[发明专利]一种离心泵半开式叶轮

说明书

本发明公开一种离心泵半开式叶轮，其包括半开式叶轮和导流板，且两者一体成型，半开式叶轮包括多个弯曲的叶片，叶片包括叶片工作面和叶片背面，每个叶片的叶顶处附有导流板，导流板呈近似月牙形，其外周轮廓由导流板起始曲端面、导流板尾曲端面和导流板第二曲端面围成，导流板起始曲端面位于两个叶片之间且靠近其中一个叶片的叶片工作面，且导流板起始曲端面为曲率叶片工作面的曲率相等的圆弧面，且平行于叶片工作面，导流板尾曲端面为和叶轮后盖板的圆周面曲率相等的圆弧面，导流板沿圆周方向的宽度随着流体流出叶轮的方向逐渐变宽，导流板尾曲端面处最宽。本发明的叶轮可有效地改善流动状态，增加叶轮的效力，提高离心泵的能量利用率。

技术领域

本发明涉及离心泵技术领域，尤其涉及一种离心泵半开式叶轮。

背景技术

离心泵作为石油化工、冶金以及电力行业的主要耗功设备，广泛应用于国民经济中的各个领域。随着节能减排的要求越来越高，离心泵也在不断地向高性能、低耗能的方向发展。

叶轮作为离心泵的核心部件，主要有闭式叶轮、半开式叶轮和开式叶轮三种基本结构形式。半开式叶轮没有前盖板，进水侧敞开，常用于输送易于沉淀或含固体悬浮物的液体。理论上，半开式叶轮没有前盖板减少了圆盘损失。但由于叶轮侧面与泵体间的间隙很大，有一部分流体从叶轮出口倒流回进口，泄漏损失也很大，并往往伴随着流动分离、射流-尾迹及跨叶片流动等复杂流动，所以效率也不高。

在叶轮内，流体的实际流动可以近似认为是其自身的轴向旋涡运动和流经不动叶轮的贯流运动的合成运动，这种合成运动使得流体从叶片工作面到叶片背面的相对速度逐渐增大。当叶轮内流体进口速度增加或者压力升高时，会被分流流线明显划分出低能区和高能区。在叶片工作面上的边界层流动是不稳定的，且有沿着叶轮后盖板向前盖板流动的趋势，会出现一个被分离的低能区域造成尾流以及主流也就是工作面上的射流的组合流动状态，就是所说的射流-尾迹结构。它们分别是两个具有不同流动属性的区域，没有明显的分离边界，从叶轮开始旋转就有着复杂的相互掺混的过程，直至流出叶轮进入到其他过流部件，这一过程最终导致了能量的损失。

对于半开式离心叶轮来说，一般都会保留一定的叶顶间隙。流体在叶轮中流动时，由于叶片表面压差的作用，间隙层的流体会形成流动分离、泄漏涡以及跨叶片流动等复杂流动，并且间隙处的泄漏流与主流相互掺混和干扰，影响叶轮性能。在叶片压力面和吸力面之间压差会促使间隙涡形成，在小流量工况下，在叶轮进口处靠近中间位置的叶顶间隙层区域存在回流，产生间隙泄漏涡，流体流动比较紊乱，在叶轮出口附近靠近叶顶间隙层处，且集中在叶片中部至尾缘区域，有大面积回流；在大流量工况下，在叶轮进口处流体流动比较稳定，可在叶轮出口处依然有较大的回流，且由于流量的增大，间隙层内的流速变大，还存在明显的局部高速区。那么双侧压差导致间隙中发生潜流，进而促使发生附加的潜流丧失，使得流动发生阻塞，造成明显的熵增，降低了叶轮的效力，带来不可忽视的能量损失。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出一种离心泵半开式叶轮，改善半开式叶轮内部流动结构，提高叶轮工作效率。具体技术方案如下：

一种离心泵半开式叶轮，其特征在于，其包括半开式叶轮和导流板，所述半开式叶轮和导流板一体成型，所述的半开式叶轮包括多个弯曲的叶片，所述的叶片包括叶片工作面和叶片背面，每个叶片的叶顶处附有导流板，所述的导流板呈近似月牙形，其外周轮廓由导流板起始曲端面、导流板尾曲端面和导流板第二曲端面围成，所述的导流板起始曲端面位于两个叶片之间且靠近其中一个叶片的叶片工作面，且导流板起始曲端面为曲率叶片工作面的曲率相等的圆弧面，且平行于叶片工作面，所述的导流板尾曲端面为和叶轮后盖板的圆周面曲率相等的圆弧面，所述导流板沿圆周方向的宽度随着流体流出叶轮的方向逐渐变宽，导流板尾曲端面处最宽。

进一步地，所述的导流板尾曲端面上端边和下端边均具有三角齿。

进一步地，所述的导流板第二曲端面与导流板尾曲端面的交接处位于靠近流道出口的中间位置。