CN109098974A - 一种可气液混输的高扬程多级侧流道泵 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可气液混输的高扬程多级侧流道泵，涉及多级侧流道泵设计技术领域，包括首级叶轮、径向星形叶轮和弧形流道；首级叶轮为离心式叶轮以提高抗汽蚀能力，并采用缝隙引流叶片，缝隙位于进口处附近，可以改善流体进口处的流动情况，提高了侧流道泵的运行效率，并进一步提高多级侧流道泵的抗汽蚀能力；次级及余下级数的叶轮，采用径向星形开式叶轮；在开式叶轮的右侧添加弧形闭式流道；开式叶轮和闭式流道的组合可以再进一步提升多级侧流道泵抗汽蚀能力，亦可以提高自吸能力。最终组装成的侧流道泵可以在高含气量的输送介质中稳定运行，满足气液混输的运行工况要求。

Description

一种可气液混输的高扬程多级侧流道泵

技术领域

本发明涉及到多级侧流道泵设计技术领域，尤其涉及到一种可气液混输的高扬程多级侧流道泵。

背景技术

本发明结构基多级侧流道泵，侧流道泵属于超低比转速叶片泵类型，由于叶轮单侧有一个空间流道而得名，它是一种介于容积式泵和离心泵之间径向式叶片泵，属于一种新型旋涡泵，运行流量很小但扬程相对较高。由于侧流道泵也是属于旋涡泵一种，其抗汽蚀能力较差，因此多级侧流道泵气液混输含气量变化较大或含气量较高的工况运行时，多级侧流道泵的性能因为汽蚀将发生较大改变，根据含气量的多少，侧流道泵会出现相应的振动和噪声，严重时侧流道泵将无法运行，影响***的可靠性和安全性，因此如何通过优化过流部件来提高多级侧流道泵抗汽蚀能力和水力性能，进而提高其气液混输能力，是目前多级侧流道泵设计开发中急需解决的问题。

经检索，未发现与本发明所提出的一种可实现气液混输的高扬程多级侧流道泵相同的的文献和专利。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种可实现气液混输的高扬程多级侧流道泵，减少多级侧流道泵气液混输运行工况下所产生的不稳定流动或汽蚀现象，避免不必要的能量损失，从而提高多级侧流道泵气液混输能力。

本发明是通过如下技术方案得以实现的：

一种可气液混输的高扬程多级侧流道泵，包括首级叶轮、径向星形叶轮和弧形流道；所述首级叶轮后端设置有径向星形叶轮和弧形流道；所述径向星形叶轮前端设置有盖板，盖板上开设有孔，且弧形流道上也开设有孔。

进一步的，所述首级叶轮为离心泵叶轮。

进一步的，所述首级叶轮采用缝隙引流叶片，缝隙引流叶片包括后缘叶片和前缘小叶片；所述后缘叶片为离心泵叶片，在后缘叶片的前端，靠近轮毂处设置前缘小叶片；所述前缘小叶片与后缘叶片之间有间隙。

进一步的，所述前缘小叶片与后缘叶片之间间隙3～8mm；且间隙在前缘小叶片长5％左右。

进一步的，所述径向星形叶轮和弧形流道有数组；且每组径向星形叶轮前端设置的盖板上开设的孔均与该组弧形流道上开设的孔位于泵体中心线的不同所述弧形流道，

进一步的，所述弧形流道，包括侧流道和压出口；侧流道和压出口存在间隙，并不直接相通。

进一步的，弧形流道为闭式流道，闭式流道不直接与泵的吸入口和压出口相通。

有益效果：

1.本发明在保证多级侧流道泵高扬程的情况下，通过首级离心式叶轮，提高多级侧流道泵的抗汽蚀能力；首级离心式叶轮采用缝隙引流叶片，缝隙位于进口处附近，可以改善流体进口处的流动情况，消除由于边界层分离而引起的回流或脱流等不稳定流动，避免不必要的能量损失，提高了侧流道泵的运行效率，并进一步提高多级侧流道泵的抗汽蚀能力。此外，次级及余下级数采用径向星形开式叶轮和弧形闭式流道的组合，再进一步提高侧流道抗汽蚀能力。本发明中所设计的结构，可以实现多级侧流道泵在气液混输工况下，高效稳定运行。

2.首级叶轮选用离心式叶轮，并且叶轮叶片采用缝隙引流的结构，以提高多级侧流道泵的水力性能及抗汽蚀能力，次级及余下级数采用开式叶轮和闭式流道的组合形式，进一步提高多级侧流道泵抗汽蚀能力，进而实现多级侧流道泵气液混输的目的。

附图说明

图1本发明涉及到的多级侧流道泵结构示意图；

图2本发明涉及到的图1中的添加缝隙引流叶片的首级叶轮示意图；

图3弧形流道结构示意图。

附图标记如下：

1.首级叶轮；2.径向星形叶轮；3.弧形流道；4.前缘小叶片；5.后缘叶片；6.侧流道；7.压出口。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明。

结合附图1所示为多级侧流道泵结构示意图，多级侧流道泵主要部件为首级叶轮1、径向星形叶轮2、弧形流道3；流体由首级叶轮1进入，缝隙引流叶轮示意如图2所示，当流体流入首级叶轮1，因为前缘小叶片4与后缘叶片5间存在缝隙，部分流体通过缝隙会从叶片压力面侧流向吸力面侧，同时因为前缘小叶片4的偏置，流道进口区面积会有增大，使得流道内部速度场分布更加均匀，从而也会消除由于边界层分离而引起的回流或脱流等问题，降低了叶轮内能量损失，提高效率；另外缝隙引流叶轮发生汽蚀的位置主要集中在叶片吸力面侧，随着空化数的降低，与普通叶轮在叶片前缘压力面较早发生汽蚀不同，空穴占据流道的体积表现逐步从叶片吸力面侧向压力面侧增长，故首级叶轮1采用缝隙引流结构能进一步增强抗汽蚀能力。

除首级离心叶轮1外，其余各级叶轮均为径向星形叶轮2，叶轮为开式，在其右侧添加弧形流道3，弧形流道3包括侧流道6和压出口7；侧流道6和压出口7存在间隙，并不直接相通。当流体从首级叶轮1流出后，会进入到径向星形叶轮2中，流体会产生一个纵向旋涡，在纵向旋涡作用下，流体在径向星形叶轮2和侧流道6中不断流入流出，获得能量，并进入下一级重复增强能量，直至从压出口7流出，达到很高的扬程，同时因为开式叶轮和闭式流道组合，气液混输能力增强。

多级侧流道泵首级叶轮选择为离心泵叶轮，侧流道泵属于旋涡泵一种，其主要汽蚀类型为旋涡型，多发生在泵的进口，形态多为螺旋型，不稳定，因而抗汽蚀性能差，多级时更易发生汽蚀，因此首级叶轮选用离心式叶轮，其抗汽蚀性能良好，可以提高多级侧流道泵整体抗汽蚀能力。

叶轮叶片采用缝隙引流的结构，以提高多级侧流道泵的水力性能，主要在叶轮进口靠近轮毂处，通过加开一道缝隙，前缘小叶片4与后缘叶片5，缝隙在前缘小叶片4前缘弦长5％～40％之间，缝隙大小约为3～8mm，流道方向应顺应流体在叶轮中的流动方向。采用缝隙引流结构后，流体运动情况改善，湍流强度减弱，效率性能得到提高。

除首级离心叶轮外，其余各级叶轮均为径向星形叶轮2，径向星形叶轮2，为径向星形开式叶轮，其右侧配合侧流道，使流体能在叶轮流道和侧流道中往复螺旋交换运动，最终从侧流道出口流出。流体每经过一枚叶片和侧流道的交换，扬程增加一次，多次交换运动后，侧流道泵获得较高的扬程，开式叶轮相较闭式叶轮，抗汽蚀能力较好。在除首级离心叶轮外，其余各级叶轮右侧添加弧形流道3，该流道为弧形，效率较高；同时流道为闭式，即流道不直接与吸入口和压出口相通；闭式流道具有提高泵抗汽蚀能力的作用，进一步提高多级侧流道泵气液混输能力，并且这种组合形式能够自吸。

多级侧流道泵可以实现自吸，其排气过程为：当叶轮转动时，留在叶轮叶片间的液体在离心力作用下，集中到流道中，被吸入口吸入，填充空出之处。叶轮继续转动，液体和气体的压力逐渐升高，气体受到压缩，容积减小；与此同时，液体的容积增大，在流道内液体平均速度减小，纵向旋涡的强度增强，气体继续受到压缩，至压出口，气体被排出，液体由流道中回入叶片间，参与下次排气过程。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种可气液混输的高扬程多级侧流道泵，其特征在于，包括首级叶轮(1)、径向星形叶轮(2)和弧形流道(3)；所述首级叶轮(1)后端设置有径向星形叶轮(2)和弧形流道(3)；所述径向星形叶轮(2)前端设置有盖板，盖板上开设有孔，且弧形流道(3)上也开设有孔。

2.根据权利要求1所述的一种可气液混输的高扬程多级侧流道泵，其特征在于，所述首级叶轮(1)为离心泵叶轮。

3.根据权利要求2所述的一种可气液混输的高扬程多级侧流道泵，其特征在于，所述首级叶轮(1)采用缝隙引流叶片，缝隙引流叶片包括后缘叶片(5)和前缘小叶片(4)；所述后缘叶片(5)为离心泵叶片；在后缘叶片(5)的前端，靠近轮毂处设置前缘小叶片(4)；所述前缘小叶片(4)与后缘叶片(5)之间有间隙。

4.根据权利要求3所述的一种可气液混输的高扬程多级侧流道泵，其特征在于，所述前缘小叶片(5)与后缘叶片(4)之间有间隙3～8mm；且间隙在前缘小叶片(5)长5％左右。

5.根据权利要求1所述的一种可气液混输的高扬程多级侧流道泵，其特征在于，所述径向星形叶轮(2)和弧形流道(3)有数组；且每组径向星形叶轮(2)前端设置的盖板上开设的孔均与该组弧形流道(3)上开设的孔位于泵体中心线的不同位置。

6.根据权利要求1所述的一种可气液混输的高扬程多级侧流道泵，其特征在于，所述弧形流道(3)，包括侧流道(6)和压出口(7)；侧流道(6)和压出口(7)存在间隙，并不直接相通。

7.根据权利要求6所述的一种可气液混输的高扬程多级侧流道泵，其特征在于，弧形流道(3)为闭式流道，闭式流道不直接与泵的吸入口和压出口(7)相通。