进口边骨线长度l1＝111.6mm，开缝处以骨线为基准叶片安放角α＝12°，缝隙倾角β＝36°，缝隙宽度b2＝4.5mm，开缝处叶片宽度b1＝7.5mm；

根据缝隙相对位置的计算公式lc＝l1/l，可得出lc＝0.62，

根据缝隙相对宽度的计算公式bc＝b2/b1，可得出bc＝0.6，

根据缝隙相对倾角系数的计算公式θ＝(β+α)/α，可得出θ＝4，

下表是改进前与改进后的综合指标对照表：

使用传统导叶的离心泵性能参数：

使用本发明的离心泵性能参数：

本实施例中，叶片包角Wa＝55°，缝隙相对位置lc＝0.385，缝隙相对宽度bc＝0.667，相对倾角系数θ＝3.182。

本发明结构简单，易于加工实施。仅须在原有的离心泵叶片式扩压器的基础上对原有导叶片进行切割开缝，联通叶片两侧流道，能有效改善扩压器内流场周向不均匀现象，减小扩压器流场非定常速度和压力脉动，减小叶轮所受径向交变应力，改善整机稳定性，延长使用寿命。

以上所述，只是用图解说明本发明的一些原理，本说明书并非是要将本发明局限在所示所述的具体结构和适用范围内，故凡是所有可能被利用的相应修改以及等同物，均属于本发明所申请的专利范围。

除说明书所述技术特征外，其余技术特征均为本领域技术人员已知技术。

Claims (8)

1.一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器，包括前盖板和后盖板，所述前盖板和后盖板平行相对放置，其特征是，所述前盖板和后盖板之间设有多个导叶片，前盖板和后盖板与导叶片构成若干流道，所述导叶片径向中间部位开缝。

2.根据权利要求1所述的一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器，其特征是，所述导叶片的缝隙相对位置为lc,所述lc的计算公式为lc＝l1/l，其中l1为开缝处骨线位置距进口边弦长。

3.根据权利要求2所述的一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器，其特征是，所述缝隙相对位置lc在0.25-0.7之间。

4.根据权利要求1或2所述的一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器，其特征是，所述导叶片的缝隙相对宽度为bc，所述bc的计算公式为bc＝b2/b1，其中所述b1为开缝处导叶片厚度，所述b2为缝隙宽度。

5.根据权利要求4所述的一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器，其特征是，所述导叶片的缝隙相对宽度bc在0.5-1.5之间。

6.根据权利要求1所述的一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器，其特征是，所述导叶片的缝隙相对倾角系数计算公式为θ＝(β+α)/α，其中β为开缝角度，α为开缝处导叶片安放角。

7.根据权利要求6所述的一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器，其特征是，所述缝隙相对倾角系数θ在3-5之间。

8.根据权利要求1所述的一种离心泵用缝隙引流叶片式扩压器，其特征是，所述导叶片包角为Wα>40°。

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