[发明专利]一种高效无堵塞的不连续叶片泵叶轮

说明书

技术领域

本发明涉及泵主要部件叶轮，尤其涉及一种高效的输送高粘度、高浓度、含大固体颗粒、气体或对剪切较敏感介质的泵用叶轮。

背景技术

现有的流体输送泵多为离心泵，其叶轮结构有闭式和开式两种，但现有流体输送的主要问题是流体介质和叶轮必须接触，致使叶轮磨损大，而且气蚀现象严重，造成离心泵的叶轮表面严重破坏，特别是输送介质中含有高硬度颗粒时，这种现象更为严重。此外，现有离心泵高效区范围较窄，流量-扬程性能曲线较陡，且在输送高粘度、高浓度流体介质时，效率普遍较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效区较宽，高扬程，抗气蚀性能良好，可无堵塞通过大颗粒，可高效输送高粘度，高浓度以及对剪切力较敏感等介质的不连续叶片泵叶轮。

本发明是通过以下技术方案实现的：其包括主动轮盖板和从动轮盖板，主动轮盖板与从动轮盖板进口处均以圆弧或圆锥等形式由轴向过渡到径向，圆弧半径大小或圆锥倾斜角大小可根据具体工况设计。主动轮盖板与从动轮盖板之间存在有叶区和无叶区，主动轮盖板与从动轮盖板内侧布置一定高度的叶片，叶片高度建议小于主动轮与从动轮盖板间距的1/4，即有叶区，叶片不连续范围为无叶区。

主动轮盖板与从动轮盖板通过圆柱形连接臂连接。此外另一种实施形式是主动轮盖板与从动轮盖板之间部分叶片(例如叶片数量为8的情况下，4个叶片在小半径范围内是连续的)在小半径范围内是连续的，大半径范围内是不连续的，连续叶片取代上述圆柱形连接臂，不仅代替连接臂起到传递动力的作用，且增加叶片对流体介质做功的面积，从而提高泵的扬程和效率。

有叶区叶片数量为8～10片，叶片布置形式主要有以下几种方案：

(1)一种实施例是径向直叶片形式：在主动轮盖板与从动轮盖板内侧布置有放射状径向叶片，进口处以圆弧或圆锥等形式过渡到径向，叶片出口角为90°，此种布置形式叶片易于制造加工。

(2)又一较佳实施例是单倾斜叶片形式：与上述径向直叶片不同之处是，叶片是前倾斜或后倾斜形式的。其中后倾斜形式较前倾斜形式更易提高扬程和效率，且后倾斜形式的叶片具有更好的抗磨损性能。

(3)双倾斜叶片形式：所述双倾斜叶片形式是叶片不仅于进口处倾斜，在离出口约叶片全长1/3～1/5处开始第二段倾斜。在一个较佳的实施例中，第一倾斜角为后倾30°，第二倾斜角为前倾30°，第二倾斜拐点为1/4～1/5时，效率与扬程较径向直叶片布置形式的叶轮明显提高。

(4)更佳的叶片布置形式为复合式叶片形式，复合式叶片是在双倾斜式叶片形式的基础上增加了短叶片布置形式。增加的短叶片数目可根据叶片间隙合理布置，短叶片与长叶片第二倾叶片保持平行，增加的短叶片较明显提高叶轮扬程且保持了叶轮的高效率，同时因叶轮扬程的显著提高，叶轮设计直径可进一步减小，从而减小叶轮圆盘损失，降低叶轮在输送固相颗粒介质时的磨损，叶轮效率和寿命得到进一步提高。

叶轮与轴之间通过键或螺纹连接，叶轮在轴的带动下高速旋转，有叶区流体速度明显大于无叶区流体速度，固相颗粒因质量大、惯性大而主要集中于速度小压力高的无叶区范围，与普通离心泵相比，叶片与固相颗粒之间无过多碰撞，从而使固相颗粒较好通过叶轮且对叶轮磨损减小；同时若有气蚀发生，气泡主要在无叶区破灭，对有叶区叶片影响较小，从而提高叶轮抗气蚀性能。

叶轮于进口段以圆弧或圆锥形式实现过渡，从而使流体介质经过叶轮由轴向过渡到径向时更加流畅，且提高叶轮进口处最低压力，减少气蚀发生的可能性，同时也提高泵的扬程和效率。

叶轮进口段以圆弧形式过渡，叶片布置形式为有短叶片的双倾斜叶片布置形式，压水室采用准螺旋形压水室或环形压水室，不连续叶片泵与同类型的普通离心泵相比扬程显著提高，同时在流量较大变化范围 内保持高效区，最高效率接近离心泵；在输送高粘度介质时，效率明显高于普通离心泵；输送固相颗粒时，其抗磨损性能和工作可靠性能普遍高于现有固液多相流泵，并作为多相流泵可用于输送含有气体多达80％的介质。

本发明叶轮主动轮与从动轮盖板间距取决于输送固体颗粒的大小，盖板表面及叶片表面可进行喷涂处理或在表面镀玻璃，从而进一步减小对叶轮和盖板的磨损。

本发明叶轮因采用准螺旋形或环形泵蜗壳，同时盖板间存在无叶区，产生的径向力和轴向力均小于普通离心泵叶轮，且加工装配较方便，易于推广。

本发明叶轮适用场合较多，特别适用于输送普通离心泵难于工作的场合，在石油、化工及矿山行业具有很大的推广价值。