[发明专利]一种液力透平的叶轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种液力透平的叶轮，该液力透平的叶轮适用于高压液体能量回收用离心式或混流式的液力透平。

背景技术

泵是完全可逆式机械。高压能量回收用液力透平的原理是通过高压泵的反运转，将高压液体具有的压力能转化为泵转子的旋转机械能，从而实现对高压液体能量的回收，因此又称为可逆式泵。该装置常用于功率小于2000KW的能量回收装置中。

目前，液力透平是通过选择合适的泵，使其运行于透平工况，实现对高压液体能量的回收利用。这种形式的液力透平叶片形状为后弯形，形状如图2所示。该后弯形的叶片，其包角通常大于100°，叶片的出口安放角在10°至40°之间，叶片的数量通常不多于9片。叶片呈后弯形，即叶片的弯曲方向与叶轮旋转方向相同。具有该后弯形叶片的液力透平的效率通常不高于泵的效率。液力透平的效率较低问题，客观上制约了其在更广范围内的推广应用。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种液力透平的叶轮，可以有效提高液力透平的效率和运行稳定性。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种液力透平的叶轮，包括前盖板、后盖板和叶片，叶片固定连接在前盖板和后盖板之间，所述的叶片呈前弯形，叶片的包角在20°-130°之间；叶片的进口安放角其中，β₂表示叶片的进口安放角，u₂为叶轮进口处的圆周速度，为叶轮进口处的轴面速度，α₂为叶轮的绝对液流角；叶片的出口安放角其中，β₁表示叶片的出口安放角，为叶轮出口处的轴面速度，u₁为叶轮出口处的圆周速度。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1.效率高。现有的液力透平的叶轮，叶片的包角通常大于100°，叶片的出口安放角通常在10°至40°之间，叶片呈后弯形，叶片的数量一般不多于9片。而本发明提供的液力透平的叶轮，叶片呈前弯形。其中的叶片包角在20°-130°之间，叶片的进口安放角由公式确定，叶片的出口安放角由公式确定。这种结构的叶片可有效减小液力透平叶轮内部的水力损失。与现有的后弯形叶轮的液力透平相比，本发明提供的液力透平的效率可提高2-5％。

2.体积小。与后弯形叶片的液力透平的叶轮相比，本发明提供的前弯形叶片可使液力透平的叶轮外径减小10-15％。这有利于减小液力透平的体积和重量，节约材料。

3.运行稳定，可靠性高。与后弯形叶片的液力透平的叶轮相比，具有本发明提供的前弯形叶片的多级液力透平，在叶轮外径相同的情况下，级数少，因此运行稳定，可靠性高。

附图说明

图1是液力透平的叶轮结构示意图。

图2背景技术中提及的液力透平的叶片结构示意图。

图3是本发明中的液力透平的叶片结构示意图。

图4是开式液力透平试验台的结构连接框图。

图5是两种形状液力透平通过开式液力透平试验台测试的外特性曲线。

图中有：1、前盖板，2、后盖板，3、叶片，4、电机，5、高压泵，6、调节阀，7、流量计，8、电脑，9、测功机，10、液力透平，11、压力变送器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。将液力透平的叶轮内部的流动近似分成无数个(一般为1个至5个)流面。以某一个流面上的叶片骨线为例说明叶片的结构。

如图1和图3所示，本发明的一种液力透平的叶轮，包括前盖板1、后盖板2和叶片3，叶片3固定连接在前盖板1和后盖板2之间。叶片3呈前弯形。前弯形的叶片3是指叶片3的弯曲方向与叶轮旋转方向相反。叶片3的包角在20°-130°之间。

叶片3的进口安放角该公式中，β₂表示叶片3的进口安放角；u₂为叶轮进口处的圆周速度，其中，D₂为叶轮的直径，n为叶轮的转速；为叶轮进口处的轴面速度，其中，F₂为进口处计算点的过水断面面积，ψ₂为进口边叶片厚度的排挤系数，η_v为液力透平的容积效率，Q表示液力透平的流量；α₂为绝对液流角，由液流来流方向确定。对于蜗壳式液力透平而言，α₂与蜗壳形状有关；对于多级液力透平而言，α₂与导叶出口安放角有关。