專利名稱：用于高速離心泵的流動矢量控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種具有葉片的葉輪，該葉輪垂直于旋轉(zhuǎn)軸線運行，具有從葉片延伸至輪轂的特征。
背景技術(shù)：
高速離心泵包括多種結(jié)構(gòu)。一種結(jié)構(gòu)具有從葉輪的外周邊徑向向內(nèi)并且垂直于葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線延伸的多個直葉片。在這些泵中，葉片通常在徑向與輪轂或內(nèi)罩間隔開的某個位置處終止。在葉片徑向內(nèi)端和輪轂外周邊之間的位置可能會發(fā)生氣蝕。高速離心泵中的氣蝕是難以避免的，但是已經(jīng)通過修改入口外殼的幾何形狀或殼體來加以解決。另外，導(dǎo)流輪可以被設(shè)置在葉輪上游并用于引導(dǎo)泵流體流向葉輪葉片?？梢愿淖儗?dǎo)流輪的設(shè)計以解決氣蝕問題。另外，葉片的角部有時被倒圓處理。即使進行了所有上述嘗試，但是直葉輪葉片與在指定工作點流入葉輪的流動之間的相互作用仍然可以形成氣蝕。氣蝕是不希望有的，并且可能會導(dǎo)致蒸氣的形成和流動塌縮，還可能會對葉輪造成損壞。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于離心泵的葉輪包括徑向內(nèi)輪轂以及直線延伸并且沿垂直于葉輪旋轉(zhuǎn)軸線的方向延伸的多個葉片。葉片從徑向外端延伸至徑向內(nèi)端，并且界定出大致為截圓錐形的包絡(luò)線。流動控制特征被成形在葉片的徑向內(nèi)端和輪轂之間。流動控制特征具有弧形的上表面。


圖1示出了第一葉輪實施例。圖2示出了第一實施例的特征的正視圖。圖3是穿過圖2中實施例的一部分的截面圖。圖4示出了第二實施例。圖5示出了第二實施例中的細節(jié)。
具體實施例方式圖1示出的泵20具有通往導(dǎo)流輪M的流動入口 22。導(dǎo)流輪引導(dǎo)流體流向泵的葉輪沈。出口 23延伸在葉輪沈的下游。軸桿28驅(qū)動葉輪沈旋轉(zhuǎn)。葉片36具有向上斜伸至徑向內(nèi)端31的徑向外端33。正如在該截面中能夠看到的那樣，葉片36的軸向外表面界定出大致為截圓錐形的包絡(luò)線。防氣蝕或流動控制特征32 由葉片36的內(nèi)端31徑向向內(nèi)成形并且一直延伸至內(nèi)輪轂37。正如能夠看到的那樣，導(dǎo)流輪M上的葉片的外徑通?？梢孕∮谔卣?2的外徑。
如圖2中所示，葉片外表面30大致為圓錐形。另夕卜，葉片直接向著葉片沈和軸桿 28的中心旋轉(zhuǎn)軸線X垂直延伸。特征32從其徑向最外緣18伸出以在19處匯合到內(nèi)輪轂 37中。特征32在擴大部分40內(nèi)具有附加材料，擴大部分沿周向比葉片36的厚度t更厚。 因此，在特征32的一側(cè)(后緣)有附加材料，這就為整體的葉輪沈提供了附加剛性。特征32之間形成了間隔17。正如圖2中能夠看到的那樣，特征32的徑向外端44可以徑向延伸超出葉片36的徑向內(nèi)端31。圖1和圖2中的特征32可以徑向漸縮，其以使其在擴大部分40的徑向外部44比其在徑向內(nèi)部更薄。圖3示出了距離從匯合到曲線51內(nèi)的側(cè)面或者前緣50的曲率半徑r。在特征32 的頂部成形出曲線50/51有助于沿著該特征引導(dǎo)流動并形成了流動不太可能與葉輪表面脫離。如圖所示，曲線51的半徑為R。圖3中示出的半徑R比示出的截面圖更深入平面內(nèi)。 正如能夠看到的那樣，半徑R可以由于錐度而改變。在一個實施例中，半徑r相對于半徑R 而言非常小，目的是最大化半徑R并因此最大化對指定葉片厚度t的特征效力。在實施例中，半徑r與葉片厚度t的比值小于5。而且，t與R的比值通常小于1。正如從圖1中可以清楚看出的那樣，特征32具有大致直接直線伸入輪轂37內(nèi)的最上側(cè)面，并且使得多個特征32的多個最上側(cè)面可以界定出垂直于葉輪沈的旋轉(zhuǎn)軸線X 的平面。也就是說，盡管特征32如圖所示沿切向是弧形的，但是在別處它們并非弧形，而是改為大致沿徑向尺寸直線延伸。特征32用作障礙物以阻止從下游流動中的回流，并且進一步用于避免氣蝕。擴大部分40中附加材料的錐度在最接近旋轉(zhuǎn)軸線的位置最大，并且在旋轉(zhuǎn)軸線附近提供更大的厚度。圖4示出了另一個實施例中的泵120，具有由軸桿1 驅(qū)動的葉輪126，并且從入口 122接收流體。導(dǎo)流輪IM在本實施例中也可以使用。同樣地，葉片130向上斜伸至徑向內(nèi)端，并且隨后就是特征132的開始。正如能夠看到的那樣，特征132延伸至內(nèi)輪轂136。圖5示出了葉輪126。正如能夠看到的那樣，在本實施例中，附加材料140并不具有徑向錐度，并且通常沿其整個長度都是相同的厚度。另外，葉片130匯合到特征132內(nèi)， 特征132匯合到輪轂136內(nèi)。盡管葉輪如圖1中所示裝有導(dǎo)流輪，但是葉輪如圖5中所示沒有導(dǎo)流輪也可以使用?？梢允褂萌我鈹?shù)量的出口外殼。另外，所謂的“分流葉片”可以被用于該葉輪。盡管已經(jīng)公開了本發(fā)明的實施例，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該意識到可以在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)進行一些修改。為此，應(yīng)該研讀所附的權(quán)利要求來確定本發(fā)明的實質(zhì)保護范圍和內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種用于離心泵的葉輪，包括徑向內(nèi)輪轂，以及直線延伸并且沿垂直于葉輪旋轉(zhuǎn)軸線的方向延伸的多個葉片，所述葉片從徑向外端延伸至徑向內(nèi)端，并且在葉片的軸向外表面處界定出大致為截圓錐形的外包絡(luò)線，流動控制特征位于所述葉片的徑向內(nèi)端之間并延伸至所述輪轂，并且所述流動控制特征具有弧形的上表面。
2.如權(quán)利要求1所述的葉輪，其中所述葉片具有匯合到所述特征內(nèi)的大致圓錐形的上表面。
3.如權(quán)利要求1所述的葉輪，其中在所述葉片和所述特征的后緣上設(shè)有附加材料，以使后緣的附加材料增加每一個所述特征的厚度。
4.如權(quán)利要求3所述的葉輪，其中所述附加材料從所述輪轂徑向向外延伸至超出所述葉片徑向內(nèi)端的位置。
5.如權(quán)利要求3所述的葉輪，其中所述附加材料是厚度漸縮的，并且在靠近輪轂的位置比靠近徑向外部位置的位置更厚。
6.如權(quán)利要求3所述的葉輪，其中所述特征大致為均勻厚度。
7.如權(quán)利要求3所述的葉輪，其中在所述附加材料和下一個相鄰特征的前緣之間存在沿周邊分開的間隔。
8.如權(quán)利要求1所述的葉輪，其中所述多個特征的最上側(cè)面界定出垂直于所述葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線的平面。
9.如權(quán)利要求1所述的葉輪，其中導(dǎo)流輪被設(shè)置在所述葉輪上游。
10.如權(quán)利要求9所述的葉輪，其中所述導(dǎo)流輪內(nèi)的葉片外徑小于所述特征的外徑。
11.如權(quán)利要求1所述的葉輪，其中所述弧形的上表面至少具有以第一半徑成形的第一部分，所述第一半徑大于所述葉片的周向厚度。
12.如權(quán)利要求11所述的葉輪，其中所述弧形的上表面還包括從所述特征的側(cè)壁匯合到所述第一部分內(nèi)的第二部分，其中所述第二部分的曲率半徑小于所述第一曲率半徑。
13.一種用于離心泵的葉輪，包括徑向內(nèi)輪轂，以及直線延伸并且沿垂直于葉輪旋轉(zhuǎn)軸線的方向延伸的多個葉片，所述葉片從徑向外端延伸至徑向內(nèi)端，并且在葉片的軸向外表面處界定出大致為截圓錐形的外包絡(luò)線；流動控制特征，位于所述葉片的徑向內(nèi)端之間并延伸至所述輪轂，并且所述流動控制特征具有弧形的上表面，所述多個特征的最上側(cè)面界定出垂直于所述葉輪的旋轉(zhuǎn)軸線的平面；所述葉片具有匯合到所述特征內(nèi)的大致圓錐形的上表面；在所述葉片和所述特征的后緣上設(shè)有附加材料，以使后緣的附加材料增加每一個所述特征的厚度；在所述附加材料和下一個相鄰特征的前緣之間存在沿周邊分開的間隔；并且所述弧形的上表面至少具有以第一半徑成形的第一部分，所述第一半徑大于所述葉片的周向厚度，并且所述弧形的上表面還包括從所述特征的側(cè)壁匯合到所述第一部分內(nèi)的第二部分，其中所述第二部分的曲率半徑小于所述第一曲率半徑。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于高速離心泵的流動矢量控制。一種用于離心泵的葉輪包括徑向內(nèi)輪轂以及直線延伸并且沿垂直于葉輪旋轉(zhuǎn)軸線的方向延伸的多個葉片。葉片從徑向外端延伸至徑向內(nèi)端，并且界定出大致為截圓錐形的包絡(luò)線。流動控制特征被成形在葉片的徑向內(nèi)端和輪轂之間。流動控制特征具有弧形的上表面。
文檔編號F04D29/22GK102465912SQ20111036101
公開日2012年5月23日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者E. 塞德爾科 J., R. 維特 S. 申請人:勝達因公司