CN112628191A - 一种抑制弯掠叶片径向流动的轴流泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抑制弯掠叶片径向流动的轴流泵，包括叶轮轮毂，叶轮叶片和导流帽。叶轮叶片和导流帽固定在叶轮轮毂上，叶轮叶片的前缘上布置了数条槽道。槽道的截面为半圆形，其轴线沿圆周方向分布，从叶片前缘靠压力面一侧过渡到吸力面一侧。本发明的有益效果在于，当径向流动产生并经过槽道时，叶片前缘处的来流会挤压径向流动，使其进入槽道，而槽道的固壁面将对液流产生较强的约束，达到减弱或者消除径向流动的效果。

Description

一种抑制弯掠叶片径向流动的轴流泵
技术领域
本发明涉及流体机械技术领域，特别涉及一种可抑制弯掠叶片径向流动的轴流泵。
背景技术
传统轴流泵流量大、扬程低且效率高，由于体积小、建造成本低，在我国各大水利枢纽中运用广泛。为了提高传统设计中未考虑到的水生生物(鱼虾等)通过安全性，将叶片前缘加厚且弯掠以形成螺旋形进口可有效降低生物损伤。然而，加厚的螺旋形叶片前缘导致液流径向流动加剧，对泵的效率及汽蚀性能产生不良影响。若要避免此现象发生，需要对前缘的几何结构做出调整，以减弱甚至消除液流的径向流动趋势。
发明内容
针对轴流泵弯掠叶片在前缘处易产生径向流动的问题，本发明提供了一种抑制弯掠叶片径向流动的轴流泵。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种抑制弯掠叶片径向流动的轴流泵，包括叶轮轮毂，所述叶轮轮毂上设置有若干叶轮叶片，所述叶轮叶片上的叶片前缘向所述叶轮叶片旋转方向或旋转方向的反方向弯曲，所述叶片前缘上设置有若干个槽道。
上述方案中，所述槽道的轴线沿圆周方向分布，从叶片前缘靠压力面一侧过渡到吸力面一侧。
上述方案中，相邻两个槽道的轴线之间的距离L、弯掠角β和叶轮外径D之间满足关系：
Figure BDA0002845947440000011
上述方案中，所述槽道6的截面为半圆形。
上述方案中，所述半圆形截面的半径R在同一槽道中保持恒定；对于不同半径处的槽道，其半圆形截面的半径R取决于前缘厚度h，且满足关系：
0.05h≤R≤0.15h。
本发明的有益效果：当液流靠近叶片前缘时，由于弯掠的前缘导致液流产生径向流动趋势，当径向流动经过槽道时，前缘沿圆周方向的来流会挤压径向流动，使其进入槽道，而槽道的固壁面将对液流产生较强的约束，使其保持轴向和圆周方向运动，从到达到减弱或者消除径向流动的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明提供的一种抑制轴流泵弯掠叶片径向流动的槽道三维示意图。
图2为本发明提供的槽道局部俯视图。
图3为本发明提供的槽道A-A截面剖面图。
图4为本发明提供的槽道B-B截面剖面图。
图中：1-旋转轴，2-叶轮轮毂，3-叶轮叶片，4-叶片轮缘，5-叶片前缘，6-槽道，7-导流帽，8-压力面，9-吸力面。
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:
本发明提供了种抑制弯掠叶片径向流动的轴流泵，如图1所示。叶轮叶片3通常为两个，对称固定在叶轮轮毂2上，导流帽7为流线型，固定在叶轮轮毂2上，为叶轮叶片3提供均匀来流。
轴流泵叶片弯掠的定义为：叶片前缘5向旋转方向弯曲为前掠，此时叶片轮缘4与叶片前缘5形成的夹角α小于90度，如图2所示；叶片前缘5向旋转反方向弯曲为后掠，此时叶片轮缘4与叶片前缘5形成的夹角α大于90度；
图2为槽道6的局部俯视图，这里以前掠的叶片前缘5为例，此时夹角α小于90度。为了抑制弯掠叶片前缘产生的径向流动，在前缘上布置了多条槽道6，槽道6位于叶片前缘5表面且向内凹陷，其轴线沿圆周方向分布，相邻槽道轴线之间的距离L与弯掠角β和叶轮外径D之间满足关系：
Figure BDA0002845947440000021
图3为槽道6在A-A截面的展开图，图4为槽道6在B-B截面的展开图，结合两张图可以看出槽道6的截面为半圆形。半圆形截面的半径R在同一槽道中保持恒定，即截面面积从叶片前缘靠压力面8一端过渡到吸力面9一端时保持不变。
对于不同半径处的槽道，其半圆形截面的半径取决于前缘厚度h，且满足关系：
0.05h≤R≤0.15h
本实施例提供的一种抑制弯掠叶片径向流动的轴流泵，通过在叶片前缘设置若干个槽道6，可以增加液流径向流动的阻力，并通过槽道壁面约束液流沿轴向和圆周方向运动，从而达到削弱径向流动的目的。

Claims (5)

1.一种抑制弯掠叶片径向流动的轴流泵，其特征在于，包括叶轮轮毂(2)，所述叶轮轮毂(2)上设置有若干叶轮叶片(3)，所述叶轮叶片(3)上的叶片前缘(5)向所述叶轮叶片(3)旋转方向或旋转方向的反方向弯曲，所述叶片前缘(5)上设置有若干个槽道(6)。
2.根据权利要求1所述的一种抑制弯掠叶片径向流动的轴流泵，其特征在于，所述槽道(6)的轴线沿圆周方向分布，从叶片前缘靠压力面一侧过渡到吸力面一侧。
3.根据权利要求1所述的一种抑制弯掠叶片径向流动的轴流泵，其特征在于，相邻两个槽道(6)的轴线之间的距离L、弯掠角β和叶轮外径D之间满足关系：
Figure FDA0002845947430000011
4.根据权利要求1所述的一种抑制弯掠叶片径向流动的轴流泵，其特征在于，所述槽道(6)的截面为半圆形。
5.根据权利要求4所述的一种抑制弯掠叶片径向流动的轴流泵，其特征在于，所述半圆形截面的半径R在同一槽道中保持恒定；对于不同半径处的槽道，其半圆形截面的半径R取决于前缘厚度h，且满足关系：0.05h≤R≤0.15h。
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