[發(fā)明專利]一種具有開縫式單枚包絡(luò)狀葉片的單流道泵葉輪

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610048164.0
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105604977A
• 公開（公告）日: 2016-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚林偉;施衛(wèi)東;張德勝;楊陽;季磊磊;張玲杰
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: F04D29/22
• 分類號: F04D29/22;F04D29/24;F04D7/04
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無堵塞泵葉輪，特別適用于輸送含有長纖維和固體顆粒的物料，屬于流體機械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種具有開縫式單枚包絡(luò)狀葉片的單流道泵葉輪。

背景技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步，泵輸送物質(zhì)日益增多，當(dāng)泵輸送含有纖維狀物質(zhì)及懸浮固體物時，易出現(xiàn)纏繞堵塞現(xiàn)象，影響泵的正常運轉(zhuǎn)甚至導(dǎo)致電機燒毀。普通離心泵葉輪效率較高，但無堵塞性能差，不適合輸送含有較多雜質(zhì)的流體；半開式葉輪效率低，殘余軸向力大。為滿足輸送該類物質(zhì)的要求，需開發(fā)特殊的無堵塞泵。通過減少葉輪葉片數(shù)可有效增大流道過流斷面面積，提高葉輪的通過能力。因此只有一枚葉片的單流道泵葉輪具有極佳的抗纏繞、防堵塞能力，同時單流道泵揚程曲線陡峭、功率曲線平坦、無過載性能好，特別適用于紡織、造紙、市政工程、河道疏浚、排污等行業(yè)，具有廣闊的應(yīng)用前景。由于單流道泵葉輪只有一枚葉片，葉輪對流體控制能力顯著減弱，葉輪內(nèi)二次流、流動分離、射流-尾跡等現(xiàn)象較普通離心泵更為明顯，其二次流損失、尾跡損失顯著增加；同時葉輪內(nèi)流動滑移現(xiàn)象也進(jìn)一步加劇，同樣的揚程需要更大的葉輪外徑，其圓盤損失也顯著增加。因此單流道泵效率比普通離心泵低得多，并且由于葉輪內(nèi)部流動較為紊亂，泵的壓力脈動、振動噪聲也較為明顯，單流道泵的運行穩(wěn)定性及可靠性還有待進(jìn)一步提高。目前國內(nèi)市場的單流道泵以小型泵為主，還未形成批量化、系列化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

為提高單流道泵的效率及運行穩(wěn)定性，本專利發(fā)明了一種葉片開縫的單流道泵葉輪，葉輪結(jié)構(gòu)簡單，不需添加額外裝置即可改善葉輪內(nèi)的流動情況，兼具效率高與無堵塞性能好的特點。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案：該葉輪采用閉式結(jié)構(gòu)，只有一枚葉片，葉片包角為300°～400°，葉片寬度為普通離心泵的1.2～1.5倍，由該葉片包絡(luò)形成一個單一流道，最大限度地增加葉輪的過流斷面面積，確保葉輪的無堵塞性能。通過一次鑄造成型或者后期機械加工的方法斷開分成兩段或多段，兩段之間形成縫隙，縫隙的兩個斷面為平面以減小加工鑄造的難度,縫隙進(jìn)出口處倒圓角光滑過渡，縫隙寬度為1～2mm，縫隙方向與縫隙處葉片弦線的夾角為5°～25°。利用吸力面、壓力面間的壓差形成縫隙射流，減弱流道內(nèi)橫向二次流，增加吸力面分離區(qū)內(nèi)低能流體的能量，使該區(qū)域低能流體具有更強的抗分離能力，控制或削弱吸力面流動分離，同時也可改變?nèi)~片的載荷分布，以改善葉輪內(nèi)的流動情況，提高泵的效率及運行穩(wěn)定性。

本發(fā)明具有的有益效果是：采用單流道型式，最大限度地確保泵的通過能力，通過對葉片開縫，不需添加額外裝置即可改善葉輪內(nèi)的流動情況，結(jié)構(gòu)簡單，運行平穩(wěn)，兼具效率高與無堵塞性能好的特點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的二維結(jié)構(gòu)圖，

其中圖(a)為葉輪軸面圖，圖(b)為葉輪中間截面圖，圖(c)為葉片開縫處局部放大圖。

圖2是葉片開縫的單流道泵葉輪三維圖。

圖3是葉片開縫的單流道泵葉輪葉片三維圖。

圖1中，1.前蓋板，2.葉片，3.后蓋板，4.葉輪輪轂，5.葉片進(jìn)口，6.葉片出口，7.葉片吸力面，8.葉片壓力面，θ為葉片包角，δ為縫隙寬度，β為縫隙與弦線夾角，I.縫隙。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1中，該葉輪采用閉式結(jié)構(gòu)，單流道泵葉輪由前蓋板(1)、葉片(2)、后蓋板(3)、葉輪輪轂(4)組成，葉輪輪轂(4)通過鍵與泵軸連接，葉輪由軸帶動旋轉(zhuǎn)，主要通過葉片(2)對流體做功，將機械能轉(zhuǎn)換為液體的能量。為提高泵的無堵塞性能，單流道泵只有一枚葉片，通過采用大包角葉片來增強葉輪的做功能力，從葉片進(jìn)口(5)到葉片出口(6)形成包角θ為300°～400°。由于單流道泵葉輪只有一枚葉片，對葉輪內(nèi)流體的約束能力明顯減弱，泵正常運行時在吸力面(7)易形成漩渦、脫流等現(xiàn)象，降低了泵的效率及運行穩(wěn)定性。本發(fā)明通過一次鑄造或者后期機械加工的方法將葉片斷開分成兩段或多段，兩段之間形成縫隙(Ⅰ)，縫隙的兩個斷面為平面以減小加工鑄造的難度,縫隙進(jìn)出口處倒圓角光滑過渡，即斷面角均倒圓角，利用葉片壓力面(8)與葉片吸力面(7)之間的壓差形成縫隙射流，縫隙寬度δ為1～2mm，縫隙方向與縫隙處葉片弦線的夾角β為5°～25°。壓力面(8)附近的高壓流體經(jīng)過縫隙(Ⅰ)加速射入吸力面(7)，沖掉吸力面附近的附面層流體，使其加速，增加吸力面分離區(qū)內(nèi)低能流體的能量，使該區(qū)域低能流體具有更強的抗分離能力，控制或削弱吸力面流動分離，同時也可改變?nèi)~片的載荷分布，從而提高泵的效率及運行穩(wěn)定性。