[发明专利]一种球型压水室与叶轮偏心布置的混流泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种球型压水室与叶轮偏心布置的混流泵，属于流体机械领域。

背景技术

叶轮、径向导叶都是泵中常见的主要过流部件，在一些水泵中，由于结构及设计等原因常需要将压水室设计成球型结构，由于球型压水室和叶轮的匹配特性较低，流体在球型压水室中产生较大的水力损失，导致泵效率较低；径向导叶可以将从叶轮流出的液体收集输送至下游，并将部分液流的动能转化为压能，消除液流的旋转，可显著地提高泵效率；传统的定子部件布置方案均将球型压水室中心轴线与泵轴同心布置，根据流体流动规律可知：沿叶轮旋转方向流出导叶体的流量逐渐增加，流体流出径向导叶后在沿圆周方向上速度分布并不均匀，导致在压水室内的流动情况更为复杂，增加局部流域内的水力损失，降低泵效率，甚至诱发泵体振动，对泵运行稳定性产生影响。研究资料还表明，球型压水室中水力损失在整泵中占据较大的比例。

目前针对径向导叶和球型压水室的研究主要集中于径向导叶叶片型线、几何参数、叶片数等因素的优化以及球型压水室出口管形状、收缩角、出口管位置等因素的优化设计；黄辉等研究了导叶体的出口直径、叶片出口安放角对叶轮匹配特性及泵性能的影响，张德胜等研究了斜流泵导叶叶片数对泵性能及压力脉动的影响，周岭等对深井泵进行研究，分析了具有圆柱型和扭曲型两种不同叶片形式导叶体对泵性能的影响，朱荣生等研究分析了压水室出口收缩角对反应堆主泵水力性能的影响，张栋俊等以球型压水室扩散管位置为研究对象，分析其对核主泵性能的影响；目前的研究均以径向导叶和球型压水室为独立研究对象，尚未从二者之间的布置结构研究泵性能，以进一步减少球型压水室的水力损失及提高与叶轮、径向导叶的匹配性能，因此打破传统设计对球型压水室与导叶体之间位置结构重构具有实际意义。

发明内容

为了减少球型压水室内水力损失，提高整泵水力效率，本发明打破传统的球型压水室与叶轮同心布置方式，提出了一种球型压水室与叶轮偏心布置的混流泵，本发明是一种匹配径向导叶的混流泵球型压水室与叶轮偏心布置方案。

一种球型压水室与叶轮偏心布置的混流泵，包括球型压水室、径向导叶和叶轮，径向导叶安装于叶轮和球型压水室之间，径向导叶与叶轮同心布置，其特征在于：球型压水室与叶轮偏心布置，以泵轴基准，依据叶轮旋转方向，将球型压水室出口中心轴面向一侧水平移动15~30mm，从进口方向观察，叶轮沿顺时针方向旋转，球型压水室出口中心轴面向左平移；叶轮沿逆时针旋转，球型压水室出口中心轴面向右平移，本方案中向左平移x=20mm，叶轮、径向导叶所有叶片的进出口安放角、包角等结构参数都分别相同，为常规技术手段。

本发明的优点是：根据导叶体出口过流断面上流体沿水泵旋转方向流量增加这一特性，通过改变球型压水室出口中心轴面与泵轴之间的距离，改变球型压水室内的流动分布情况，使球型压水室体内流体速度分布均匀，从而达到减小泵内部流动损失的目的，同时偏心结构布置改善了径向导叶及球型压水室的水力匹配性能，可提高泵的效率和运行稳定性。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本发明的偏心位置布置轴截面示意图。

图2是传统的同心位置布置轴截面示意图。

具体实施方式

如图1所示在按传统设计方法完成球型压水室装配之后，径向导叶1与叶轮3同心布置，径向导叶1安装在叶轮3和环形压水室2之间，径向导叶和叶轮各自的叶片参数相同，球型压水室中与叶轮偏心布置，以图1为例：该径向导叶1叶片数为12片，叶轮3叶片数为4片，球型压水室2结构以出口中心轴面为轴对称分布，压水室出口中心轴面与泵轴之间水平距离x=20mm，偏心布置，从进口方向观察，叶轮沿顺时针方向旋转，压水室出口中心轴面向左平移水平距离x；若叶轮逆时针方向旋转，压水室出口中心轴面向右平移，原理相同。

传统的叶片布局如图2所示，采用相同的叶轮3和径向导叶1，球型压水室2与叶轮3同心布置。

本例中采用CFD手段对泵的性能进行预测，在相同叶轮、径向导叶和球形压水室条件和CFD软件标准设置参数下，采用偏心布置时，泵的效率比采用传统同心布置时提高约0.8%。

叶轮、径向导叶采用精密铸造工艺完成，安装时保证球型压水室出口中心轴面与泵轴的水平位置距离，本发明改善了球型压水室内流体的速度场分布，降低压水室水力损失，从而达到减小泵内部流动损失的目的，球型压水室与径向导叶偏心布置改善了径向导叶及压水室的匹配性能，进而提高泵的效率和运行稳定性。