CN115977994A - 减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构，包括后盖板，所述后盖板上设置有多个叶片，多个所述叶片呈周向依次等角度布置，每个所述叶片的叶顶处均设置有半圆形凹槽通道，每个叶片的吸力面处均设置有叶尖小翼结构。该减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构，用于降低离心泵能量损耗、减弱水流对于叶片冲击造成的能量损失、减少叶顶间隙处的泄漏流，从而提高离心泵运行效率。

Description

减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构

技术领域

本发明属于离心泵技术领域，特别是涉及一种减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构。

背景技术

离心泵在我国农业生产、石油化工、冶金及航空航天等领域有着飞速发展，其应用范围越来越广泛。离心泵主要由吸入室、叶轮、压出室等部分组成。但是其在运行过程中并不能时刻保持在最优工况下，存在机械损失、以及摩擦和冲击等引起的水力损失，其中，流体流经叶轮等过流部件时引起的水力损失尤为严重。根据能否需要外部辅助设备和额外能量的输入，减阻可分为主动控制减阻和被动控制减阻，被动控制减阻的方式由于成本较低，符合节能减排的目标，在实际应用中更为广泛。其中通过在叶片表面进行改造优化，被认为是被动减阻中较为有潜力的方法。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。对于叶片的优化不仅能够优化离心泵内部水流流态、降低运动阻力，还能达到节约能源、提高泵运行的稳定性，减少叶顶间隙泄漏流的发生，也可以降低流动诱导的噪声，因此，对于离心泵叶片的优化研究及其重要，为了达到减弱流动阻力、抑制泄漏流的发生以及提高泵效率的结果。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构，用于降低离心泵能量损耗、减弱水流对于叶片冲击造成的能量损失、减少叶顶间隙处的泄漏流，从而提高离心泵运行效率。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构，包括后盖板，所述后盖板上设置有多个叶片，多个所述叶片呈周向依次等角度布置，每个所述叶片的叶顶处均设置有半圆形凹槽通道，每个叶片的吸力面处均设置有叶尖小翼结构。

本发明的技术方案，还具有以下特点，

作为本发明的一种优选的技术方案，所述半圆形凹槽通道的数量为二。

作为本发明的一种优选的技术方案，两个所述半圆形凹槽通道连接在一起。

作为本发明的一种优选的技术方案，半圆形凹槽的直径与叶片横截面宽度之比为1:4；即半圆形凹槽的半径与叶片横截面宽度之比为1:8。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述叶尖小翼结构的横截面为1/4个圆，且其半径与叶片宽度之比为1:20。

本发明的有益效果是：本发明是一种减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构，通过对叶片叶顶处结构的改变，减弱水流对叶顶的撞击，使得水流在凹槽处具有较大的流速，较小的速度变化，阻碍叶顶间隙出泄露流的产生，优化了叶片压力面与吸力面之间的压差，对于叶顶间隙内部的流态起到了一定的改善作用，降低了叶顶间隙内部的流动阻碍，减小泄露损失，提高了离心泵的运行效率，改善了泵扬程曲线上的驼峰效应，使得水流能够均匀稳定的从叶片流出，减小了叶顶间隙附近的回流现象和泄漏流的产生。且设置两个半圆形凹槽通道后，叶轮内部流场分布得到改善，减弱流道内部旋涡强度，流动变得平稳，并有效的抑制在叶顶间隙出空泡的初生，减弱了由于速度变化产生的能量耗散，进一步提升了离心泵的运行效率。另外，吸力面叶尖小翼使得主流流动更加通畅，泄漏流在翻越吸力面叶尖小翼的过程中收到叶片壁面的摩擦阻碍作用更大，且由于叶尖小翼的存在，能够通过降低叶顶负荷，从而降低在叶顶处的泄漏流动强度，影响叶尖泄露涡流动轨迹的改变，阻止了叶尖泄露涡与角区低能流体接触，降低了叶栅的流动损失。

附图说明

图1是本发明的一种减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构的俯视图；

图2是本发明的一种减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构的结构示意图；

图3是图1处的横截面示意图；。

图中：1.后盖板，2.叶片，3.半圆形凹槽通道，4.叶尖小翼结构。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明的一种减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构，包括后盖板1，在后盖板1上沿圆周方向均匀设置有多个叶片2。如图2所示，每个叶片2的叶顶处设置有半圆形凹槽通道3，且在叶片2的吸力面处设有一个叶尖小翼结构4，叶片2的数量根据实际离心泵的设计参数而定。

结合图3，每个叶片2的长度为L0，叶片2的横截面宽度为L，

各个叶片2的叶顶吸力面处存在的一个叶尖小翼结构4，其横截面为1/4个圆，且其半径R与叶片2的宽度L之比为R:L＝1:20；

其中一个半圆形凹槽通道3的直径D与叶片横截面宽度L之比为D:L＝1:4；即半圆形凹槽通道3的半径R1与叶片2的横截面宽度L之比为R1:L＝1:8

半圆形凹槽通道3的深度H与半圆形凹槽通道3的半径R1之比为H:R1＝1:1。

各个叶片2的叶顶表面的两个半圆形凹槽通道3的深度相同，且相互连接。

本发明一种减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构，其工作原理是：当离心泵正常运转时，泄漏流从叶片压力面通过叶顶流向吸力面，通过对叶顶的结构改型设计，布置新型叶片叶顶结构，水流经过该叶顶半圆形凹槽通道，增大了叶片表面粗糙度，减小了相同空化数下近壁面湍动能和空化区面积，控制了空化的发展速率，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以及抑制空化的发生。在流体经过半圆形凹槽通道流入吸力面后，内部流场结构也得到优化，减少了叶轮内压力脉动主频幅值，使得流体流动更加的稳定、减弱叶顶间隙泄漏流的产生，且对离心泵扬程曲线的驼峰效应进行了一定的改善。叶片吸力面处的叶尖小翼影响叶尖流场各涡系之间的相互作用，吸力面小翼削弱了泄漏涡，抑制了通道涡的发展，使叶栅总损失降低。同时也能对空化诱发的振动、噪声和磨损等不利因素也有一定抑制效果。

本发明一种半开式离心泵叶轮叶顶间隙通道布置方法特点为，增大了叶片表面粗糙度与叶顶间隙的距离，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。并且设置两个半圆形凹槽通道后，叶轮内部流场分布得到改善，减弱留到内部旋涡强度，流动变得平稳，并有效的抑制在叶顶间隙出空泡的初生，减弱了由于速度变化产生的能量耗散，进一步提升了离心泵的运行效率。叶尖小翼的存在也能够优化叶顶间隙流场，减弱泄漏流的产生。

Claims (5)

1.一种减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构，包括后盖板，所述后盖板上设置有多个叶片，多个所述叶片呈周向依次等角度布置，每个所述叶片的叶顶处均设置有半圆形凹槽通道，每个叶片的吸力面处均设置有叶尖小翼结构。

2.根据权利要求1所述的减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构，其特征在于，所述半圆形凹槽通道的数量为二。

3.根据权利要求1所述的减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构，其特征在于，两个所述半圆形凹槽通道连接在一起。

4.根据权利要求1所述的减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构，其特征在于，半圆形凹槽的直径与叶片横截面宽度之比为1:4；即半圆形凹槽的半径与叶片横截面宽度之比为1:8。

5.根据权利要求1所述的减少叶顶间隙泄漏流的离心泵叶片叶顶结构，其特征在于，所述叶尖小翼结构的横截面为1/4个圆，且其半径与叶片宽度之比为1:20。

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