[发明专利]一种低比转速离心泵叶轮

说明书

技术领域

本发明属于离心泵领域，具体涉及一种水力损失少，工作效率高，节能节水的低比转速离心泵叶轮。

背景技术

国家《“十一五”十大重点节能工程实施意见》提出了十大节能工程，以实现“十一五”期间单位GDP能耗降低20%左右的目标，在此《实施意见》中，泵被列入“电机系统节能工程”。工业节能是全社会节能工作重点，也是国家实施宏观调控和经济结构调整的重要手段。设备耗能是工业耗能中突出的一部分，水泵产品又是我国工业领域最主要的耗能设备之一，其用量大、涉及面广。据估计，我国水泵耗能总量约占全国总发电量的20%~25%，而我国水泵的平均设计效率，平均比国际先进水平低约5个百分点，有着极大的节能潜力。

通常把比转速30~80的离心泵称为低比速离心泵，该种泵具有流量小、扬程高的特点，在石油、化工、国防、航天等领域广泛应用。同时该种泵存在以下问题：圆盘摩擦损失及水力损失较大，效率普遍较低，能源浪费严重；小流量工况下，运行不稳定，扬程曲线易出现驼峰；轴功率曲线随流量增大而急剧上升，在大流量区运行易引起配套电机过载；汽蚀性能较差，易气蚀产生振动和噪声，缩短泵的使用寿命。

提高低比速离心泵效率常采用加大流量设计法，该方法采取加大β₂、b₂、F_t和减小D₂以及减少Z等措施来提高低比速离心泵效率,但该方法使叶轮出口面积较大，轴功率在相同扬程下有所增加，因而水泵在大流量工况运行易超载。

根据泵理论扬程公式

可以看出，β₂越大，泵理论扬程越大。利用该原理，高速泵多采用辐射状直叶片叶轮，比起相同条件下后弯型叶片叶轮产生较高扬程。但由于β₂=90°，流道较短，流道扩散度较大，流道内易产生脱流和二次流，脱流现象是由于泵在小流量工况下，流道扩散严重，致使流道内产生附面层分离进而引起流动失速；二次流现象是泵小流量工况下，叶轮流道内轴向漩涡作用较大，使叶轮工作面和背面相对速度相差大而引起液体倒流。由于脱流和二次流双重作用，其水力损失较大，故高速泵比传统后弯式叶轮泵效率低很多，并且工作稳定性差。

根据上式，叶片出口安放角在80~90°范围内，叶轮产生扬程效果更明显。然而现有的国内外技术文献和设计手册与该结论相悖,推荐叶片采用较小出口安放角,一般不超出32°。因此传统叶轮设计时,均未充分利用上述公式所得扬程与叶片出口安放角关系。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种水力损失少，工作效率高，节能节水的低比转速离心泵叶轮。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种低比转速离心泵叶轮，包括：前盖板，后盖板，主叶片，所述前盖板和后盖板为圆盘结构，所述前盖板，后盖板之间设置有沿轴向均匀分布的复数个所述主叶片，且所述主叶片与所述前盖板和后盖板固结在一起，所述主叶片靠近叶轮中心设置后弯式进口段，所述主叶片靠近叶轮边缘设置前弯式出口段，所述后弯式进口段的弯曲方向与叶轮旋转方向相反，而所述前弯式出口段的弯曲方向与所述后弯式进口段的弯曲方向相反，所述后弯式进口段与所述前弯式出口段光滑连接。在相邻两个所述前弯式出口段之间设置有复数个短叶片，所述短叶片与所述前盖板和后盖板固结。

所述短叶片的弯曲方向与所述前弯式出口段的弯曲方向相同，且将相邻两个所述前弯式出口段之间的流道间隔成均匀的小流道。

在具体实施方式中，所述后弯式进口段占所述主叶片总长度的60%~86%，所述前弯式出口段占所述主叶片总长度的14%~40%，所述主叶片的出口安放角大小位于80°~90°之间，数量为4-8枚；所述短叶片数量为1~4枚，其长度为所述前弯式出口段长度的0.6~1.2倍。