[发明专利]具有超厚叶片的离心杂质泵叶轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种泵用叶轮，特别涉及一种离心杂质泵，即离心式固液两相流泵的叶轮。

背景技术

对于低比转速即小流量高扬程的离心杂质泵而言，有两个显著的问题限制了其应用，其一是这种泵的效率比较低；其二是这种泵的轴功率随着流量的增加而增加，原动机(在扬程降低的情形下)容易造成损坏。为了避免损坏原动机就需加大配套功率，使得成本增加，体积加大，降低了整机的经济性。

在本发明作出之前，本发明人注意到现有技术对此类泵上述缺陷的改进。如美国专利US4235789或中国专利号86102777对于泵和压缩机先后提出，对于等轴面厚度叶轮，将叶间流道在平面图上制作成收缩的，但其收缩不是均匀的，极可能出现收缩-扩散-收缩的叶间流道，因此不利于提高工作效率；又如CN2054100U，将叶片的平面型线做成渐开线，这样使平面图上的叶间流道宽度保持不变，再通过轴面图控制叶间流道的面积变化；再比如中国专利CN2086336U是用几个方程控制叶间流道的轴面和平面图上的尺寸，达到控制最大功率的目的；CN1022584C采用厚叶片使得在平面图上，叶间流道的进口部分为非扩散的，出口部分则稍有扩散，叶片厚度的分布用堵塞函数控制，叶片数＞2，较多。

以上几种方法及结构的共同点均是用各种方法控制叶间流道的一个方向的形状(轴面或平面)，使其为收缩形，叶间流道的总面积为轻微扩散的，叶片数较多。虽然在一定程度上解决了上述的二个缺陷，但这些都是针对单相流体介质提出的，所设计的叶间流道在某此地方的某一个方向的尺寸度总是比较小。对于需要解决的输送固液混合物的杂质泵而言，要满足通过能力的要求，就必须使叶间流道在任何断面、任何尺寸的最小尺度都不小于规定的值，上述这些方法和结构就都不适用了。

本发明人也注意到CN1022584C，通过控制轴面流道的方法使叶轮出口面积等于或稍大于进口面积。但这种方法却存在着泵的通过能力小，缺乏非常陡降的特性曲线即很高的关死点扬程，以及饱和的功率特性和高的效率水平等缺陷。

发明内容

本发明的目的就是要克服上述缺陷，设计一种离心杂质泵叶轮。

本发明的技术方案是主要技术特征在于叶轮上的叶片厚度从进口至出口逐渐增大，两叶片间的叶间流道是均匀收缩的，叶间流道的总面积从进口至出口逐渐减小。

其进一步的技术其特征是在于两叶片间的叶间流道在两个方向上均匀收缩。

其又进一步的技术特征是在于叶间流道的出口面积与进口面积之比值范围为0.2≤K＜1.0之间。

本发明的优点和效果在于如图3所示，由于将叶轮出口面积控制在很小的数值，保证了泵具有陡降的特性曲线和饱和的功率特性；传统低比转速离心泵的流量-扬程曲线6(Q-H)较平，扬程随流量的增加缓慢降低，流量-功率曲线8(Q-P)较陡，功率随流量的增加迅速增大，且无极值点；本发明的流量-扬程曲线7较陡，扬程随流量的增加迅速降低，流量-功率曲线9较平，且存在功率极值点，提高了低比速泵的运行可靠性，使得泵从关死点到扬程为零的任何工况下都可以正常运行。流量表示为Q，扬程表示为H，功率表示为P。

由于叶间流道是均匀收缩的，甚至是强收缩的，因此有力地抑制了叶间流道中分离现象的出现，提高了叶轮的水力效率。

由于尽可能地扩大了进口流道面积，降低了进口的流速，因此提高了其空化性能。

另外，叶片进口部位边缘呈圆弧形，较好地抑制了非设计工况下由于进口冲击而引发的流动分离，使得泵即使在偏离设计工况时效率下降很少，因而具有比较宽广的高效工作区。

而且结构简单，加工、使用均方便，经济性好。

附图说明

图1-本发明叶轮的轴面投影图.

图2-本发明叶轮的平面投影图.

图3-性能曲线图.

具体实施方式

如图1所示，从叶轮的轴面投影图上可以知道，其出口宽度1大于通过的固体颗粒直径，而从出口至进口，流道的轴面宽度逐渐增加至进口宽度2；如图2所示，从叶轮的平面投影图上可以知道，叶间流道的出口处3同样也应大于固体颗粒的直径，叶间流道的宽度同样从出口处3逐渐均匀增加至进口处4。这样，两叶片间的叶间流道在两个方向上均匀收缩，使叶间流道的总面积从进口至出口逐渐减小，其比值范围为0.2≤K＜1.0之间，K为出口面积与进口面积之比，本例中K为0.2；前后盖板处叶片的进口半径不相等，叶片的两面即工作面和背面均在进口处4呈扭曲状，叶片进口部位边缘呈圆弧形5。叶片表面型线不是根据叶片的形状要求，而是根据流道面积变化的要求确定的。

为了获得陡降的特性曲线和饱和的功率特性，解决叶间流道的因受固体颗粒直径限制而形成的出口总面积比较大的问题，采用减少流道数目的方法控制出口总面积，本例中采用两个叶片。在保证一定通过能力的同时，有效地控制了最大功率，极大地提高了水泵的安全可靠性。