CN205298048U - 一种v形切口叶片稳流离心泵 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种V形切口叶片稳流离心泵。当前离心泵口环间隙的容积损失以及轴向力使得离心泵高效运行范围变窄，缩短了使用寿命。本实用新型在叶片出口端开设V形切口，从而减小叶轮出口处的回流以及二次流损失；叶轮入口处设置迷宫形结构，叶轮后部与泵壳之间设置平衡盘结构；迷宫形结构有效减小泄漏流，降低口环处泄漏流与主流的相互掺混干扰作用；平衡盘结构实现主流和间隙流的流通，从而实现叶轮轴向力的自动平衡。本实用新型提高了离心泵运行的可靠性和综合性能，且具有良好的经济效益。

Description

一种V形切口叶片稳流离心泵

技术领域

本实用新型属于叶轮机械领域，涉及离心泵，具体涉及一种V形切口叶片稳流离心泵。

背景技术

离心泵是量大面广的通用机械，在机械、化工、能源、航天和民用建筑等国民经济各部门都具有广泛应用。提高离心泵的效率，可以充分利用有限能源，提高经济效益。随着科学技术的发展，泵的应用领域正在迅速扩大，据不同国家统计，泵的耗电量都约占各国总发电量的1/5，可见泵的耗能巨大，因此，提高离心泵的研究和设计水平，对国民经济发展、节约能源和环境保护有重要的影响。

离心泵内存在多种间隙(叶轮叶顶间隙、前盘与泵壳间隙、后盘与泵壳间隙、口环密封间隙和诱导轮叶顶间隙等)，这些间隙内的流动不仅降低了容积效率，而且严重影响泵内流动状态及泵的运行稳定性。在航天飞行器的输送系统中，离心泵作为燃料输送泵是保证飞行器正常工作的关键部件，其轴向力对泵的安全稳定运行至关重要。因此离心泵良好的间隙流动情况以及轴向力的平衡可以确保离心泵运行的可靠性，并有效地提高离心泵的效率以及性能。叶轮是离心泵在运行中重要的过流部件，叶轮的流道为扩散通道，扩散通道中比较容易形成边界层分离，且在流道出口部分也较容易出现漩涡、二次流以及射流-尾迹现象。漩涡、二次流以及射流-尾迹现象对离心泵的性能有着较大的影响，因此改善流道内的流动情况对提高离心泵的性能有较大的影响。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种V形切口叶片稳流离心泵，有效改善离心泵间隙流动情况，并使得离心泵轴向力得到自动平衡，可靠性强，工作效率高。

本实用新型包括吸水室、叶轮、泵壳和轴；叶轮包括叶片、叶轮前盖板和叶轮后盖板，叶轮前盖板和叶轮后盖板之间通过n片叶片固定连接，n≥4；所述的叶片出口端开设V形切口；所述的叶轮后盖板固定在轴上；所述的吸水室设置在叶轮进口处，并与泵壳固定；所述叶轮前盖板的前侧面设有外密封环形挡板，泵壳内壁前部设有内密封环形挡板，内密封环形挡板内侧壁与叶轮前盖板之间设置密封圈；所述的内密封环形挡板、密封圈、外密封环形挡板、叶轮前盖板外壁和泵壳内壁合围成迷宫形结构；所述叶轮后盖板的后侧面设有内环形挡板和外环形挡板，并在每相邻两片叶片中间位置开设一个平衡孔；所述泵壳的内壁后部设有泵壳挡板；所述的内环形挡板、外环形挡板、平衡孔和泵壳挡板构成平衡盘结构；内环形挡板与泵壳挡板相对的端面形成轴向间隙；外环形挡板的侧面与泵壳的内壁之间形成径向间隙；外环形挡板、叶轮后盖板后侧面、泵壳的内壁后部、内环形挡板以及泵壳挡板合围成第一泵腔，轴的圆柱面、叶轮后盖板后侧面、泵壳的内壁后部、内环形挡板以及泵壳挡板合围成第二泵腔；所有平衡孔均通过第二泵腔与轴向间隙连通；轴向间隙通过第一泵腔与径向间隙连通。

所述的外密封环形挡板与泵壳之间的间隙b3取值为1～3mm；内密封环形挡板与外密封环形挡板的径向间隙b2＝k1×b3，k1取值为0.8～1.2；内密封环形挡板与叶轮入口处外壁面之间的径向间隙b1＝k2×b3，k2取值为2～4；泵壳的内密封环形挡板宽度b4＝k3×b3，k3取值为4～5；叶轮前盖板的外密封环形挡板宽度b5＝k4×b3，k4取值为4～5。

所述平衡孔的直径为8～16mm，内环形挡板的厚度为30～40mm，外环形挡板的宽度为45～55mm，径向间隙的大小b7取值为8～12mm；叶轮轴向力的自动平衡过程中，轴向间隙的大小b8时刻变化，但设计时需保证b8＝k5×b7，k5取0.8～1.4中的一个值。

所述V形切口两侧壁之间的夹角θ取值为140～160°。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过叶轮入口外表面迷宫形结构，减小了口环间隙的泄漏，提高了前泵腔间隙内的流动情况，使其内部流动变得更加均匀，降低了口环处间隙流与叶轮入口主流的干扰、掺混作用，进而提高了离心泵的性能；叶轮是重要的过流部件，叶片出口端的V形切口也有有效减小出口二次流、回流的影响，从而提高离心泵的性能；轴向力对高速旋转的叶轮有着较大的影响，会严重影响着其运行的可靠性和安全性，平衡盘结构通过其内的两个间隙，使得叶轮轴向力实现自动平衡，改善了后泵腔间隙内的流动情况，从而提高离心泵运行的可靠性。通过平衡孔与叶轮流道相连接，实现了叶轮内部流道与平衡盘腔室压力的平衡，最终共同作用实现可靠性强、高性能的离心泵，且具有良好的经济效益。

附图说明

图1为本实用新型的整体剖视图；

图2为图1中迷宫形结构的局部放大图；

图3为图1中平衡盘结构的局部放大图；

图4为图1中叶片出口端V形切口的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1、2、3和4所示，一种V形切口叶片稳流离心泵，包括吸水室1、叶轮、泵壳7和轴13；叶轮包括叶片、叶轮前盖板5和叶轮后盖板9，叶轮前盖板5和叶轮后盖板9之间通过n片叶片固定连接，n＝4；叶片出口端开设V形切口8；叶轮后盖板9固定在轴13上；吸水室1设置在叶轮进口处，并与泵壳7固定，流体经过吸水室1流入到叶轮内；叶轮前盖板5的前侧面设有外密封环形挡板，泵壳7内壁前部设有内密封环形挡板，内密封环形挡板内侧壁与叶轮前盖板5之间设置密封圈2；内密封环形挡板、密封圈2、外密封环形挡板、叶轮前盖板5外壁和泵壳7内壁合围成迷宫形结构4；叶轮后盖板9的后侧面设有内环形挡板和外环形挡板，并在每相邻两片叶片中间位置开设一个平衡孔12；泵壳7的内壁后部设有泵壳挡板；内环形挡板、外环形挡板、平衡孔12和泵壳挡板构成平衡盘结构11；内环形挡板与泵壳挡板相对的端面形成轴向间隙；外环形挡板的侧面与泵壳7的内壁之间形成径向间隙；外环形挡板、叶轮后盖板9后侧面、泵壳7的内壁后部、内环形挡板以及泵壳挡板合围成第一泵腔A，轴13的圆柱面、叶轮后盖板9后侧面、泵壳7的内壁后部、内环形挡板以及泵壳挡板合围成第二泵腔B；所有平衡孔12均通过第二泵腔B与轴向间隙连通；轴向间隙通过第一泵腔A与径向间隙连通。

如图2所示，外密封环形挡板与泵壳7之间的间隙为b3，b3取1～3mm中的一个值；内密封环形挡板与外密封环形挡板的径向间隙为b2，b2＝k1×b3，k1取0.8～1.2中的一个值；内密封环形挡板与叶轮入口处外壁面之间的径向间隙为b1，b1＝k2×b3，k2取2～4中的一个值；泵壳7的内密封环形挡板宽度为b4，b4＝k3×b3，k3取4～5中的一个值；叶轮前盖板5的外密封环形挡板宽度为b5，b5＝k4×b3，k4取4～5中的一个值。迷宫形结构能够有效地减小间隙流与主流的相互作用，并且减小口环处流体的泄漏，进而提高叶轮入口流动情况，最终实现提高离心泵的综合性能。

如图3所示，平衡盘结构11有自动调整轴向间隙的作用。平衡孔12的直径为D1取8～16mm中的一个值，其功能是实现叶轮与平衡盘结构之间流体的流通与交换，最终使得平衡盘结构第二泵腔B内的压力与叶轮进口压力相同；内环形挡板的厚度b9取30～40mm中的一个值，外环形挡板的宽度b6取45～55mm中的一个值，径向间隙的大小b7取8～12mm中的一个值；在离心泵的运转中，叶轮上作用的轴向力将拉动叶轮轴向移动，因此，为了保证泵的正常工作，必须设法消除或平衡此轴向力。平衡盘结构11的存在使得叶轮通过径向间隙和轴向间隙的辅助作用，实现叶轮轴向力的自动平衡，从而提高离心泵运行的可靠性与安全性。叶轮轴向力的自动平衡过程中，轴向间隙的大小b8时刻变化，但设计时需保证b8＝k5×b7，k5取0.8～1.4中的一个值。

如图4所示，V形切口8两侧壁之间的夹角为θ，θ取140～160°中的一个值，V形切口可以有效减小出口回流以及二次流的影响，从而提高离心泵的性能。

该V形切口叶片稳流离心泵在运转过程中，当叶轮前盖板与泵腔之间的间隙6的泄漏流流到口环间隙3然后至口环出口时会经过迷宫形结构，迷宫形结构可以有效减小泄漏量，从而减弱与主流的干扰作用，通过减小泄漏量达到提高离心泵性能的目的。V形切口叶片可以最大程度减小出口处回流以及二次流等不稳定流动，从而减小损失。当叶轮后盖板与泵腔之间的间隙10的泄漏流流到平衡盘结构11时，会依次流经径向间隙、第一泵腔A、轴向间隙和第二泵腔B，从而通过平衡孔12实现与叶轮内流体的流通交换，最终实现轴向力的自动平衡，从而提高离心泵运行的可靠性和安全性。该V形切口叶片稳流离心泵减小了口环处的泄漏，减小来流的干扰，平衡了轴向力，提高了离心泵的综合性能以及运行的可靠性和安全性，具有良好的经济效益。

Claims (4)

1.一种V形切口叶片稳流离心泵，包括吸水室、叶轮、泵壳和轴；叶轮包括叶片、叶轮前盖板和叶轮后盖板，叶轮前盖板和叶轮后盖板之间通过n片叶片固定连接，n≥4；其特征在于：所述的叶片出口端开设V形切口；所述的叶轮后盖板固定在轴上；所述的吸水室设置在叶轮进口处，并与泵壳固定；所述叶轮前盖板的前侧面设有外密封环形挡板，泵壳内壁前部设有内密封环形挡板，内密封环形挡板内侧壁与叶轮前盖板之间设置密封圈；所述的内密封环形挡板、密封圈、外密封环形挡板、叶轮前盖板外壁和泵壳内壁合围成迷宫形结构；所述叶轮后盖板的后侧面设有内环形挡板和外环形挡板，并在每相邻两片叶片中间位置开设一个平衡孔；所述泵壳的内壁后部设有泵壳挡板；所述的内环形挡板、外环形挡板、平衡孔和泵壳挡板构成平衡盘结构；内环形挡板与泵壳挡板相对的端面形成轴向间隙；外环形挡板的侧面与泵壳的内壁之间形成径向间隙；外环形挡板、叶轮后盖板后侧面、泵壳的内壁后部、内环形挡板以及泵壳挡板合围成第一泵腔，轴的圆柱面、叶轮后盖板后侧面、泵壳的内壁后部、内环形挡板以及泵壳挡板合围成第二泵腔；所有平衡孔均通过第二泵腔与轴向间隙连通；轴向间隙通过第一泵腔与径向间隙连通。

2.根据权利要求1所述的一种V形切口叶片稳流离心泵，其特征在于：所述的外密封环形挡板与泵壳之间的间隙b3取值为1～3mm；内密封环形挡板与外密封环形挡板的径向间隙b2＝k1×b3，k1取值为0.8～1.2；内密封环形挡板与叶轮入口处外壁面之间的径向间隙b1＝k2×b3，k2取值为2～4；泵壳的内密封环形挡板宽度b4＝k3×b3，k3取值为4～5；叶轮前盖板的外密封环形挡板宽度b5＝k4×b3，k4取值为4～5。

3.根据权利要求1所述的一种V形切口叶片稳流离心泵，其特征在于：所述平衡孔的直径为8～16mm，内环形挡板的厚度为30～40mm，外环形挡板的宽度为45～55mm，径向间隙的大小b7取值为8～12mm；叶轮轴向力的自动平衡过程中，轴向间隙的大小b8时刻变化，但设计时需保证b8＝k5×b7，k5取0.8～1.4中的一个值。

4.根据权利要求1所述的一种V形切口叶片稳流离心泵，其特征在于：所述V形切口两侧壁之间的夹角θ取值为140～160°。