CN202348348U - 一种液力透平的叶轮 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种液力透平的叶轮，包括前盖板、后盖板和叶片，叶片固定连接在前盖板和后盖板之间，所述的叶片呈前弯形，叶片的包角在20°-130°之间；叶片的进口安放角
其中，β2表示叶片的进口安放角，u2为叶轮进口处的圆周速度，
为叶轮进口处的轴面速度，α2为叶轮的绝对液流角；叶片的出口安放角
其中，β1表示叶片的出口安放角，
为叶轮出口处的轴面速度，u1为叶轮出口处的圆周速度。该结构的液力透平的叶轮，可以有效提高液力透平的效率和运行稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种液力透平的叶轮，该液力透平的叶轮适用于高压液体能量回收用离心式或混流式的液力透平。
背景技术
泵是完全可逆式机械。高压能量回收用液力透平的原理是通过高压泵的反运转，将高压液体具有的压力能转化为泵转子的旋转机械能，从而实现对高压液体能量的回收，因此又称为可逆式泵。该装置常用于功率小于2000KW的能量回收装置中。
目前，液力透平是通过选择合适的泵，使其运行于透平工况，实现对高压液体能量的回收利用。这种形式的液力透平叶片形状为后弯形，形状如图2所示。该后弯形的叶片，其包角通常大于100°，叶片的出口安放角在10°至40°之间，叶片的数量通常不多于9片。叶片呈后弯形，即叶片的弯曲方向与叶轮旋转方向相同。具有该后弯形叶片的液力透平的效率通常不高于泵的效率。液力透平的效率较低问题，客观上制约了其在更广范围内的推广应用。
发明内容
技术问题：本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种液力透平的叶轮，可以有效提高液力透平的效率和运行稳定性。
技术方案：为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
一种液力透平的叶轮，包括前盖板、后盖板和叶片，叶片固定连接在前盖板和后盖板之间，所述的叶片呈前弯形，叶片的包角在20°-130°之间；叶片的进口安放角 
其中，β2表示叶片的进口安放角，u2为叶轮进口处的圆周速度， 
为叶轮进口处的轴面速度，α2为叶轮的绝对液流角；叶片的出口安放角 其中，β1表示叶片的出口安放角， 
为叶轮出口处的轴面速度，u1为叶轮出口处的圆周速度。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有的有益效果是：
1.效率高。现有的液力透平的叶轮，叶片的包角通常大于100°，叶片的出口安放角通常在10°至40°之间，叶片呈后弯形，叶片的数量一般不多于9片。而本实用新型提供的液力透平的叶轮，叶片呈前弯形。其中的叶片包角在20°-130°之间，叶片的进口安放角由公式 
确定，叶片的出口安放角由公式 
确定。这种结构的叶片可有效减小液力透平叶轮内部的水力损失。与现有的后弯形叶轮的液力透平相比，本实用新型提供的液力透平的效率可提高2-5％。
2.体积小。与后弯形叶片的液力透平的叶轮相比，本实用新型提供的前弯形叶片可使液力透平的叶轮外径减小10-15％。这有利于减小液力透平的体积和重量，节约材料。
3.运行稳定，可靠性高。与后弯形叶片的液力透平的叶轮相比，具有本实用新型提供的前弯形叶片的多级液力透平，在叶轮外径相同的情况下，级数少，因此运行稳定，可靠性高。
附图说明
图1是液力透平的叶轮结构示意图。
图2背景技术中提及的液力透平的叶片结构示意图。
图3是本实用新型中的液力透平的叶片结构示意图。
图4是开式液力透平试验台的结构连接框图。
图5是两种形状液力透平通过开式液力透平试验台测试的外特性曲线。
图中有：1、前盖板，2、后盖板，3、叶片，4、电机，5、高压泵，6、调节阀，7、流量计，8、电脑，9、测功机，10、液力透平，11、压力变送器。
具体实施方式
下面结合附图，对本实用新型的技术方案进行详细的说明。将液力透平的叶轮内部的流动近似分成无数个(一般为1个至5个)流面。以某一个流面上的叶片骨线为例说明叶片的结构。
如图1和图3所示，本实用新型的一种液力透平的叶轮，包括前盖板1、后盖板2和叶片3，叶片3固定连接在前盖板1和后盖板2之间。叶片3呈前弯形。前弯形是指叶片3的弯曲方向与叶轮旋转方向相反。叶片3的包角在20°-130°之间。
叶片3的进口安放角 
该公式中，β2表示叶片3的进口安放角；u2为叶轮进口处的圆周速度， 其中，D2为叶轮的直径，n为叶轮的转速； 
为叶轮进口处的轴面速度， 
其中，F2为进口处计算点的过水断面面积，ψ2为进口边叶片厚度的排挤系数，ηv为液力透平的容 积效率，Q表示液力透平的流量；α2为绝对液流角，由液流来流方向确定。对于蜗壳式液力透平而言，α2与蜗壳形状有关；对于多级液力透平而言，α2与导叶出口安放角有关。
叶片3的出口安放角 
其中：u1为叶轮出口处的圆周速度， 
该式中，D1为叶轮的直径，n为叶轮的转速； 
为叶轮出口处的轴面速度， 
该式中，F1为出口处计算点的过水断面面积；ψ1为考虑出口边叶片厚度的排挤系数，ηv为液力透平的容积效率，Q表示液力透平的流量。
进一步，叶片3的厚度以骨线为基准，按翼型厚度分布规律进行加厚。这种形式的叶片3厚度分布规律，能有效的减小叶轮进口的冲击损失和叶轮进出口叶片排挤，能使液力透平的效率进一步提高。
进一步，所述的叶片3数量为6至20个均布。叶片3数量太少，则效率较低；叶片3数量过多，则同样效率较低，且铸造难度大。因此，叶片3的数量取6至20个，且叶片3均匀布置在叶轮中，例如，叶片3可以是6个、9个、10个、15个、20个。当叶片包角较小时，设置较多的叶片3；叶片包角较大时，设置较少的叶片3。
试验验证：
试验条件：建立如图4所示的开式液力透平试验台，对两种形状的叶轮(即背景技术中提及的液力透平的叶轮和本实用新型提供的液力透平的叶轮)进行实验研究。
1.如图4所示，该开式液力透平试验台由电机4、高压泵5、调节阀6、流量计7、电脑8、测功机9、液力透平10和压力变送器11连接组成。利用高压 泵5排出的高压液体经流量计7进入液力透平10，液力透平10将液体具有的压力能转化为轴系的旋转机械能，测功机9测量、消耗液力透平10产生的轴功率P并控制液力透平10的转速恒定，压力变送器11测量液力透平10进出口位置处的压力p2，p1。通过测量液力透平10进出口压力、扭矩、转速、流量等参数，计算出液力透平10的扬程、轴功率和效率。测功机9扭矩测量精度为±0.4％F·S，流量计7精度等级为B级，压力变送器11精度准确度为0.1％。
扬程由公式 
计算，其中：H表示扬程；p2表示进口压力；p1表示出口压力；ρ表示输送介质密度；g表示重力加速度；Vz表示进出口测压点位置高度差；Q表示液力透平的流量；D2表示液力透平进口管径；D1表示液力透平出口管径；π为常数。水功率由公式Pe＝pgQH计算，式中，pe表示水功率；ρ表示输送介质密度；g表示重力加速度；Q表示液力透平的流量；H表示扬程。效率由公式 
计算，式中，η表示效率，P表示轴功率，Pe表示水功率。
试验结果：如表1和图5所示。表1是两种不同形状叶片的液力透平的最高效率点列表。在表1中，Q为流量，单位是m3/h；H为扬程，单位是m；P为轴功率，单位是kW；η为效率。图5是两种叶片经过开式液力透平试验台测试后的外特性曲线图。在图5中，带有空心圆的虚线表示本实用新型提供的液力透平的效率，即前弯形叶片3的液力透平的效率；带有空心三角形的虚线表示本实用新型提供的液力透平的轴功率；带有空心矩形的虚线表示本实用新型提供的液力透平的扬程；带有实心圆的实线表示背景技术中提供的液力透平的效率，即后弯形叶片的液力透平的效率；带有实心三角形的实线表示背景技术中 提供的液力透平的轴功率；带有实心矩形的实线表示背景技术中提供的液力透平的扬程。同时，图5中，横坐标表示流量；纵坐标从左向右依次为效率、轴功率和扬程。
表1
从表1和图5中可以看出：具有前弯形叶片3叶轮的流量、扬程、轴功率和效率分别比后弯形叶片叶轮高24.45％、29.80％、68.95％、2.68％。根据实验结果分析，对于相同设计参数的多级液力透平，在转速和级数相同时，具有前弯形叶轮的液力透平叶轮外径小；在叶轮外径和转速相同时，具有前弯形叶轮的液力透平的级数少；在级数和叶轮直径相同时，采用前弯形叶轮的液力透平的转速低。因此采用前弯形叶片的液力透平具有体积小、重量轻、效率高、运行稳定的特点。
Claims (4)
1.一种液力透平的叶轮，包括前盖板(1)、后盖板(2)和叶片(3)，叶片(3)固定连接在前盖板(1)和后盖板(2)之间，其特征在于，所述的叶片(3)呈前弯形，叶片(3)的包角在20°-130°之间；叶片(3)的进口安放角 
其中，β2表示叶片(3)的进口安放角，u2为叶轮进口处的圆周速度， 
为叶轮进口处的轴面速度，α2为叶轮的绝对液流角；叶片(3)的出口安放角 
其中，β1表示叶片(3)的出口安放角， 为叶轮出口处的轴面速度，u1为叶轮出口处的圆周速度。
2.按照权利要求1所述的液力透平的叶轮，其特征在于，所述的前弯形是指叶片(3)的弯曲方向与叶轮旋转方向相反。
3.按照权利要求1所述的液力透平的叶轮，其特征在于，所述的叶片(3)的厚度以骨线为基准，按翼型厚度分布规律进行加厚。
4.按照权利要求1、2或3所述的液力透平的叶轮，其特征在于，所述的叶片(3)数量为6至20个。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011203982386U CN202348348U (zh) | 2011-10-19 | 2011-10-19 | 一种液力透平的叶轮 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2011203982386U CN202348348U (zh) | 2011-10-19 | 2011-10-19 | 一种液力透平的叶轮 |
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|---|---|
| CN202348348U true CN202348348U (zh) | 2012-07-25 |
Family
ID=46537357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2011203982386U Expired - Lifetime CN202348348U (zh) | 2011-10-19 | 2011-10-19 | 一种液力透平的叶轮 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN202348348U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102434221A (zh) * | 2011-10-19 | 2012-05-02 | 南京蓝深制泵集团股份有限公司 | 一种液力透平的叶轮 |
-
2011
- 2011-10-19 CN CN2011203982386U patent/CN202348348U/zh not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102434221A (zh) * | 2011-10-19 | 2012-05-02 | 南京蓝深制泵集团股份有限公司 | 一种液力透平的叶轮 |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Owner name: LANSHEN GROUP CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: LANSHEN PUMP GROUP CO LTD, NANJING |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 211500 Nanjing Province, Liuhe District, East Road, No. Patentee after: Lanshen Group Co., Ltd. Patentee after: Jiangsu University Address before: 211500 Nanjing Province, Liuhe District, East Road, No. Patentee before: Lanshen Pump Group Co., Ltd., Nanjing Patentee before: Jiangsu University |
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Granted publication date: 20120725 |
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