[发明专利]一种扩口增压的超低比转速离心泵叶轮

说明书

本发明公开一种扩口增压的超低比转速离心泵叶轮，其主要用于不增加叶轮外径D2的前提下，提高出口压力,所述的超低比转速叶轮包括,在叶轮轮毂上连接一个叶轮后盖板，叶轮后盖板上布置长叶片和短叶片，在前盖板和后盖板以及长叶片和短叶片之间形成扩口流道C,其主要特征有,在前盖板和后盖板之间形成了角度为θ’扩口流道C，θ’范围可在(0‑30)°,叶轮及叶轮出口处动能在扩口流道C内提前更高效的转换为势能，使得叶轮出口处的速度更小,在同一边界条件下，使得改后的叶轮外径D2’小于常规的叶轮外径D2，减小了水力圆盘摩擦损失，并使得改后的叶轮流道b2’比常规叶轮流道b2更宽，降低了加工难度和成本。

技术领域

本发明涉及一种超低比转速离心泵装置，尤其涉及一种超低比转速扩口叶轮，可应用于航空航天发动机系统，其主要用于提高超低比速离心泵的出口压力指标。

背景技术

由于航空发动机燃油系统随着推重比要求越来越高，燃油泵必须做到结构尺寸小,重量轻,采用高转速可以减小结构尺寸和结构重量，但对于燃油泵来说，提高转速将降低泵的比转速，使其成为超低比转速离心泵，超低比速离心泵是指比转速在10～30之间的离心泵，其叶轮直径相对较大，导致圆盘摩擦损失较大，因此效率较低,由于叶轮流道长而窄，加大了叶轮加工的难度,为了提高超低比速离心泵的性能，过去人们是通过改善水力性能进行优化提高，主要是采用加大流量设计法，该方法依据超低比速泵在小流量工况下，容易形成大马拉小车，轴功率变大的情况。

发明内容

为了克服传统的超低比速离心泵效率偏低及流道长而窄加工难的缺点，本发明涉及一种超低比转速离心泵叶轮，其主要用于超低比转速离心泵减小损失，提高性能指标，还可以降低超低比速离心泵由于叶轮流道过窄的加工难度,所述的超低比转速叶轮包括,在叶轮轮毂1上连接一个叶轮后盖板2，叶轮后盖板2上布置着长叶片4和短叶片5，长叶片4和短叶片5上方设置有前盖板3，在前盖板3 ,后盖板2 ,长叶片4和短叶片5之间形成了扩口流道C ,前盖板3和后盖板2之间形成了角度为θ’扩口流道C ，θ’范围可在(0-30)°，使得叶轮出口流道的宽度渐变式增加，扩口流道C起始位置可在叶轮外径D2的1/2-4/5处，如图7中的E扩口起边，并圆滑过渡,由于常规离心泵在蜗壳中动能转换为势能，本发明提出叶轮及叶轮出口处动能在扩口流道C内提前更高效的转换为势能，使得叶轮出口处的速度更小，减小了介质叶轮与蜗壳之间的动静冲击损失,本发明结构简单，操作方便，能够使得在同一边界条件下使得改后的叶轮外径D2’小于常规的叶轮外径D2 ，减小了水力圆盘摩擦损失，提高超低比速离心泵的效率指标，并使得改后的叶轮流道b2’比常规叶轮流道b2更宽，降低了加工难度和成本。

离心泵的出口压力与叶轮直径D2的二次方呈线性关系，水力圆盘摩擦损失与叶轮直径D2的五次方呈线性关系，本发明中叶轮直径D2’比常规设计方法的叶轮直径D2的减小会有效地降低圆盘摩擦损失，增加出口压力，从而提高低比速离心泵的效率。

本发明的有益结果是,改进了超低比速离心泵叶轮的结构，即在保证相同转速、流量、出口压力的情况下泵的叶轮外径减小，泵结构尺寸也随之减小，使得泵的摩擦损失降低，提高了超低比速离心泵的效率指标，同时降低了超低比速离心泵的流道长而窄加工难度。

附图说明

图1常规叶轮中的前后盖板示意图。

图2常规叶轮示意图。

图3扩口叶轮中的前后盖板示意图。

图4扩口叶轮示意图。

图5扩口叶轮剖视示意图。

图6常规叶轮未带前盖板轴面投影图。

图7扩口叶轮未带前盖板轴面投影图。

图中：1轮毂，2后盖板，3前盖板，4长叶片，5短叶片，A.叶轮进口，B.叶轮出口，C.扩口流道区域，D2常规叶轮外径，D2’本发明叶轮外径，E本发明扩口起始边，θ’扩口流道角度，θ倾角。