CN115773273A - 叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮，离心泵叶顶间隙通道结构，包括后盖板，后盖板表面均匀固接有若干叶片，叶片顶部设有间隙通道，叶片顶部两端分别设有与间隙通道相连接的起始段和终止段。本发明叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮正常运转时，泄漏流从叶片压力面通过叶顶流向吸力面，布置新型间隙通道，水流经过该叶顶间隙通道，阻碍了径向压差形成的泄漏流，抑制了泄漏回流等特殊复杂流动，使得叶顶通道内的射流流态更加稳定，阻碍正常泄漏流动，在流体经过间隙通道流入吸力面后，内部流场结构也得到优化，调整了叶顶间隙沿叶片入口至出口的流态，对离心泵扬程曲线的驼峰效应进行了改善。

Description

叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮

技术领域

本发明属于流体机械及工程设备技术领域，具体涉及一种叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮。

背景技术

离心泵作为输水系统中的关键设备之一被广泛应用于供水和排水等领域。离心泵主要由吸入室、叶轮、压出室等部分组成。其中，叶轮在离心泵的能量转换过程中起至关重要的作用，而叶轮上的叶片直接决定了离心泵的性能，所以对于离心泵叶片的设计尤为重要。

对于半开式离心泵而言，为避免高速旋转的叶轮与泵壳内壁面发生刮擦、磕碰，需在叶轮叶片顶端与泵壳之间设置一定的间隙，即叶顶间隙，叶顶间隙形成的泄露流使得扬程和效率下降。叶顶间隙产生的泄漏流是一种非常复杂的流动现象，同时存在分离涡、泄漏涡、二次涡等不稳定流动。叶顶间隙也会增加叶轮内部的流动损失，导致性能下降，当叶顶间隙增大时，机组性能下降更加严重。对性能曲线的稳定造成不利影响，易产生驼峰现象，并对机组的正常运行造成更大的噪声和振动。因此，对于离心泵叶顶间隙内泄露涡的抑制与驼峰效应的改善称谓当前环境的研究重点。

发明内容

本发明的目的是提供一种叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮，具有降低离心泵能量损耗的特点。

本发明所采用的技术方案是，叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮，包括后盖板，后盖板表面均匀固接有若干叶片，叶片顶部设有间隙通道，叶片顶部两端分别设有与间隙通道相连接的起始段和终止段。

本发明的特征还在于，

若干叶片均呈圆弧形，叶片内侧朝向后盖板轴心，叶片内侧为吸力面，叶片外侧为压力，若干叶片沿着后盖板轴心呈圆周阵列。

间隙通道为若干首尾相连的钩状凹槽。

凹槽钩柄端长度为钩头端长度的三倍。

凹槽的长度为叶片宽度的四倍。

凹槽的长度为深度的四倍。

凹槽数量具体计算方法为：

凹槽数量向下取整数。

起始段和终止段的长度均与叶片宽度相等。

本发明的有益效果是：

本发明叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮通过对叶片叶顶处间隙结构的改型，减弱进出口压差，从而减弱水流之间的碰撞，优化了叶顶间隙内部流态，对于叶顶间隙内部流动阻碍降低，降低泄露损失，同时增大了叶顶的平均间隙，降低了叶片表面静压，同时改善了泵扬程曲线上的驼峰效应，也使得水流从压力面更加均匀的流向吸力面，同时卷吸间隙区内的流体，抑制叶顶间隙泄露流量，优化内部流场结构，达到提高泵运行效率的结果，减小了叶顶平均间隙对于泵扬程的影响。

附图说明

图1是本发明叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮的结构示意图；

图2是本发明叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮中间隙通道的结构示意图。

图中，1.后盖板，2.叶片，3.间隙通道，4.压力面，5.吸力面，6.起始段，7.终止段。

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。

如图1所示，本发明提供的叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮，包括后盖板1和六个叶片2，六个叶片2均匀沿圆周方向固定在后盖板1表面，叶片2结构均为圆弧形，叶片2的内侧朝向后盖板1的轴心，叶片2内侧为吸力面5，叶片2外侧为压力面4，六个叶片2沿着后盖板1轴心呈圆周阵列。

如图1和图2所示，每个叶片2的顶部设置有六个间隙通道3，间隙通道3沿切向方向贯穿离心泵叶片2，数个间隙通道3紧密相连，为六个首尾相连的钩状凹槽，叶片2顶部两端分别设有与间隙通道3相连接的起始段6和终止段7。实施例中的离心泵叶片2为等厚叶片，其中凹槽钩柄端长度为钩头端长度的三倍，凹槽的长度为叶片2宽度的四倍，凹槽数量具体计算方法为：

凹槽数量向下取整数，起始段6和终止段7的长度均与叶片2宽度相等。

如图2所示，流体流经叶片压力面4向吸力面5流动，经过叶顶处通过数个凹槽间隙通道3，改善了水流流态，降低了通过间隙通道内的射流强度，一定程度上抑制了泄露涡的产生。且在每个叶片的头部和尾部均有起始段6和终止段7，设置起始段6不容易加剧进口湍流的形成，设置终止段7能够减弱流体回流，防止特殊复杂流动导致离心泵效率的剧烈下降。

本发明叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮，其工作原理是：当离心泵正常运转时，泄漏流从叶片2压力面4通过叶顶流向吸力面5，通过对叶顶的改型设计，布置新型间隙通道3，水流经过该叶顶间隙通道3，阻碍了径向压差形成的泄漏流，抑制了泄漏回流等特殊复杂流动，使得叶顶通道内的射流流态更加稳定，在一定的程度上阻碍正常泄漏流动，在流体经过间隙通道流入吸力面5后，内部流场结构也得到优化，调整了叶顶间隙沿叶片入口至出口的流态，对离心泵扬程曲线的驼峰效应进行了一定的改善。连续的微结构凹槽也使得一部分的流体卷入间隙流道中，增大了叶顶间隙的距离，减少了叶轮内部无通道间隙区泄漏流的形成。

本发明叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮中间隙通道结构增大了叶顶间隙的距离，减少了叶轮内部无通道间隙区泄漏流的形成，抑制了泄漏回流等特殊复杂流动，对离心泵扬程曲线的驼峰效应以及效率有着明显提高。

Claims (8)

1.叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮，其特征在于，包括后盖板(1)，所述后盖板(1)表面均匀固接有若干叶片(2)，所述叶片(2)顶部设有间隙通道(3)，所述叶片(2)顶部两端分别设有与间隙通道(3)相连接的起始段(6)和终止段(7)。

2.根据权利要求1所述的叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮，其特征在于，若干所述叶片(2)均呈圆弧形，所述叶片(2)内侧朝向后盖板(1)轴心，所述叶片(2)内侧为吸力面(5)，所述叶片(2)外侧为压力面(4)，若干所述叶片(2)沿着后盖板(1)轴心呈圆周阵列。

3.根据权利要求1所述的叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮，其特征在于，所述间隙通道(3)为若干首尾相连的钩状凹槽。

4.根据权利要求3所述的叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮，其特征在于，所述凹槽钩柄端长度为钩头端长度的三倍。

5.根据权利要求4所述的叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮，其特征在于，所述凹槽的长度为所述叶片宽度的四倍。

6.根据权利要求5所述的叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮，其特征在于，所述凹槽的长度为深度的四倍。

7.根据权利要求6所述的叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮，其特征在于，所述凹槽数量具体计算方法为：

凹槽数量向下取整数。

8.根据权利要求1所述的叶顶布置间隙通道的离心式半开式叶轮，其特征在于，所述起始段(6)和终止段(7)的长度均与叶片(2)宽度相等。

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