CN106438475A - 一种抑制叶顶泄漏流的斜流泵 - Google Patents

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张德胜
刘俊龙
耿琳琳
石磊
陈健
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/406—Casings; Connections of working fluid especially adapted for liquid pumps

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明涉及一种抑制叶顶泄漏流的斜流泵，包括进口段、圆柱外筒和弯管段，泵轴穿过所述圆柱外筒和弯管段，所述进口段的内腔面由吸入室壁面和转轮室壁面组成，所述泵轴的顶端安装有叶轮，所述叶轮位于转轮室内，所述吸入室壁面为圆锥面，所述转轮室壁面为圆弧面，所述转轮室壁面的表面四周分布有若干个弧形凸台。本发明通过设置环形凸台可以减小叶片轮缘到转轮室壁面的距离即减小叶顶间隙，进而减小也定泄漏量，叶顶泄漏流与主流相互作用形成的叶顶泄漏涡强度也会随之减小，因此在一定程度上可以提高叶轮内流动稳定性。同时还能够有效的抑制失速的产生,从而提高斜流泵的稳定性,抑制“驼峰”现象的出现。

Description

一种抑制叶顶泄漏流的斜流泵
技术领域
本发明涉及到一种斜流泵，尤其涉及一种能够抑制叶顶泄漏流的斜流泵。
背景技术
导叶式混流泵又被称为斜流泵，性能介于轴流泵与离心泵之间，具有流量大、抗汽蚀性能良好、高效区范围广等优点，因此广泛应用农业排灌、市政给排水、南水北调工程、电厂供循环水、区域性调水等领域，近年来也逐渐向核电、舰船喷水推进方面发展。
斜流泵叶轮轮缘与转轮室之间存在间隙，叶片压力面的静压值高于吸力面因此叶顶泄漏流是从压力面向吸力面流动，即流动方向与叶轮旋转方向相反，叶顶泄漏流与主流相互作用会形成叶顶泄漏涡影响流道内的流动，此外，叶顶泄漏流还会使相邻叶片进口轮缘处来流的圆周速度分量增加，促使叶轮进口轮缘处的冲角增大，进而导致该区域的流动分离增强甚至发生失速，扬程曲线出现“驼峰”，进而影响泵体内的流动稳定性。
经检索，在提高斜流泵稳定性方面，江苏大学“一种斜流泵叶轮水力设计方法”(申请号：CN201410711980)，该专利给出了叶轮主要几何设计参数的设计公式，通过该设计方法使斜流泵叶轮的水力效率和斜流泵稳定性能得到一定提高。该专利是从叶轮的水力设计方面来提高叶轮的斜率和稳定性而本专利提出了一种全新的转轮室，通过减小叶顶泄漏流来减弱泄漏流对进口速度的影响，进而达到抑制叶轮失速和提高斜流泵稳定性的目的。
发明内容
为了减小叶顶泄漏流对斜流泵性能的影响，防止在小流量工况下斜流泵扬程曲线出现“驼峰”现象，提高斜流泵的运行稳定性，本发明提供了一种结构简单高效、加工方便的斜流泵。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种抑制叶顶泄漏流的斜流泵，包括进口段、圆柱外筒和弯管段，泵轴穿过所述圆柱外筒和弯管段，所述进口段的内腔面由吸入室壁面和转轮室壁面组成，所述泵轴的顶端安装有叶轮，所述叶轮位于转轮室内，所述吸入室壁面为圆锥面，所述转轮室壁面为圆弧面，所述转轮室壁面的表面四周分布有若干个弧形凸台。
上述方案中，所述弧形凸台从吸入室壁面和转轮室壁面交界处延伸到转轮室壁面与圆柱外筒内壁面交界处。
上述方案中，所述弧形凸台的弧度与所述转轮室壁面的弧度相同。
上述方案中，所述弧形凸台的纵截面为矩形截面。
上述方案中，所述弧形凸台的数量为24个，所述弧形凸台均由分布在所述转轮室壁面的圆弧面上。
本发明的有益效果：(1)环形凸台可以减小叶片轮缘到转轮室壁面的距离即减小叶顶间隙，进而减小也定泄漏量，叶顶泄漏流与主流相互作用形成的叶顶泄漏涡强度也会随之减小，因此在一定程度上可以提高叶轮内流动稳定性。(2)另一方面大部分叶顶泄漏流会被转轮室壁面环形凸台阻挡使其不能流到相邻叶片进口，这不仅可以减小叶顶泄漏流强度，还能削弱叶顶泄漏流对相邻叶片进口来流圆周速度分量的影响，有效的抑制失速的产生,从而提高斜流泵的稳定性,抑制“驼峰”现象的出现。
附图说明
图1为本发明斜流泵的总装图。
图2为本发明的吸入室壁面和转轮室壁面结构示意图。
图3为图1中B处剖面图。
图4为进口段左视图。
图5为普通转轮室和本发明转轮室的斜流泵外特性曲线图。
图中：1.进口段,2.内六角圆柱头螺钉,3.导水锥,4.叶轮,5.圆柱头螺钉,6.螺栓,7.导叶,8.圆柱外筒,9.弯管段,10.机械密封,11.角接触球轴承,12.垫圈油封,13.联轴器,14.吸入室壁面,15.转轮室壁面,16.弧形凸台,17.转轮轮毅,18.导叶体,19.轴承油封,20.内六角平圆头螺钉,21.深沟球轴承,22.密封圈,23.泵轴。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
由图1至图4可以看出，本实施例的斜流泵是由进口段1，内六角圆柱头螺钉2，导水锥3，叶轮4，圆柱头螺钉5，螺栓6，导叶7，圆柱外筒8，弯管段9，机械密封10，角接触球轴承11，垫圈油封12，联轴器13，转轮轮毅17，导叶体18，轴承左油封19，内六角平圆头螺钉20，深沟球轴承21，密封圈22，泵轴23。进口段1通过螺栓6与圆柱外筒8进行连接固定，进口段1和圆柱外筒8通过凹凸嵌合的方式进行定位和保证同心度；圆柱外筒8和弯管段9也是由螺栓6通过法兰进行连接固定，为了确保安装方便快捷以及同心度的准确性圆柱外筒法兰和弯管段法兰也是采用凹凸嵌入的方式；进口段1的内腔壁面由吸入室壁面14和转轮室壁面15两部分构成,所述吸入室壁面14呈锥面，所述转轮室壁面15呈圆弧面，所述转轮室壁面15上均匀分布着24个弧形凸台16，弧形凸台16从进口室壁面和转轮室壁面交界处延伸到转轮室壁面与圆柱外筒内壁面交界处，并且弧形凸台16的弧度与转轮室壁面15的圆弧面的弧度相同，弧形凸台16的截面为矩形；所述叶片4位于所述进口段1的转轮室内，所述叶片4的叶轮进口边刚好正对所述进口室壁面14和转轮室壁面15交界处。进口段1、圆柱外筒8以及弯管段10均是通过密封圈22进行密封；导水锥3用内六角圆柱头螺钉2固定在转轮轮毅17上；叶片4通过圆柱头螺钉5固定在转轮轮毅17上；在导叶体18内安装一个深沟球轴承21，通过深沟轴承实现静止部件与转动部件的连接；在深沟球轴承21左右两端装有轴承油封19；泵轴23上还设有角接触球轴承11、垫圈油封12和联轴器13。联轴器13连接泵轴24和电机转轴。
如图5所示是运用模拟软件得到的本发明斜流泵与开有环形槽的外特性曲线图，本发明斜流泵比转速ns＝829,进口段直径D1＝200mm，叶轮进口直径D2＝180.86mm,叶轮出口直径D3＝215.76mm，叶轮叶片数片Z1＝4，导叶叶片数片Z2＝5，出口段直径D4＝250mm，转速n＝1450r/min，弧形凸台16的截面高度h1＝1.5mm，宽度d1＝1mm，叶顶间隙h2＝2mm。图5为使用本发明转轮室斜流泵模拟性能曲线与使用普通转轮室斜流泵的性能曲线对比图，图中H1和H2分别是普通转轮室斜流泵模拟扬程和本发明转轮室斜流泵模拟扬程。从图中可以很明显看出本发明转轮室对斜流泵性能提高很明显，尤其是在0.6Qopt-0.8Qopt最为明显。

Claims (5)

1.一种抑制叶顶泄漏流的斜流泵，包括进口段（1）、圆柱外筒（8）和弯管段（9），泵轴（23）穿过所述圆柱外筒（8）和弯管段（9），所述进口段（1）的内腔面由吸入室壁面（14）和转轮室壁面（15）组成，所述泵轴（23）的顶端安装有叶轮（4），所述叶轮（4）位于转轮室内，其特征在于，所述吸入室壁面（14）为圆锥面，所述转轮室壁面（15）为圆弧面，所述转轮室壁面（15）的表面四周分布有若干个弧形凸台（16）。
2.根据权利要求1所述的一种抑制叶顶泄漏流的斜流泵，其特征在于，所述弧形凸台（16）从吸入室壁面（14）和转轮室壁面（15）交界处延伸到转轮室壁面（15）与圆柱外筒内壁面交界处。
3.根据权利要求3所述的一种抑制叶顶泄漏流的斜流泵，其特征在于，所述弧形凸台（16）的弧度与所述转轮室壁面（15）的弧度相同。
4.根据权利要求2或3所述的一种抑制叶顶泄漏流的斜流泵，其特征在于，所述弧形凸台（16）的纵截面为矩形截面。
5.根据权利要求4所述的一种抑制叶顶泄漏流的斜流泵，其特征在于，所述弧形凸台（16）的数量为24个，所述弧形凸台（16）均由分布在所述转轮室壁面（15）的圆弧面上。
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