[发明专利]一种无叶顶泄漏涡的轴流泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于消除轴流泵叶顶泄漏流和泄漏涡的叶片，属于流体机械产品技术领域。

背景技术

轴流泵因其流量大、扬程低、结构简单、使用方便等特点，在农田排灌、防洪排涝、城市给排水、跨流域调水工程等方面得到了广泛应用，因此提高轴流泵的效率和运行稳定性具有重要的现实意义。在传统轴流泵叶轮中，由于轴流式叶轮的结构特征，叶片叶顶与转轮室之间不可避免存在一定的间隙，叶片工作面与吸力面之间的压差作用会致使一部分流体介质越过叶顶间隙,形成泄漏流动。泄漏流与主流发生卷吸而形成叶顶泄漏涡，泄漏涡在向下游发展的过程中漩涡强度和尺度逐渐增大，堵塞主流，尤其在小流量工况，易诱导轴流泵进入旋转失速不稳定工况，因此，轴流泵叶顶泄漏涡对流场结构、能量传输、负荷能力及损失有着重要影响。泄漏流造成的损失与泄漏流量有关，泄漏流量越多，泄漏流造成的损失越大。因此要解决这一问题必须要改变叶片叶顶和转轮室的配合关系，使得叶片叶顶和转轮室之间不存在可供流体介质泄露的间隙。

经检索，已授权的专利“一种用于粒子图像测速的轴流泵及其粒子图像测速的方法（申请号：201210103048.6）”，其设计出轴流泵叶片叶顶和转轮室之间存在0.5mm的径向间隙，并不能避免叶顶处的泄漏流动；已公开的专利“一种减弱轴流泵叶顶泄漏流和泄漏涡的叶片结构（申请号：201310412030.9）”，其通过将轴流泵叶顶加工成锯齿形的结构来减少泄漏量，但是将叶片叶顶加工成锯齿状具有一定的难度，并且这并不能从根本上消除泄漏流，随着叶片在水中长期运行，锯齿状的叶顶会逐渐被磨损从而失去减少泄漏流的作用。由此可见，目前轴流泵叶轮的结构并不能从根本上解决叶片叶顶泄漏流和泄漏涡。

发明内容

为了解决轴流泵叶顶泄漏流和泄漏涡发生的问题，本发明目的在于提供一种新型的轴流泵叶轮。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种无叶顶泄漏涡的轴流泵，包括转轮室，叶轮轮毂，叶轮叶片，圆筒和轴，所述叶轮叶片固定在所述轴上，所述叶轮叶片位于所述转轮室内，所述叶轮叶片的叶顶上设有键槽，所述圆筒通过键固定安装在所述叶轮叶片的叶顶上，所述圆筒的内径和所述叶轮叶片的外径相同，所述转轮室内壁面上设有凹腔，所述圆筒位于所述转轮室内壁面的凹腔里，所述圆筒与所述转轮室内壁面的凹腔壁构成间隙配合。

上述方案中，所述转轮室包括前转轮室和后转轮室，所述前转轮室和后转轮室通过螺栓固定连接。

上述方案中，所述键通过紧定螺钉固定在所述叶轮叶片的叶顶上。

进一步地，所述圆筒的长度h和所述叶轮叶片叶顶在圆周展开图上的高度h1相等，所述圆筒的厚度s为5mm。

进一步地，所述键槽的几何中心位于所述叶轮叶片所在的轮毂圆弧中心上。

进一步地，所述键槽的倾斜角度ɑ与叶轮叶片的叶顶安放角β相等。

上述方案中，还包括导叶，所述导叶通过轴承安装在所述轴上。

本发明的有益效果是，通过固定在叶片顶部的圆筒来消除叶顶间隙，从根本上避免了叶顶泄露流和泄露涡，提高泵的扬程和水力效率，并改善轴流泵的水力稳定性。

附图说明

图1是轴流泵叶轮和导叶的示意图。

图2是叶顶圆周展开图。

图3是轴流泵叶轮叶顶和圆筒在键槽区域的剖面图。

图4是图1中叶轮的A-A的剖面图。

图中，1是前转轮室，2是叶轮轮毂，3是叶轮叶片，4是圆筒，5是轮毂圆弧中心，6是叶顶，7是后转轮室，8是导叶，9是轴承，10是轴，11是叶顶端面的键槽，12是圆筒上的键槽，13平键，14紧定螺钉。

图中，d1表示叶轮叶片的外径，d2表示圆筒的内径，h表示圆筒的长度，s表示圆筒的厚度，b表示叶顶上键槽的宽度，L表示叶顶上键槽的长度，t1叶顶上键槽的深度，t2表示叶顶上螺钉孔的深度，d表示螺钉孔的直径，ɑ表示键槽的倾斜角度，h表示圆筒的高度，h1表示叶顶圆周展开图上叶顶的高度，h2表示键槽中心和叶顶出口边在旋转轴方向上的距离，h3表示轮毂圆弧中心和叶顶出口边在旋转轴方向上的距离，β为叶顶安防角。

具体实施方式