[发明专利]一种具有圆形叶片出口边的离心泵叶轮

说明书

技术领域

本发明涉及一种离心泵叶轮，属于流体机械领域。

背景技术

离心泵作为一种耗能机械，在国民经济的各个领域中包括石化、工业输送、城市供水等，都占据着重要作用的，同时泵也是电力消耗的大户，据统计其消耗的电力约占总发电量的1/3，因此离心泵效率的提高对节约电能以及降低整个社会的能耗有十分积极的意义。

由传统方法设计的离心泵，叶轮叶片出口圆周厚度较大，导致叶片出口工作面和背面的速度差异明显，形成显著的尾迹结构，该结构易造成湍流流动的能量耗散，因此造成较大的水力损失，从而影响离心泵叶轮的水力效率；由离心泵内部流动规律可知：叶轮出口处的叶片形状对该区域的流动结构影响显著，其决定了尾迹结构区域的大小以及叶片工作面和背面的速度差异，影响离心泵叶轮的效率，从而对离心泵性能有着不可忽视的影响。因此设计合理的叶片出口形状可以显著地提高离心泵叶轮的水力效率，进而提高整泵的效率。

对于如何提高离心泵的效率，目前绝大部分的研究都是通过优化叶轮不同的几何参数，达到高效叶轮的设计目的，本发明通过改变叶片出口几何形状以控制叶轮出口的流动结构，进而均匀重构叶片出口复杂流场；本发明通过控制叶轮出口流动，从而降低叶轮的水力损失，达到提高离心泵性能的目的，对进一步提高离心泵的效率有着重要的意义。

发明内容

本发明从控制叶片出口尾迹流动结构出发，通过改变叶片出口边形状以改善叶轮出口不良的尾迹流动，均匀重构了叶轮出口流场结构，达到进一步提高离心泵性能的目的，从而进一步改善了离心泵的性能；本发明提出的具有圆形叶片出口边的离心泵叶轮具有结构简单、合理、加工方便、操作实施容易等特点。

本发明提出的一种具有圆形叶片出口边的离心泵叶轮，其特征在于：叶片工作面和叶片背面在叶片出口边的圆周方向相交，形成圆形叶片出口边。

该具有圆形叶片出口边的离心泵叶轮由前盖板、后盖板和叶片组成，叶片位于前后盖板之间；该圆形叶片出口边位于叶片的末端，且其与叶片工作面和叶片背面光滑相切；该圆形叶片出口边的外缘轮廓与叶轮出口齐平；该圆形叶片出口边的半径R由叶片出口边厚度决定，其取值范围一般为2-6mm。

本发明的优点是：从改善叶片出口尾迹结构出发，采用圆形叶片出口边以改变离心泵叶轮出口形状，从而调整叶片出口的流动结构，降低由不良尾迹流动造成的叶轮水力损失，达到提升离心泵性能的目的；同时本发明提出的具有圆形叶片出口边的离心泵叶轮具有结构简单、合理、加工方便、操作实施容易等特点。

附图说明

图1为本发明提出的一种具有圆形叶片出口边的离心泵叶轮的轴面投影图。

图2为本发明提出的一种具有圆形叶片出口边的离心泵叶轮的轴截面示意图。

图3为具有传统叶片出口形状的离心泵叶轮的轴截面示意图。

图4为两种具有不同叶片出口形状离心泵的性能对比图。

图中1、叶轮前盖板；2、叶轮后盖板；3、叶片；4、圆形叶片出口边；5、叶轮出口边；6、叶片背面；7、叶片工作面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1和图2给出了本发明提出的一种具有圆形叶片出口边的离心泵叶轮的轴面和轴截面示意图，由图可知：该叶轮叶片与叶轮前后盖板相连；该圆形叶片出口边位于叶片的末端，且其与叶片工作面和叶片背面光滑相切；该圆形叶片出口边的外缘轮廓与叶轮出口齐平；该圆形叶片出口边的半径R为4mm。

图3给出了具有传统叶片出口形状的离心泵叶轮：叶片出口边工作面和背面在圆周方向分离，叶片出口边在圆周方向具有较大的厚度。

由图4可知：采用CFD数值计算手段对两种具有不同叶片出口形状的离心泵进行性能预测，在离心泵设计点处（Q/Q_d=1.0），采用圆形叶片出口边后，离心泵整体效率提高了1.7个百分点；因此本发明改善了叶轮出口流动结构，从而达到减小叶轮出口流动损失的目的，进而提高了离心泵的性能。