[发明专利]一种带有沟槽式副叶片的离心泵叶轮

说明书

本发明受鱼鳞及鲨鱼的盾状鳞片启发，经实验测得，鲨鱼的盾状鳞片相比于光滑的表面，有更加良好的减阻效应。通过模仿鲨鱼的盾状鳞片，本发明提供了一种具有沟槽式副叶片的离心泵叶轮：在前盖板和后盖板上的非叶片接触区域上，通过布置沟槽，使两个相邻沟槽之间的凸起部分形成副叶片。副叶片位于前后盖板上的非叶片接触区域上，与传统副叶片相比，几乎不占用空间。本发明结构简单，通过类似于鲨鱼盾状鳞片的副叶片设计，从而有效地降低流动损失，改善叶轮前后盖板上非叶片接触区域的流动形态。同时明显抑制了旋涡的产生及发展，降低了由于流动分离产生的能量损失，进而整体提高叶片的工作效率，改善离心式水泵的水力性能。

技术领域

本发明涉及一种有沟槽式副叶片的离心泵叶轮，属于叶轮技术领域。

背景技术

离心式水泵叶轮呈扩散型，内部流场十分复杂，经常伴随流动分离、旋涡和二次流等流动现象。这些现象直接影响离心泵内部流场分布，同时产生的旋涡也可能堵塞流道，导致离心泵效率降低。

副叶片作为一种补充的叶片结构形式，能够有效地改善局部的流场形态，消减旋涡发生的可能性。目前，副叶片在叶轮中已经应用非常多，例如专利申请号CN201410636407.3《一种带吸力面副叶片的混流叶轮》通过加副叶片减小叶轮内速度梯度，改善流场分布降低损失。专利申请号CN201821370429.X《带副叶片的离心泵叶轮》通过副叶片消除轴向力等。

发明内容

本发明受鱼鳞及鲨鱼的盾状鳞片启发，经实验测得，鲨鱼的盾状鳞片相比于光滑的表面，有更加良好的减阻效应。通过模仿鲨鱼的盾状鳞片，本发明提供了一种具有沟槽式副叶片的离心泵叶轮：在前盖板和后盖板上的非叶片接触区域上，通过布置沟槽，使两个相邻沟槽之间的凸起部分形成副叶片。从而改善流道内的流场分布。减少流动分离、旋涡和二次流出现的可能性，并减少水力损失，提高叶轮的过流效率和运行的平稳性。

本发明的技术方案是：

在前盖板和后盖板上的非叶片接触区域，通过布置沟槽，使两个相邻沟槽之间的凸起部分形成副叶片。所开沟槽形状与叶片工作面型线保持一致，沟槽数量依据叶片数确定：

当叶片数量1≤Z3时，布置沟槽数为9；

当叶片数量3≤Z6时，布置沟槽数为8；

当叶片数量6≤Z时，布置沟槽数为7。

沟槽形状符合叶片流道内的流动规律。

所开沟槽的长度与所处的流道长度有关，起始于直径是叶轮直径1/3的基圆，终止于叶片出口边。

沟槽宽度为叶片厚度的1/3。沟槽在每两个叶片之间均匀分布。

所开沟槽的深度为前盖板或后盖板厚度的1/6～1/3：

当30≤n_s80时，所开沟槽深度为1/3；

当80≤n_s150时，所开沟槽深度为1/4；

当150≤n_s200时，所开沟槽深度为1/5；

当200≤n_s300时，所开沟槽深度为1/6；其中n_s为比转速。

本发明与现有技术相比较，具有以下明显实质性提升：

本发明受鲨鱼的盾状鳞片有良好的减阻效应，通过模仿鲨鱼的盾状鳞片，在前盖板和后盖板上的非叶片接触区域上，通过布置沟槽，使两个相邻沟槽之间的凸起部分形成副叶片。具有良好的减阻效应，且能够改善叶轮前后盖板上非叶片接触区域的流态分布。相较于传统的副叶片，几乎不占用空间。同时明显抑制了旋涡的产生及发展，降低了由于流动分离产生的能量损失。进而整体提高叶片的工作效率，改善离心式水泵的水力性能。

附图说明