[发明专利]一种具有径向回流孔的低比转数离心叶轮

说明书

所属技术领域

本发明是一种具有径向回流孔的低比转数离心叶轮，叶轮设计比转数小于80，叶片数大于或者等于3，叶轮具有前后密封环，并且配套干式三相异步干式电动机或者潜水电机，属于通用机械产品制造技术领域。

背景技术

低比转数离心泵具有流量小、扬程高的特点，广泛应用于农业排灌、矿山、石油化工等行业。低比转数离心叶轮几何形状上具有叶片出口宽度较小、叶轮外径较大、轴面流道窄而长的特点。低比转数离心叶轮通常具有前、后密封环，前后密封环的直径一般相同，后密封环与轮毂之间开设轴向回流孔，叶轮后密封环泄漏的高压液体通常通过轴向回流孔回流到叶轮的进口区域，降低了作用在叶轮后盖板上的轴向力，使得作用在叶轮上的轴向力基本平衡，通常取轴向回流孔的总面积等于五倍的后密封环间隙面积，此时回流孔的泄漏量一般为叶轮设计流量的2％-5％；也有在泵外部设置专用连通管的方式进行回流。因低比转数离心叶轮扬程高，叶轮后密封环间隙处的泄漏量较大，原有的轴向回流孔回流方向与叶轮来流方向一致，破坏了正常的流动状态，叶轮进口处水流紊乱，导致泵的效率下降，泵易形成异常振动与噪音，且泵的抗汽蚀性能下降，当泵运行在小于设计流量工况点时，泵的扬程更高，后密封环处泄漏量更大，回流孔回流的液体对叶轮进口来流的干扰更大。若采用外部设置专用连通管的方式进行回流，一方面泵结构复杂，另一方面回流的高压液流能量不能回收。

发明内容

为了改善现有的低比转数离心叶轮效率与抗汽蚀性能，本发明提供具有径向回流孔的低比转数离心叶轮，适用于设计比转数小于80的低比转数泵，叶片数大于或者等于3，可用于单级泵或者多级泵，配套干式或潜水三相异步电动机，使得低比转数离心叶轮后密封环的泄漏量回流到与叶片进流方向基本一致的方向，回收高压液体的能量，提高叶片进口处的液体压力，使得低比转数离心泵的效率与抗汽蚀性能提高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

改变低比转数离心泵叶轮的轴向回流方式，在叶轮轮毂上加工与叶片数相同的轴向回流孔，并在叶轮锁紧螺母配合面径向加工回流孔，叶轮螺母与叶轮配合后，原有的轴向回流方式将改变成径向回流，该径向回流与叶轮叶片进口处流动方向基本吻合。这将有效改善叶轮内部流动，提高低比转数泵效率，改善低比转数泵的汽蚀性能。

只要稍稍增加轮毂直径，在叶轮轮毂上加工数个轴向回流孔并不影响轮毂传递叶轮旋转所需要的扭矩，且只要直接钻孔即可；而在叶轮锁紧螺母配合面径向加工回流孔也只需利用铣刀切削加工即可，甚至可以直接铸造出径向回流孔。因此，本发明几乎不增加生产成本，且非常容易实现。本发明的有益效果是，用最低的生产成本提高了低比转数泵的效率，改善了低比转数泵的汽蚀性能，从而给用户提供了更加可靠节能的低比转数离心泵。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

附图1是未采用本发明的常用低比转数泵实例的主剖视图；图中1.泵体，2.叶轮，3.叶轮螺母，4.回流孔，5.叶轮后密封环，6.叶轮轮毂，7.机械密封，8.轴，9.轴承体，10.轴承。

低比转数叶轮出口液流相对于叶轮进口区具有高压与高能量，液流的一部分q将经过叶轮后密封环5的外周间隙、回流孔4，再次回到叶轮进口区，且q的回流方向与主流方向相反，将对主流形成较大干扰，使得泵效率降低、汽蚀性能下降。

附图2是未采用本发明的常用低比转数叶轮，其回流孔位于后密封环与轮毂之间，其回流方向与主流方向是相反的。

附图3是本发明一个实施例的主剖视图；图中1.泵体，2.叶轮，3.叶轮螺母，4.回流孔，5.叶轮后密封环，6.叶轮轮毂，7.机械密封，8.轴，9.轴承体，10.轴承。叶轮2的回流方式改变为径向。

具体实施方式

附图4为采用径向回流孔的低比转数离心叶轮，在叶轮轮毂上沿轴向钻孔，孔数与叶轮叶片数相同，且该轴向孔介于叶片的中间位置(如图4右视图，α₁＝α₂)；在叶轮锁紧螺母配合面上，以轴向孔所在位置为起点，铣出或者铸造出径向回流孔，径向回流孔数量与叶片数相同，径向回流孔朝叶轮旋转的反方向偏置某一角度β，该角度为叶片间隔角度0.5倍的余角，若叶片数为z，β＝90-0.5×360/z。

径向回流孔的低比转数离心叶轮安装至旋转轴，叶轮螺母拧紧后，从叶轮后密封环泄漏的液流将径向回流到两叶片之间的流道内，与普通低比转数离心叶轮相比较，回流方向与主流方向无明显撞击。本发明仅仅改变了回流孔的加工位置与回流孔的方向，几乎不增加生产成本。