[实用新型]一种极低比转速离心泵叶轮

说明书

技术领域

本实用新型属于机械设计制造领域，尤其属于离心泵设计制造领域，特别涉一种极低比转速离心泵叶轮设计制造技术。

背景技术

极低比转速离心泵主要用于抽送小流量较高扬程液体要求的一些用途，按现有离心泵设计理论和方法设计出的叶轮，叶轮叶片间的流道较宽，叶道和出口的旋涡大，在蜗壳产生的压力脉动幅值大，效率偏低，“流量-扬程”曲线的稳定性差。当比转速n_s低于30，采用现有设计理论和方法设计离心泵的效率一般将降至30％以下。如何在满足设计流量和扬程要求下，提高运行稳定性和减少水力损失是极低比转速离心泵技术的关键。

发明内容

本实用新型根据现有技术的不足公开了一种在出口边带循环流道的极低比转速离心泵叶轮。本实用新型要解决的问题是提供一种在叶轮外径尺寸不变条件下具有更高扬程并能改善叶轮出口流场分布的极低比转速离心泵叶轮设计方案。

本实用新型通过以下技术方案实现：

极低比转速离心泵叶轮，包括前盖板、后盖板和前盖板与后盖板之间的多个叶片，其特征在于：所述相邻叶片之间形成狭窄的主流道，主流道出口周向宽度总和为叶轮出口圆周长的10～20％，叶片正背面型线由多段圆弧和/或直线光滑联接组成，叶片表面为直纹面。

所述每个叶片出口边周向上均布有多个循环流道，每个循环流道由通过叶轮径向和平行于叶轮旋转轴方向并空间相交联通的两孔组成。

一种循环流道结构是采用相交并贯通叶片出口边外周与叶轮前盖板和后盖板的T形孔。

另一种循环流道结构是采用相交并贯通叶片出口边外周与叶轮前盖板的L形孔。

上述循环流道在叶片出口边外周上按等分叶片出口边包角，并沿叶片出口边周向中心对称均匀布置。

本实用新型循环流道可在每个叶片出口边上设置5或7个。循环流道外周的径向孔位于叶片出口边轴向中心位置，经向孔深是叶轮出口直径的5-7％。循环流道孔径是叶轮出口边轴向宽度的20-30％。

本实用新型极低比转速离心泵叶轮采用构成叶轮的轮盘形状的前、后盖板，和一定数量在靠近出口边外周上带循环流道的叶片构成。叶片出水边的周向厚度大，并在靠叶片出口边周向上均布多个循环流道。每个叶片的循环流道的数量根据叶片出口边包角(对应于周向厚度)大小和需要提高扬程的大小而定，在叶片出口边外周上按等分包角并径向对称均匀设置。为了便于加工，循环流道由通过叶轮径向和平行于叶轮旋转轴并相交的两个直径为Φc的孔组成，两个孔可组合成两种形式的循环流道。平行于叶轮旋转轴的孔贯穿叶轮前后盖板组成T型循环流道，从前盖板只到叶片出口边轴向中心，即1/2叶片轴向宽度处组成L型循环流道。

所述带循环流道的叶片，设叶片出口边的包角为α，带循环流道的数量一般设置为Nc＝5或7个,每个循环流道之间的夹角α_c＝int(α/(Nc+1))。循环流道的数量越多，提高扬程越多。以叶片出水边圆周长度的中心作为第3或4个孔的中心并作为循环流道径向孔布置的设计基准位置，然后以该基准作该起点按α_c均布Nc个径向孔，孔的轴向中心在叶片出口边1/2轴向宽度，即b_c＝b₂/2，该径向孔深h与叶轮出口直径D₂相关，一般取5-7％D₂。对于T型循环流道，平行于叶轮旋转轴的孔深为与径向孔深h处的叶片轴向宽度加前后盖板轴向厚度。循环流道孔径Φc一般取叶轮出口处的叶片轴向宽度加前后盖板轴向厚度的20-30％，孔径Φc的大小对提高扬程有关系，在结构尺寸许可下，孔径越大提高的扬程越大。所述循环流道孔参数的选择主要从流体动力特性角度考虑，在具体叶轮设计时还需要兼顾结构和强度需要。

本实用新型的极低比转速离心泵叶轮具有主流道很狭窄和叶片出水边圆周厚度很大的结构特点，并在出口边上设计一定数量的循环流道，以保证在叶轮外径不变条件下提高扬程和降低蜗壳中的压力脉动幅值。已证明这种很狭窄的主流道设计可消除叶轮的叶道涡和出口旋涡、减少能量损失，在出口边上这些小循环流道可提高极低比转速离心泵变工况下运行的扬程、及水力稳定性。该极低比转速离心泵叶轮可用于航空航天、核能、制药及消防等领域输送小流量较高扬程液体介质的离心泵，也可改进后用于发电机组推力轴承的镜板泵的流道设计等。

本实用新型在单级极低比转速离心泵应用时，泵体按现有单级离心泵设计设计，并注意蜗壳设计要与叶轮匹配。