CN115143138A - 一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮 - Google Patents

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李晨昊
罗兴锜
吴雨洋
冯建军
朱国俊
王李科
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2238—Special flow patterns
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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Abstract

本发明公开了一种串列错位叶片结构的气液混流泵叶轮，包括沿轴向布置两层串列错位的前部叶片和后部叶片结构，两层串列叶片之间通过绕叶轮中心轴错位45°布置的形式，前部叶片与后部叶片相错的位置位于叶轮流道的1/2处，同时，采用错位叶片的结构形式，使气液两相得到进一步混合，改善流道内气液流动情况，减小因叶片包角过道造成对的叶轮流道出口区域过宽造成的高含气率区域，采用串列错位叶片结构的混输泵的增压能力性能获得明显的提升。本发明在高含气率工况下可有效改善混输泵叶轮流道内的气相聚集现象，且易于加工和安装，解决高含气率条件下混输泵叶轮流道内气泡大量聚集现象和输送性能低下的问题。

Description

一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮
技术领域
本发明属于水泵设计技术领域，涉及一种具有串列错位叶片结构 的气液混输泵叶轮。
背景技术
随着国民经济和社会的不断进步与发展，泵作为一种输送流体或 使流体增压的一种应用面最广的水力机械，在各行各业中发挥着重要 的作用。现代工业对气液流混输泵的需求量也越来越大，混输泵可以 输送气液两相混合物的介质，但是由于气相的加入，会严重降低混输 泵的输送性能，尤其在高含气率工况下，甚至导致混输泵失效。
传统混输泵叶轮为了能够顺利输送含气介质，叶轮流道一般都较 宽且单个叶片包角较大，这就导致气相易聚集在叶片吸力面。从而阻 塞流道。降低混输泵的性能。研究结果表明：当气液混输泵的入口含 气率增大时，叶轮流道内气体聚集区域也随之增大。气体主要聚集在 叶轮轮毂中间位置至出口处，且气体主要聚集在叶片吸力面。气液两 相流型从低含气率时的气泡流，逐渐向泡状流、气囊状流和团状流转 变，严重时会出现气体堵塞流道的情况，导致泵的性能急剧下降并失 去增压能力。因此，有必要针对高含气率条件下泵流道内气泡大量聚 集的现象，探究改善流道内气液流态降低相对高含气率占比率的方法，以保证混输泵在高含气率下的任然具有较高的增压能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵 叶轮，该叶轮可有效改善在高含气率工况下叶轮流道内气相聚集现 象，解决了高含气率条件下混输泵叶轮流道内气泡大量聚集现象和输 送性能降低的问题。
本发明所采用的技术方案是，一种具有串列错位叶片结构的气液 混输泵叶轮，包括轮毂，轮毂上分别设有若干片前部叶片和若干片后 部叶片，前部叶片和后部叶片错位设置。
本发明的特点还在于：
前部叶片和后部叶片的数量相同，且每个前部叶片对应与一片后 部叶片平行设置。
前部叶片与后部叶片之间错位45°布置。
前部叶片与后部叶片的长度相等。
前部叶片的尾部与后部叶片的头部在同一平面内，前后部两组叶 片之间仅在周向存在错位45°角。
各前部叶片与各后部叶片分别成螺旋状分布在轮毂四周。
本发明的有益效果是，本发明提供的一种具有错位叶片结构的气 液混输泵叶轮，通过将传统的叶轮的长叶片打断为前后两部分叶片， 并将后部叶片相对前部叶片错位45°后固定，使得后部叶片位于原始 流道1/2处，目的在于将远流道此处形成的大气泡团搅碎形成较小的 气泡，使气液两相再次混合，削弱了叶轮流道该处的气泡的聚集现象， 减少了流道内的高含气率区域，使得叶轮空间流道中的气体分布得到 明显改善，提升了流道内气液两相分布情况，提高了气液混输泵在高 含气率下的增压能力。
附图说明
图1是本发明一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮的 三维示意图；
图2是本发明一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮的 正向视图；
图3是本发明一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮的 轴向剖面图；
图4是本发明一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮的 俯视图；
图5是本发明一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵装置的 装配图。
图中，1.混输泵进口，2.测压孔，3.叶轮，4.导叶扩压器，5.泵轴，
6.混输泵入口管道段，7.混输泵出口段，8.混输泵出口，9.前部叶 片，10.后部叶片，11.轮毂。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮，如图1～4 所示，包括叶轮3，叶轮3由轮毂11、前部叶片9和后部10组成， 其中前部叶片和后部叶片分别有4个，均设置在轮毂11上，叶轮3 为铝合金材质。
前部叶片9和后部叶片10中的各叶片之间沿轮毂11表面均匀分 布；前部叶片9和后部叶片10中两个相对应的前后叶片是保持平行 的。
前部叶片9和后部叶片10中都各自共包含4个叶片。
后部叶片10和前部叶片9中相对应的两个叶片中，前部叶片9 的尾部与后部叶片10的头部在同一平面，后部叶片10与前部叶片9 错位45°布置，且后部叶片10和前部叶片9长度相等。
本发明一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮的工作过 程如下：如图5所示，工作时，气液混合介质沿水流方向通过混输泵 入口1进入透明的混输泵入口管道段6，在混输泵入口管道段6设置 有四个均布的测压孔2，通过连接压力传感器用以测得叶轮3进口前 的压力值。叶轮3的轮毂11与泵轴5通过键和泵轴5顶部的螺纹连 接，导叶扩压器4与泵轴5之间通过滑动轴承完成相互转动连接，混 合介质通过叶轮3的前部叶片9和后部叶片10后进入导叶扩压器4， 再流经透明的混输泵出口段7后通过混输泵出口8流出混输泵装置。 混输泵入口管道段6出口边插入到混输泵出口段7的入口段一部分 后，再通过拉杆连接。形成完整的气液混输泵实验装置段。
本发明一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮，工作过程 及原理为：流经该叶轮3的气液两相流体主要在错位结构混输泵叶轮3靠近轮毂11区域再次混合，此时叶轮3前部叶片9和后部叶片10 流道内速度流线分布比原叶轮更均匀。经过试验以及数值模拟结果表 明，在入口含气率较高时，串列错位叶片结构混输泵叶轮3中前部分 叶片9和后部叶片10所在的叶轮区域和导叶扩压器4内的高含气率 区域明显减小。表明这种串列错位叶片的结构的叶轮3能够显著减小 其流道内大气团的范围，也能够有效减少后级导叶扩压器4流道中气 体聚集区域。
通过上述方式，本发明提出的具有串列错位叶片结构的气液混输 泵叶轮在高含气率下，可降低叶轮流道内由于气相聚集造成的堵塞问 题，同时减小了叶轮内的高含气率分布区域，提升了混输泵的输送效 率，提高了增压能力。
本发明一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮，在高含气 率工况下可有效改善流道内气相聚集现象，通过前后布置的两层叶片 结构将流道内聚集的大气团搅碎，使得气液两相流快速安全通过流 道，且该叶轮结构易于加工和安装调试。

Claims (6)

1.一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮，其特征在于：包括轮毂(11)，轮毂(11)上分别设有若干片前部叶片(9)和若干片后部叶片(10)，前部叶片(9)和后部叶片(10)错位设置。
2.根据权利要求1所述的一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮，其特征在于：所述前部叶片(9)和后部叶片(10)的数量相同，且每个前部叶片(9)对应与一片后部叶片(10)平行设置。
3.根据权利要求2所述的一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮，其特征在于：所述前部叶片(9)与后部叶片(10)之间错位45°布置。
4.根据权利要求3所述的一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮，其特征在于：所述前部叶片(9)与后部叶片(10)的长度相等。
5.根据权利要求3所述的一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮，其特征在于：所述前部叶片(9)的尾部与后部叶片(10)的头部在同一平面内，前后部两组叶片之间仅在周向存在错位45°角。
6.一种具有串列错位叶片结构的气液混输泵叶轮，其特征在于：各所述前部叶片(9)与各所述后部叶片(10)分别成螺旋状分布在轮毂(11)四周。
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