[发明专利]一种高速泵用开式叶轮结构

说明书

本发明涉及一种工程机械。目的是提供一种开式叶轮结构的改进，该叶轮应具有减弱或消除驼峰曲线、平衡轴向力，减轻排挤现象、降低进口流速、减小泵的水力损失的特点。技术方案是：一种高速泵用开式叶轮结构，包括轮毂、与轮毂连为一体且以轮毂轴线为中心放射状布置的若干叶片承载板以及一一布置在叶片承载板上的若干叶片；其特征在于：每个叶片承载板由靠近轮毂且倾斜于轮毂轴线的倾斜段与垂直于轮毂轴线的直线段组成；所述叶片的一部分穿嵌在叶片承载板倾斜段上预设的通槽中并且在叶轮背面露出部分叶片形成辅助叶片，另一部分作为正面叶片固定在叶片承载板直线段的正面且与直线段平面垂直。

技术领域

本发明涉及一种工程机械，具体涉及一种高速泵用开式叶轮结构。

背景技术

离心泵作为水力机械领域的代表，在工业生产中有着重要的作用，但是在离心泵的设计、制造、生产、运行过程中总是出现一些难以避免的问题。

(1)离心泵运行过程中产生的驼峰曲线，原因是流量大于或小于设计流量时，液流方向与叶片方向不一致，导致泵的实际性能曲线偏离理论曲线。在小流量处时，冲击损失和漩涡损失偏大、沿程摩擦损失偏小，对性能曲线的稳定性更为不利，极易产生驼峰；高速泵表现更为明显。驼峰的产生泵的性能产生很大的负面影响，很有必要消除或减弱驼峰。为此，目前工程上通常设计成对称蜗壳；而此种方法较为明显的缺点是当泵在大流量区工作时，扬程受到影响，工作效率降低；还有一些消除高速泵驼峰的方法则是在泵壳内安装扩散器，这有利于减弱驼峰现象，但是这种方法对扩散器的安装精度要求很高，制造加工都比较困难。

(2)离心泵运行过程中产生的轴向力，对于开式叶轮而言，叶片承载板后侧的压力大于前侧压力，由此产生一个较大的指向前侧的轴向力。叶轮对液体做功时，虽在叶轮出口处，液体动量轴向方向作用了一个指向后侧的动反力，然而此动反力不能平衡压差产生的轴向力，因此，有必要采取他法来平衡轴向力。对于高速泵来说，为了消除和减弱空化，诱导轮被广泛应用在叶轮进口处，诱导轮的存在使泵在工作时产生的轴向力进一步增大。对于轴向力问题，目前通常采取平衡孔、平衡盘等结构设计；虽有效果，但由于很大的扰流作用，增加了损失。而高速泵的叶片较薄，在叶片上设置平衡孔不适合。选择添加背叶片的方法则会增大叶轮后腔间隙。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种开式叶轮结构的改进，该叶轮应具有减弱或消除驼峰曲线、平衡轴向力，减轻排挤现象、降低进口流速、减小泵的水力损失的特点。

本叶轮结构采用如下技术方案：

一种高速泵用开式叶轮结构，包括轮毂、与轮毂连为一体且以轮毂轴线为中心放射状布置的若干叶片承载板以及一一布置在叶片承载板上的若干叶片；

其特征在于：每个叶片承载板由靠近轮毂且倾斜于轮毂轴线的倾斜段与垂直于轮毂轴线的直线段组成；所述叶片的一部分穿嵌在叶片承载板倾斜段上预设的通槽中并且在叶轮背面露出部分叶片形成辅助叶片，另一部分作为正面叶片固定在叶片承载板直线段的正面且与直线段平面垂直；所述叶片承载板的倾斜段与直线段的径向长度比例为1：1.1-1.2。

穿嵌在叶片承载板通槽中的部分叶片，还从叶片长度方向的中部往轮毂方向伸展时开始扭曲且偏离轮毂的直径线，从而与轮毂的直径线形成进口安放角度可由以下公式得出：

式中：Q--流量

F₁--轴面流道过水断面面积

η_v--泵的容积效率

D₁--叶轮进口直径

δ₁--叶片的厚度

λ₁--轴面截线和轴面流线的夹角，这里取为75°

Z--泵的叶片数目；