[发明专利]一种主动控制压力脉动的离心泵叶轮

说明书

本发明涉及流体机械领域。技术方案是：一种主动控制压力脉动的离心泵叶轮，包括带有进口的前盖板、带有轴套的后盖板以及安装在前盖板与后盖板之间的若干个叶片；所述前盖板与后盖板均为以旋转轴线为中心线的回转体，所述若干个叶片均布在前盖板与后盖板之间；每个叶片弯制成弧形且宽度方向平行于旋转轴线布置，叶片宽度方向的两侧分别紧贴着前盖板的内表面以及后盖板的内表面，叶片长度方向的两端分别紧贴着所述轴套以及回转体的外缘；其特征在于：叶片位于回转体外缘一端的尾缘轮廓为波浪形，并在叶片的吸力面布置着沿叶片宽度方向排列的若干个导流槽。该叶轮应能有效削弱脱落涡的强度，提高整泵的压力脉动性能以及泵运行的安全性。

技术领域

本发明涉及流体机械领域，尤其是一种主动控制压力脉动的离心泵叶轮。

背景技术

离心泵作为一种重要的流体输送装备，广泛应用于城市供水、航海、航空、消防等众多国民经济领域。由于离心泵流道扩散、叶片扭曲、高速旋转、动静部件的干涉等原因，离心泵内部的流动是复杂的三维、粘性、非定常流动，存在复杂的流动现象；如离心泵在运行过程中的进出口回流、空化现象、动静干涉、旋转失速等，这些流动现象会伴随着压力脉动的产生，而叶片出口端的压力脉动幅值大，脉动频率也比较复杂，是影响叶轮稳定运行的重要因素，目前研究认为离心泵内动静干涉诱发的压力脉动是造成泵产生低频振动的主要来源。当叶轮扫掠隔舌时，叶片出口端流体对导叶或者蜗壳隔舌进行周期性的冲击作用，将产生周期性的尾迹涡脱落，因此叶片出口端的高强度尾迹涡对泵的压力脉动性能影响显著，进而直接影响整台泵的运动性能。所以，针对叶轮出口结构进行优化设计，对泵压力脉动性能的提高具有重要的意义。

目前为止对离心泵压力脉动性能的研究有很多。Khalifa在《Exploring theEffect of V-Profiled Cut at Blade Exit of a Double Volute Centrifugal Pump》研究中对叶片的出口尾缘进行 V型切除，包括吸力面和压力面，以增加叶轮与隔舌之间的有效间隙，从而降低了动静干涉导致的压力脉动，但是这样对泵的外特性能有明显的降低；中国专利号“201711361217.5”公开了一种具有低压力脉动性能的离心泵叶轮，其特征在于，通过在叶轮叶片上设置引射缝，贯穿叶片，抑制叶片出口端周期性的尾迹涡脱落强度，进而获得低压力脉动特性；但是引射流增加了叶轮的水力损失，降低了离心泵的水力效率。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种主动控制压力脉动的离心泵叶轮的改进，该叶轮应能有效削弱脱落涡的强度，改善尾迹涡脱落结构，使叶轮出口的流动变得平缓，减小隔舌区域的动静干涉效应，提高整泵的压力脉动性能以及泵运行的外特性和安全性、稳定性。

本发明提出的而技术方案是：一种主动控制压力脉动的离心泵叶轮，包括带有进口的前盖板、带有轴套的后盖板以及安装在前盖板与后盖板之间的若干个叶片；所述前盖板与后盖板均为以旋转轴线为中心线的回转体，所述若干个叶片均布在前盖板与后盖板之间；每个叶片弯制成弧形且宽度方向平行于旋转轴线布置，叶片宽度方向的两侧分别紧贴着前盖板的内表面以及后盖板的内表面，叶片长度方向的两端分别紧贴着所述轴套以及回转体的外缘；其特征在于：叶片位于回转体外缘一端的尾缘轮廓为波浪形，并在叶片的吸力面布置着沿叶片宽度方向排列的若干个导流槽；每个导流槽的横截面轮廓为正弦型，且均自尾缘开始向叶片另一端光滑过渡，并且导流槽的槽深向叶片另一端方向逐渐减小、直至为零；

导流槽的长度L按以下公式确定：

L＝k*B₂，

式中：k为过渡系数，k的取值范围1～5，B₂为叶片尾缘宽度；

叶片尾缘宽度B₂按照下面的公式计算：

式中：

n——离心泵的额定转速，单位r/min；