[發明專利]一種帶吸力面副葉片的混流葉輪

有效

• 申請號: 201410636407.3
• 申請日: 2014-11-13
• 公開（公告）號: CN104481918B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 張寧;高波;王震;楊敏官;何光國
• 申請（專利權）人: 江蘇大學;江蘇金麟化工機械有限公司
• 主分類號: F04D29/18
• 分類號: F04D29/18
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明涉及混流泵，特指一種帶吸力面副葉片的混流葉輪。

背景技術

混流泵在國民經濟的各個領域中扮演著重要的角色，其形狀介于離心泵和軸流泵之間，具有流量大、揚程高等優勢，同時也消耗了大量的電力，因此提高混流泵的性能對于新型節約型社會的建設具有重要意義。混流泵的葉輪型線在空間呈現復雜扭曲形狀，幾何參數極為復雜，設計難度大，同時各個參數之間的相互影響關系目前還未全部弄清，因此高效的混流葉輪設計成為混流泵設計的重難點問題，混流葉輪內部流體受離心力和升力的共同作用，其運動狀態相較離心泵和軸流泵更為復雜，如何使流體沿葉片型線平滑運動，降低葉輪內部的水力損失成為提高泵性能的關鍵問題。

由附圖5常規混流葉輪出口的相對流速分布圖可知：靠近葉輪后蓋板的相對流速遠大于靠近葉輪前蓋板的相對流速，較大的速度梯度易形成渦旋結構，造成較大的水力損失，降低泵的性能。因此如何控制混流泵葉輪內部不良的流動結構，減小其內部的速度梯度，對降低水力損失和提高泵的性能有極其顯著的影響。

目前針對混流葉輪的研究主要集中于葉片型線、幾何參數、葉片數等因素的優化，關醒凡、陸偉剛、施衛東等人都對葉輪幾何參數對泵性能的影響進行了研究。目前大部分研究都從優化葉輪幾何參數出發，探索不同參數配比對泵性能的影響，未能從控制混流葉輪不良流動結構出發，降低葉輪內部的水力損失，從而可以進一步提高泵的能量性能。因此混流葉輪內部有害流動結構的控制對提高泵的性能具有實際意義。

發明內容

為了進一步提高混流泵的性能，本發明從控制混流葉輪內部不良的軸向流動出發，提出一種帶吸力面副葉片的混流葉輪，該葉輪結構簡單、合理，有效減小了葉輪內部的速度梯度，均勻重構了葉輪內部的流場分布，降低了葉輪的水力損失，進一步改善了混流泵的性能。

本發明提出一種帶吸力面副葉片的混流葉輪。

該吸力面副葉片位于混流葉輪流道內相鄰兩葉片之間，與葉片工作面分離，安裝在葉片背面上，沿圓周均布，該吸力面副葉片的軸面形狀與葉輪后蓋板流線相同。

該吸力面副葉片出口和葉輪出口齊平，厚度均勻，且與葉片平均厚度相當，其個數和葉輪葉片數相同。

該吸力面副葉片遠離葉輪前蓋板，更加靠近葉輪后蓋板，其出口邊距葉輪后蓋板的距離為葉輪出口寬度的1/4~1/2。

該吸力面副葉片出口邊的圓周長度a為相鄰葉片間圓弧長度的1/4~3/4，其進口邊圓周長度b占進口邊所在流道圓周長度的比例和出口邊相同，其徑向長度c為葉片徑向長度d的1/4~3/4。

該結構通過控制混流葉輪流道內液體有害的軸向流動，減小速度梯度，以實現葉輪內部流場均勻重構，降低水力損失，達到提升泵性能的目的。

本發明的優點是：從控制葉輪內部不良軸向流動出發，通過在葉輪流道內布置吸力面副葉片結構，強行阻斷不良的軸向流動，降低了流道內的速度梯度，使葉輪流道的流場結構更加均勻，進一步改善泵的性能。同時本發明還具有結構簡單、合理、加工方便等優點。

附圖說明

圖1為本發明的帶吸力面副葉片的混流葉輪軸面投影圖。

圖2為本發明的帶吸力面副葉片的混流葉輪平面投影圖。

圖3為本發明的帶吸力面副葉片的混流葉輪出口流道過流斷面的平面展開圖。

圖4為本發明的帶吸力面副葉片的混流葉輪出口相對流速分布結構圖。

圖5為傳統的混流葉輪出口相對流速分布結構圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

圖1給出了混流葉輪的軸面投影圖，由圖可知：該吸力面副葉片3遠離葉輪前蓋板1，更加靠近葉輪后蓋板2，其軸面形狀和后蓋板流線形狀相同，其出口邊距葉輪后蓋板的距離為葉輪出口寬度的1/2，其徑向長度為葉片徑向長度的1/2。

由圖2可知：該吸力面副葉片和葉片背面5相連，與葉片工作面4分離，其個數和葉輪葉片數相等，取為5片，吸力面副葉片均勻分布在葉輪各個流道之間，其厚度和葉片平均厚度相等，取為4mm，其出口邊和葉輪出口6齊平。

圖3給出了葉輪出口流道過流斷面的平面展開圖，該吸力面副葉片出口邊的圓周長度a為相鄰葉片間圓弧長度的65.2%，其進口邊圓周長度b同樣為進口邊所在流道圓周長度的65.2%，其徑向長度為葉片徑向長度的50%。

圖5給出了傳統混流葉輪出口相對流速分布結構知：靠近葉輪后蓋板的相對流速遠大于靠近葉輪前蓋板的相對流速，較大的速度梯度易形成渦旋結構，造成較大的水力損失，降低泵的性能。