一種具有消渦減阻孔的導(dǎo)葉體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是一種用于深井離心泵或其他形式多級(jí)離心泵的具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉，在空間導(dǎo)葉的每個(gè)葉片的根部，靠近下蓋板側(cè)，布置1~3個(gè)相同尺寸的半圓孔，消渦減阻孔貫穿導(dǎo)葉的壓力面和吸力面，呈傾斜狀。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工，高速液流從壓力面經(jīng)消渦減阻孔流至吸力面，能夠沖散在吸力面附近滯留的低速液體，能夠有效地改善導(dǎo)葉吸力面貼近下蓋板區(qū)域的流動(dòng)形態(tài)，降低產(chǎn)生二次流和旋渦的可能性，減少水力損失，顯著提高導(dǎo)葉的過(guò)流效率。
【專利說(shuō)明】一種具有消渦減阻孔的導(dǎo)葉體

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及的空間導(dǎo)葉是多級(jí)離心泵的關(guān)鍵水力部件之一，屬于水力機(jī)械領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 空間導(dǎo)葉也稱為導(dǎo)流殼，位于葉輪之后，和葉輪一起構(gòu)成泵的過(guò)流部件?？臻g導(dǎo)葉 在深井離心泵和導(dǎo)葉式混流泵中應(yīng)用非常廣泛。空間導(dǎo)葉的主要作用是將葉輪出口的液體 收集起來(lái)，并輸送到出口或下一級(jí)葉輪吸入口；降低液流速度，將速度能轉(zhuǎn)換為壓能；盡可 能地消除液流的速度環(huán)量。因此，空間導(dǎo)葉是一個(gè)重要的速度能轉(zhuǎn)換裝置，其設(shè)計(jì)的好壞對(duì) 泵性能有著重大影響，有資料表明導(dǎo)葉內(nèi)的水力損失約占泵內(nèi)水力損失的40%?50%。
[0003] 相關(guān)的研究表明，空間導(dǎo)葉內(nèi)部流動(dòng)非常復(fù)雜，存在著流動(dòng)分離、二次流、旋渦等 現(xiàn)象，產(chǎn)生較大的水力損失。這些流動(dòng)現(xiàn)象在降低泵效率的同時(shí)，也會(huì)加劇流動(dòng)誘發(fā)的泵體 振動(dòng)、噪聲，并導(dǎo)致泵運(yùn)行穩(wěn)定性的降低。在空間導(dǎo)葉葉片的吸力面往往存在著低速區(qū)，甚 至循環(huán)著滯留渦，并伴隨著較大的水力損失。
[0004] 對(duì)于如何改善這一區(qū)域的流場(chǎng)形態(tài)，消減旋渦發(fā)生的可能性并降低水力損失，一 直是相關(guān)學(xué)者研究的熱點(diǎn)。專利申請(qǐng)?zhí)朇N201320001280. 9《一種具有吸力面副葉片的空間 導(dǎo)葉體》提出了一種在空間導(dǎo)葉的吸力面布置副葉片來(lái)控制空間導(dǎo)葉內(nèi)部二次流的方法。 這種布置在導(dǎo)葉葉片吸力面中部的副葉片能夠起到阻斷軸向旋渦，但是不能從根源上消除 旋渦。
[0005] 在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，葉輪或?qū)~的葉片的壓力面和吸力面存在著明顯的壓力差，如果 在葉片上開(kāi)槽或開(kāi)孔，則會(huì)有一部分高速流體通過(guò)溝槽或孔洞，從壓力面流至吸力面，從而 改善吸力面附近的流場(chǎng)形態(tài)。目前在這種方法在旋轉(zhuǎn)機(jī)械的葉輪上已有相關(guān)的應(yīng)用，專利 申請(qǐng)?zhí)朇N200910052014. 7《泵溝槽引流葉片》提出一種泵的溝槽引流葉片，通過(guò)在葉輪葉 片上開(kāi)槽來(lái)抽吸邊界層中阻滯了的流體，進(jìn)而改善葉輪內(nèi)部流場(chǎng)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了改善空間導(dǎo)葉吸力面附近的流場(chǎng)分布，減少出現(xiàn)流動(dòng)分離、旋渦和二次流的 可能性，并減少水力損失，提高空間導(dǎo)葉的過(guò)流效率，本發(fā)明提供了一種具有消渦減阻孔的 空間導(dǎo)葉。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案是： 一種具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉，包括空間導(dǎo)葉下蓋板和空間導(dǎo)葉葉片，其特征在于， 所述空間導(dǎo)葉片的葉片根部布置至少一個(gè)消渦減阻孔。
[0008] 上述方案中，所述導(dǎo)葉葉片的導(dǎo)葉包角小于九十度，所述消渦減阻孔的個(gè)數(shù)為一 個(gè)。
[0009] 上述方案中，所述消渦減阻孔位于空間導(dǎo)葉流道高度的中心位置。
[0010] 上述方案中，所述導(dǎo)葉葉片的導(dǎo)葉包角大于90度，所述消渦減阻孔的個(gè)數(shù)為2-3 個(gè)。 toon] 上述方案中，所述消渦減阻孔在空間導(dǎo)葉流道高度上均布。
[0012] 上述方案中，所述消渦減阻孔的中心線與消渦減阻孔所處圓周的切角α為〇° - 30。。
[0013] 上述方案中，所述消渦減阻孔的直徑為2_5mm。
[0014] 本發(fā)明的有益效果是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工，高速液流從壓力面經(jīng)孔流至吸力面， 能夠沖散在吸力面滯留的低速液體，能夠有效地改善導(dǎo)葉吸力面貼近下蓋板區(qū)域的流動(dòng)形 態(tài)，降低產(chǎn)生二次流和旋渦的可能性，減少液流損失，且消渦減阻孔的開(kāi)口傾斜向上，順應(yīng) 液流流動(dòng)趨勢(shì)，進(jìn)一步減少液流損失，顯著提高導(dǎo)葉的過(guò)流效率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明， 圖1是本發(fā)明所述具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉在深井離心泵單級(jí)泵段上應(yīng)用的簡(jiǎn)圖； 圖2是本發(fā)明所述具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉的俯視圖； 圖3是本發(fā)明所述具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉的三維實(shí)體模型； 圖4是有無(wú)消渦減阻孔的泵單級(jí)揚(yáng)程對(duì)比曲線圖； 圖5是有無(wú)消渦減阻孔的泵效率對(duì)比曲線圖。
[0016] 圖中：1.葉輪2.空間導(dǎo)葉下蓋板3.消渦減阻孔4.空間導(dǎo)葉葉片5.空間導(dǎo)葉 上蓋板6.空間導(dǎo)葉外殼7.空間導(dǎo)葉葉片壓力面8.空間導(dǎo)葉葉片吸力面。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并 不限于此。
[0018] 圖1所示是本發(fā)明具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉在深井離心泵單級(jí)泵段中的應(yīng)用， 消渦減阻孔3呈半圓形，位于空間導(dǎo)葉葉片4的根部，消渦減阻孔3的數(shù)量為1~3,具體數(shù)量 根據(jù)空間導(dǎo)葉葉片4的包角確定，當(dāng)導(dǎo)葉葉片的導(dǎo)葉包角小于90度時(shí)，消渦減阻孔3的個(gè) 數(shù)為一個(gè)，當(dāng)導(dǎo)葉葉片的導(dǎo)葉包角大于90度時(shí)，消渦減阻孔3的個(gè)數(shù)為2-3個(gè)；消渦減阻孔 3的直徑為2?5mm。
[0019] 圖2所示是本發(fā)明具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉的俯視圖，消渦減阻孔3的中心到 空間導(dǎo)葉葉片4的進(jìn)口邊的距離約占空間導(dǎo)葉葉片4流道高度的1/Γ3/4,具體位置根據(jù)消 渦減阻孔3的數(shù)量、空間導(dǎo)葉葉片4的包角確定。
[0020] 圖3所示是本發(fā)明具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉的三維實(shí)體模型（隱去上蓋板和外 殼)，消渦減阻孔3貫穿空間導(dǎo)葉葉片的壓力面7和空間導(dǎo)葉葉片的吸力面8,呈傾斜狀，消 渦減阻孔3的中心線與圓周方向的夾角為0° ~30°，這樣可以順應(yīng)液流流動(dòng)的趨勢(shì)，減少 對(duì)液流的阻力，提高導(dǎo)葉的過(guò)流效率。
[0021] 空間導(dǎo)葉內(nèi)部流動(dòng)非常復(fù)雜，在空間導(dǎo)葉葉片的吸力面往往存在著低速區(qū)，甚至 循環(huán)著滯留渦，并伴隨著較大的液流損失，這些渦流在降低泵效率的同時(shí)，也會(huì)加劇流動(dòng)誘 發(fā)的泵體振動(dòng)、噪聲，并導(dǎo)致泵運(yùn)行穩(wěn)定性的降低。本發(fā)明通過(guò)在空間導(dǎo)葉葉片的根部布置 消渦減阻孔3,當(dāng)高速液體從空間導(dǎo)葉葉片的壓力面7經(jīng)消渦減阻孔3流至吸力面8時(shí)，能 夠沖散在吸力面8附近直流的低速液體，能夠有效的改善導(dǎo)葉吸力面8貼近導(dǎo)葉下蓋板2 區(qū)域的流動(dòng)形態(tài)，避免滯留渦的形成，降低液流損失。
[0022] 圖4和圖5分別對(duì)比了通過(guò)數(shù)值模擬得到的分別采用有消渦減阻孔和無(wú)消渦減阻 孔空間導(dǎo)葉的泵單級(jí)揚(yáng)程和泵效率，其中除了有無(wú)消渦減阻孔的區(qū)別外，其他工作部件和 數(shù)值模擬方法均相同，可以看出，采用具有消渦減阻孔空間導(dǎo)葉的泵的單級(jí)揚(yáng)程和泵效率 相比無(wú)消渦減阻孔的方案都有所提高。這有力地證實(shí)了本發(fā)明的有益效果。
[0023] 所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不 背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換 或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉，包括空間導(dǎo)葉下蓋板（2)和空間導(dǎo)葉葉片（4)，其 特征在于，所述空間導(dǎo)葉片的葉片根部布置1-3個(gè)消渦減阻孔（3)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉，其特征在于，所述導(dǎo)葉葉 片（4)的導(dǎo)葉包角小于九十度，所述消渦減阻孔（3)的個(gè)數(shù)為1個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉，其特征在于，所述消渦減 阻孔（3)位于空間導(dǎo)葉流道高度的中心位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉，其特征在于，所述導(dǎo)葉葉 片（4)的導(dǎo)葉包角大于90度，所述消渦減阻孔（3)的個(gè)數(shù)為2-3個(gè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉，其特征在于，所述消渦減 阻孔（3)在空間導(dǎo)葉流道高度上均布。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉，其特征在于，所述消渦減 阻孔（3)的中心線與消渦減阻孔（3)所處圓周的切角α為0° - 30°。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有消渦減阻孔的空間導(dǎo)葉，其特征在于，所述消渦減 阻孔（3)的直徑為2-5mm。
【文檔編號(hào)】F04D29/44GK104047898SQ201410300154
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】周嶺, 施衛(wèi)東, 白玲, 陸偉剛, 代珣 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)