一種無葉頂泄漏渦的軸流泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種無葉頂泄漏渦的軸流泵，軸流泵葉輪套上圓筒，圓筒內徑和葉片外徑相同，葉片通過葉頂區(qū)域的普通平鍵來帶動圓筒旋轉，并通過緊定螺釘來固定普通平鍵，轉輪室分為前轉輪室和后轉輪室，以便能夠安裝圓筒，圓筒和轉輪室內壁面采用間隙配合，葉片帶動圓筒旋轉，避免了葉頂間隙的存在，有效地消除了葉頂泄漏渦的形成，提高軸流泵葉輪運行穩(wěn)定性和水力效率。
【專利說明】一種無葉頂泄漏渦的軸流泵
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于消除軸流泵葉頂泄漏流和泄漏渦的葉片，屬于流體機械產品【技術領域】。
【背景技術】
[0002]軸流泵因其流量大、揚程低、結構簡單、使用方便等特點，在農田排灌、防洪排澇、城市給排水、跨流域調水工程等方面得到了廣泛應用，因此提高軸流泵的效率和運行穩(wěn)定性具有重要的現(xiàn)實意義。在傳統(tǒng)軸流泵葉輪中，由于軸流式葉輪的結構特征，葉片葉頂與轉輪室之間不可避免存在一定的間隙，葉片工作面與吸力面之間的壓差作用會致使一部分流體介質越過葉頂間隙，形成泄漏流動。泄漏流與主流發(fā)生卷吸而形成葉頂泄漏渦，泄漏渦在向下游發(fā)展的過程中漩渦強度和尺度逐漸增大，堵塞主流，尤其在小流量工況，易誘導軸流泵進入旋轉失速不穩(wěn)定工況，因此，軸流泵葉頂泄漏渦對流場結構、能量傳輸、負荷能力及損失有著重要影響。泄漏流造成的損失與泄漏流量有關，泄漏流量越多，泄漏流造成的損失越大。因此要解決這一問題必須要改變葉片葉頂和轉輪室的配合關系，使得葉片葉頂和轉輪室之間不存在可供流體介質泄露的間隙。
[0003]經檢索，已授權的專利“一種用于粒子圖像測速的軸流泵及其粒子圖像測速的方法(申請?zhí)?201210103048.6)”，其設計出軸流泵葉片葉頂和轉輪室之間存在0.5mm的徑向間隙，并不能避免葉頂處的泄漏流動；已公開的專利“一種減弱軸流泵葉頂泄漏流和泄漏渦的葉片結構(申請?zhí)?201310412030.9)”，其通過將軸流泵葉頂加工成鋸齒形的結構來減少泄漏量，但是將葉片葉頂加工成鋸齒狀具有一定的難度，并且這并不能從根本上消除泄漏流，隨著葉片在水中長期運行，鋸齒狀的葉頂會逐漸被磨損從而失去減少泄漏流的作用。由此可見，目前軸流泵葉輪的結構并不能從根本上解決葉片葉頂泄漏流和泄漏渦。
【發(fā)明內容】
[0004]為了解決軸流泵葉頂泄漏流和泄漏渦發(fā)生的問題，本發(fā)明目的在于提供一種新型的軸流泵葉輪。
[0005]本發(fā)明為解決其技術問題所采用的技術方案是:一種無葉頂泄漏渦的軸流泵，包括轉輪室，葉輪輪轂，葉輪葉片，圓筒和軸，所述葉輪葉片固定在所述軸上，所述葉輪葉片位于所述轉輪室內，所述葉輪葉片的葉頂上設有鍵槽，所述圓筒通過鍵固定安裝在所述葉輪葉片的葉頂上，所述圓筒的內徑和所述葉輪葉片的外徑相同，所述轉輪室內壁面上設有凹腔，所述圓筒位于所述轉輪室內壁面的凹腔里，所述圓筒與所述轉輪室內壁面的凹腔壁構成間隙配合。
[0006]上述方案中，所述轉輪室包括前轉輪室和后轉輪室，所述前轉輪室和后轉輪室通過螺栓固定連接。
[0007]上述方案中，所述鍵通過緊定螺釘固定在所述葉輪葉片的葉頂上。
[0008]進一步地，所述圓筒的長度h和所述葉輪葉片葉頂在圓周展開圖上的高度hi相等，所述圓筒的厚度S為5mm。
[0009]進一步地，所述鍵槽的幾何中心位于所述葉輪葉片所在的輪轂圓弧中心上。
[0010]進一步地,所述鍵槽的傾斜角度α與葉輪葉片的葉頂安放角β相等。
[0011]上述方案中，還包括導葉，所述導葉通過軸承安裝在所述軸上。
[0012]本發(fā)明的有益效果是，通過固定在葉片頂部的圓筒來消除葉頂間隙，從根本上避免了葉頂泄露流和泄露渦，提高泵的揚程和水力效率，并改善軸流泵的水力穩(wěn)定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是軸流泵葉輪和導葉的示意圖。
[0014]圖2是葉頂圓周展開圖。
[0015]圖3是軸流泵葉輪葉頂和圓筒在鍵槽區(qū)域的剖面圖。
[0016]圖4是圖1中葉輪的A-A的剖面圖。
[0017]圖中，I是前轉輪室，2是葉輪輪轂，3是葉輪葉片，4是圓筒，5是輪轂圓弧中心，6是葉頂，7是后轉輪室，8是導葉，9是軸承，10是軸，11是葉頂端面的鍵槽，12是圓筒上的鍵槽，13平鍵，14緊定螺釘。
[0018]圖中，dl表示葉輪葉片的外徑，d2表示圓筒的內徑，h表示圓筒的長度，s表示圓筒的厚度，b表示葉頂上鍵槽的寬度，L表示葉頂上鍵槽的長度，tl葉頂上鍵槽的深度，t2表示葉頂上螺釘孔的深度，d表示螺釘孔的直徑，。表示鍵槽的傾斜角度，h表示圓筒的高度，hi表示葉頂圓周展開圖上葉頂?shù)母叨?，h2表示鍵槽中心和葉頂出口邊在旋轉軸方向上的距離，h3表示輪轂圓弧中心和葉頂出口邊在旋轉軸方向上的距離，β為葉頂安防角。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，包括了軸流泵的前轉輪室1，葉輪輪轂2，葉輪葉片3，圓筒4，后轉輪室7，導葉8，軸承9以及軸10。將4圓筒套在軸流泵葉輪上，圓筒內徑和葉輪外徑相同，這樣可以確保葉輪葉頂和圓筒內壁面之間沒有間隙存在，并且兩者通過平鍵13來固定和傳動，平鍵13會隨著葉輪旋轉而產生一定的離心力，所以需要通過緊定螺釘14來將平鍵13固定在葉輪葉片上；因為圓筒4和葉輪葉片13固定在了一起，所以為了為了能讓帶圓筒的葉輪葉片13安裝在轉輪室內，需要將轉輪室分為前轉輪室1，后后轉輪室7，并在轉輪室內壁面上預留出圓筒4所需要的空間。隨著葉輪葉片3帶動圓筒4旋轉，葉頂和圓筒之間沒有間隙的存在，而圓筒和轉輪室內壁面通過間隙配合來形成動密封，因為沒有葉頂間隙的存在，軸流泵葉輪葉片流道間的液體就無法從葉片壓力面泄漏到吸力面，葉頂間隙的存在也是葉頂泄漏渦存在的必要條件，沒有葉頂間隙的存在，從根本上避免了葉頂泄露流和泄露渦，并且圓筒內壁面會隨葉片同樣旋轉，這就會避免傳統(tǒng)軸流泵轉輪室內靜止壁面對流動液體的阻礙作用，提高了水力效率和運行穩(wěn)定性。
[0020]本發(fā)明中的軸10帶動葉輪葉片3旋轉，葉輪葉片3旋轉會通過平鍵13來帶動圓筒4 一起旋轉，為了確保圓筒4和葉頂6之間沒有間隙存在，所以葉輪葉片外徑dl=圓筒內徑d2，而平鍵13則通過緊定螺釘14來固定在葉頂6上，圓筒的長度h和葉片葉頂在圓周展開圖上的高度hi相等，圓筒的厚度s通常為5mm，液體進入前轉輪室I后會受到旋轉葉輪葉片3對液體產生的作用力，使液體具有一定的旋轉運動和軸向運動,而導葉8則是消除液體的旋轉運動，并把旋轉運動的動能轉變?yōu)閴耗?。圖2葉頂6圓周展開圖，其中葉頂端面鍵槽11的幾何中心位置和輪轂圓弧中心5處于同一高度，即h2=h3，葉頂端面的鍵槽11的傾斜角度為α，要保證鍵槽位于葉頂6的中間區(qū)域，通常通常α=葉頂安放角β。葉頂端面的鍵槽11上的鍵槽寬度b和長度L以及深度tl，根據(jù)GB/T 1095-2003來決定；葉頂上螺釘孔的深度t2=l.5-2tl，螺釘孔的直徑d〈b，緊定螺釘則根據(jù)葉頂上螺釘孔的深度t2和直徑d在GB/T 75-1985標準下選擇合適的緊定螺釘。
【權利要求】
1.一種無葉頂泄漏渦的軸流泵，其特征在于，包括轉輪室，葉輪輪轂(2)，葉輪葉片(3)，圓筒(4)和軸(10)，所述葉輪葉片(3)固定在所述軸(10)上，所述葉輪葉片(3)位于所述轉輪室內，所述葉輪葉片(3)的葉頂上設有鍵槽(11)，所述圓筒(4)通過鍵(13)固定安裝在所述葉輪葉片(3)的葉頂上，所述圓筒(4)的內徑和所述葉輪葉片(3)的外徑相同，所述轉輪室內壁面上設有凹腔，所述圓筒(4)位于所述轉輪室內壁面的凹腔里，所述圓筒(4)與所述轉輪室內壁面的凹腔壁構成間隙配合。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種無葉頂泄漏渦的軸流泵，其特征在于，所述轉輪室包括前轉輪室(I)和后轉輪室(7 )，所述前轉輪室(I)和后轉輪室(7 )通過螺栓固定連接。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種無葉頂泄漏渦的軸流泵，其特征在于，所述鍵(13)通過緊定螺釘(14)固定在所述葉輪葉片(3)的葉頂上。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的一種無葉頂泄漏渦的軸流泵，其特征在于，所述圓筒(4)的長度h和所述葉輪葉片(3)葉頂在圓周展開圖上的高度hi相等，所述圓筒(4)的厚度s為 Smnin
5.根據(jù)權利要求1或2所述的一種無葉頂泄漏渦的軸流泵，其特征在于，所述鍵槽(11)的幾何中心位于所述葉輪葉片所在的輪轂圓弧中心(5)上。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種無葉頂泄漏渦的軸流泵，其特征在于，所述鍵槽(11)的傾斜角度α與葉輪葉片的葉頂安放角β相等。
7.根據(jù)權利要求1或2所述的一種無葉頂泄漏渦的軸流泵，其特征在于，還包括導葉(8 )，所述導葉(8 )通過軸承(9 )安裝在所述軸(10 )上。
【文檔編號】F04D29/52GK104154043SQ201410385906
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權日:2014年8月7日
【發(fā)明者】張德勝, 邢津, 施衛(wèi)東, 郎濤, 陳刻強, 程成 申請人:江蘇大學