[发明专利]带有进口扭曲副叶片的离心泵叶轮

说明书

技术领域

本发明涉及离心式水泵技术领域，特别涉及一种带有进口扭曲副叶片的离心泵叶轮。

背景技术

离心式水泵是一种比转速相对较低的叶片泵，它具有流量小、扬程高的特点，广泛应用在农田灌溉、防洪排涝、市政供水、电厂水循环、化工、交通、水利工程等领域。一般情况下，由于离心泵叶轮呈扩散型，内部流场结构复杂，如图1所示，常伴随流动分离、旋涡、二次流和回流等流动现象，这些现象直接影响着离心泵内部流场分布并消耗着能量，同时产生的漩涡也可能堵塞了流道，最终导致离心泵效率降低。特别是在非设计工况下，这些不良流动会进一步加剧，同时诱导其他不稳定流动现象的产生，严重影响水泵系统的安全稳定运行。

将离心式水泵的叶片进口设计成空间扭曲型，能更好地适应叶轮进口的流动需要。通过流动控制的手段，并结合空间扭曲型叶片，设计一种在多工况运行条件下有效控制叶片表面边界层分离的离心泵叶轮，对于拓宽离心式水泵有效工况范围具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的技术问题，提供一种带有进口扭曲副叶片的离心泵叶轮，该离心泵叶轮可以有效控制多工况下离心泵叶片产生的流动分离，减小不稳定流动产生的阻力，提高离心式水泵的工作效率和运行稳定性。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种带有进口扭曲副叶片的离心泵叶轮，包括与泵轴键连接的叶轮轮毂和均布于轮毂上的若干主叶片，其特征在于：所述轮毂上还设有数量与主叶片数量相等的进口扭曲副叶片。

所述进口扭曲副叶片与主叶片在结构上独立设计，而进口扭曲副叶片后缘与主叶片前缘在轴向有一定的重叠距离，在周向有一定的重叠角度，相邻副叶片和主叶片之间具有一定的间隙。

所述进口扭曲副叶片位于主叶片前缘的前方，进口扭曲副叶片与主叶片之间的相对位置(以叶片工作面为基准)，在轴向的两者重叠距离为0～10mm，在周向的两者重叠角度为5～20°，相邻副叶片和主叶片之间间隙大小1～10mm。

所述进口扭曲副叶片进口角度为20～40°。

所述主叶片的进口角度为25～50°。

本发明的进口扭曲副叶片的入流端的厚度小于或等于出流端的厚度，如有需要可进行空间倒圆角处理。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：

本发明将传统离心泵叶轮叶片的水力设计分为主叶片和进口扭曲副叶片，利用进口扭曲副叶片的引流、导流作用，使得主流通过进口扭曲副叶片后，沿叶片间间隙，以冲击较小的方式绕流主叶片，改善了叶片进口的流动，减小了叶片进口的排挤；同时流体沿着叶片间间隙，为主叶片吸力面补充能量，防止主叶片进口区域发生流动分离，并起到冲刷主叶片尾流区的作用，减小尾流区的能量损失。如图2所示，从本发明优选例子的流场可以看出，对于相同运行工况下的传统离心泵叶轮，采用本发明的离心泵叶轮，明显抑制了流道漩涡区的发展，对尾流区起到冲刷作用，从而降低了由于流动分离产生的能量损失，提高了叶片的工作效率，从而改善了离心式水泵的水力性能。

附图说明

图1是传统离心泵叶轮叶片尾流区出现漩涡分布的示意图。

图2是本发明的带进口扭曲副叶片离心泵叶轮抑制漩涡流场的示意图。

图3是本发明带有进口扭曲副叶片的离心泵泵叶轮一个优选例子的结构示意图。

图4是进口扭曲副叶片的设计过程示意图。

图5是进口扭曲副叶片和主叶片的三维造型图。

图6是应用本发明后的离心泵叶轮产品与原始叶轮三个流量下的汽蚀性能比较。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

实施例一：

参见图2、图3、图4和图5，本带有进口扭曲副叶片的离心泵叶轮，包括与泵轴键连接的叶轮轮毂3 和均布于轮毂3上的若干主叶片8，其特征在于：所述轮毂3上还设有数量与主叶片数量相等的进口扭曲副叶片7。所述进口扭曲副叶片7与主叶片8在结构上独立设计，而进口扭曲副叶片7后缘与主叶片8前缘在轴向有设定的重叠距离，在周向有设定的重叠角度；相邻副叶片7和主叶片8之间具有设定的间隙。实施例二：

本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：