[发明专利]一种低比转速部分流泵

说明书

技术领域

本发明属于涡轮泵领域，尤其涉及一种低比转速部分流泵。

背景技术

在涡轮泵领域，习惯采用常规的离心泵为推进剂组元增压，实现输送高压 推进剂的目的。现有的低比转速离心泵参见图1，其具有以下缺陷：1、叶轮外 径偏大、叶片出口宽度很小、叶轮轴面流道狭长、流道的扩散较为严重，流道 内部的逆向压力梯度将促使壁面边界层的发展和分离，强化了射流-尾流结构， 增加了尾流区，导致水力性能下降；2、机械损失主要是圆盘摩擦损失，与叶轮 外径的5次方成正比，且比转速越低，与圆盘摩擦损失越大；3、单级低比转速 离心泵的容积损失主要是叶轮前、后密封环处的间隙泄漏损失、隔舌处的环流 损失及叶轮出口较高的流体速度带来的泵体内较大的水力摩擦损失。

为提高泵的效率，常规的低比转速离心泵设计中，采用加大流量设计法、 增大叶片出口角、在相邻的长叶片之间增加短叶片等措施减小扩散损失和从叶 轮出口到扩散管进口的混合损失，改善叶轮及泵体内的水力性能。《低比转速 离心泵理论与设计》第35页，(机械工业出版社，1997年出版)。但低比转速 泵采用离心泵结构仍存在以下不足之处：1、叶片出口宽度小，叶轮的制造加工 困难；2、离心泵效率较低，造成涡轮泵效率下降，涡轮燃气供应系统能源浪费； 3、流量-扬程曲线易出现驼峰，运行工况不稳定，无法满足较大范围工况调节 的需求；4、需要设计叶轮的前、后密封环减小容积损失，增加了轴向尺寸和整 个涡轮泵的结构尺寸。

发明内容

本发明目的是提供一种新型低比转速部分流泵，其解决了现有低比转速离 心泵存在的上述不足之处，可以减小叶轮的径向尺寸，而且由于叶轮没有前后 盖板，因此无圆盘摩擦损失，所以在低比转速范围内其效率比常规离心泵高； 由于部分流泵没有间隙特性，叶轮不需要前后密封环，从而缩短轴向尺寸；另 外，由于部分流泵的叶轮为开式结构，运转过程不会产生轴向力，减小了涡轮 泵轴向力平衡的难题。

本发明的技术解决方案是：

一种低比转速部分流泵，包括进口组件1和壳体组件2，所述壳体组件包括 泵壳体14、叶轮6、诱导轮4、传动轴9、导流套5以及扩散管13；所述叶轮6、 诱导轮4、传动轴9以及导流套5设置在泵壳体14内；所述扩散管13设置在泵 壳体14上且与泵壳体14连通；其特殊之处在于：所述进口组件1包括进口壳 体11和进口管12；所述进口管12连接在进口壳体上；所述部分流泵还包括设 置在泵壳体14上的喉部16，所述泵壳体14通过喉部16与扩散管13连通；所 述扩散管13的中心线与泵壳体14上的环形流道20的外圆切线平行。

上述叶轮6包括6至8个径向叶片29，所述叶片29的前锥角为10-15度； 所述叶轮6的轮毂上圆周均布有多个轴向贯通的平衡孔17。

上述进口组件1还包括圆周方向设置在进口壳体11上的环形集液环10；所 述进口管12通过集液环10连接在进口壳体上；所述集液环10所围住的进口壳 体11的壁上设置有多个圆周均布的径向小孔18，所述进口壳体11的内壁上设 置有可将径向小孔18流出的液体导流至诱导轮4进口处的导流板3，所述导流 板3的型面与导流套5的型面相匹配。

上述诱导轮4的轮毂比为0.60-0.75，汽蚀系数为0.16-0.25。

上述诱导轮4的轮毂比为0.73，汽蚀系数为0.2。

上述平衡孔17的数量为8个。

上述扩散管13为锥形管。

上述导流套5通过螺纹连接设置在进口壳体11的内壁上；所述叶轮6通过 设置在轮毂上的平键7固定在传动轴9上。

本发明所具有的优点：

1、本发明低比转速部分流泵增加了连接壳体和扩散管的喉部，可准确实现 主泵的流量控制和泵后冷却流量的控制；具有比较平缓的流量-扬程性能曲线， 弥补了常规的低比转速离心泵小流量下工作时工况不稳定的缺点，便于实现大 范围工况调节，突破了传统泵压式变推力发动机推力变比限制。

2、本发明扩散管中心线与蜗壳环形流道外圆切线平行，可以避免蜗壳流道 内高速旋转的液体进入扩散器喉部时产生激烈的撞击，导致脱流堵塞流道，从 而使液体的能量损失增加，提高泵的水力效率。

3、本发明叶轮的叶片前锥角范围为10-15度，减小了叶片出口的扩散，可 抑止轴向旋涡和二次流的产生。

4、本发明的扩散管为锥形管，可实现出口液体的动能向压力能的转换。