一種降低流體誘導(dǎo)振動(dòng)的單葉片泵葉輪的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械領(lǐng)域，具體涉及一種降低流體誘導(dǎo)振動(dòng)的單葉片泵葉輪。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，單葉片泵具有非常好的無(wú)堵塞性的特點(diǎn)，在性能上具有高效區(qū)寬、揚(yáng)程曲線 平緩等特點(diǎn)，由于其較大的過(guò)流能力而被廣泛應(yīng)用于輸送含有大顆粒固體物質(zhì)或易纏繞長(zhǎng) 纖維等雜物的液體。然而由于這種單葉片泵葉輪的特殊設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使得流道不對(duì)稱，當(dāng)單 葉片泵運(yùn)行時(shí)，由于葉輪與蝸殼相互影響產(chǎn)生的動(dòng)靜干涉作用會(huì)使泵內(nèi)流體產(chǎn)生很強(qiáng)的非 定常壓力脈動(dòng)效應(yīng)，導(dǎo)致很大的徑向力，進(jìn)而對(duì)泵的運(yùn)行產(chǎn)生不利影響，甚至導(dǎo)致斷軸等危 害。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)主要為降低單葉片泵葉輪的質(zhì)量不平衡，利用三維建模軟件PROE對(duì)葉 片進(jìn)行實(shí)體建模，在軟件中找到重心位置，在重心位置的對(duì)面位置進(jìn)行輪轂加厚或葉片加 厚。利用這種預(yù)先加重的方法，可預(yù)估加重的質(zhì)量，并將數(shù)據(jù)反饋到葉輪模具上，使葉輪初 步達(dá)到質(zhì)量平衡。
[0004] 雖然在結(jié)構(gòu)上對(duì)單葉片泵葉輪進(jìn)行了動(dòng)平衡處理，使得葉輪的重心居中，然而，這 種方法并不能減弱單葉片泵特殊流道引起的水力不平衡力對(duì)泵振動(dòng)的影響，使泵的運(yùn)行可 靠性降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于提出一種降低流體誘導(dǎo)振動(dòng)的單葉片泵葉輪，旨在實(shí)現(xiàn)單葉片 泵在不降低運(yùn)行效率的前提下，減小其運(yùn)行過(guò)程中受到的流體激振力和誘導(dǎo)振動(dòng)，提高運(yùn) 行可靠性。
[0006] 本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)上述目的，采用的技術(shù)方案為：一種降低流體誘導(dǎo)振動(dòng)的單葉片 泵葉輪，包括主葉片、后蓋板、背葉片，所述主葉片位于所述后蓋板正面，所述背葉片位于所 述后蓋板背部，所述背葉片進(jìn)口邊和所述主葉片進(jìn)口邊形成相對(duì)夾角。所述背葉片進(jìn)口邊 和所述主葉片進(jìn)口邊以軸心為頂點(diǎn)形成相對(duì)夾角。流體進(jìn)入葉輪后，主葉片受到一個(gè)徑向 力作用，由于主葉片與背葉片安裝有相對(duì)夾角，流體通過(guò)主葉片出口部分流入背葉片，背葉 片會(huì)受到一個(gè)與主葉片相反的徑向力，平衡了一部分徑向力，減小了其運(yùn)行過(guò)程中受到的 流體激振力和誘導(dǎo)振動(dòng)。
[0007] 進(jìn)一步的，所述背葉片和所述主葉片是一體鑄造的。
[0008] 進(jìn)一步的，所述背葉片為所述主葉片等比縮小后的0. 4-0. 9倍。
[0009] 進(jìn)一步的，所述背葉片進(jìn)口邊和所述主葉片進(jìn)口邊的相對(duì)夾角為45-135度。
[0010] 進(jìn)一步的，所述背葉片為所述主葉片等比縮小后的〇. 8倍。
[0011] 進(jìn)一步的，所述背葉片進(jìn)口邊和所述主葉片進(jìn)口邊的相對(duì)夾角為90度。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：通過(guò)數(shù)值模擬能快速地設(shè)計(jì)最優(yōu)的背葉片，采用背葉片的 單葉片葉輪受到的水力激振力和誘導(dǎo)振動(dòng)較小，泵的運(yùn)行穩(wěn)定性提高。本發(fā)明通過(guò)軸帶動(dòng) 轉(zhuǎn)動(dòng)，增加與主葉片有相對(duì)位置等比縮小的背葉片，主葉片與背葉片受到相反的徑向力，平 衡了一部分徑向力，實(shí)現(xiàn)單葉片泵在不降低運(yùn)行效率的前提下，減小其運(yùn)行過(guò)程中受到的 流體激振力和誘導(dǎo)振動(dòng)，提高運(yùn)行可靠性。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1是單葉片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014] 圖2是背葉片和主葉片相對(duì)夾角示意圖。
[0015] 圖3是流固親合計(jì)算方法流程示意圖。
[0016] 圖中1.前蓋板2.后蓋板3.主葉片4.背葉片5.相對(duì)夾角。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0018] -種降低流體誘導(dǎo)振動(dòng)的單葉片泵葉輪，包括主葉片2、背葉片4,所述主葉片2有 前蓋板1和后蓋板3,所述背葉片4位于所述后蓋板3背部，所述背葉片4和所述主葉片2 是一體鑄造的，所述背葉片4和所述主葉片2形狀相同，所述背葉片4為所述主葉片2的 〇. 8倍，所述背葉片4進(jìn)口邊和所述主葉片2進(jìn)口邊的相對(duì)夾角5為90度。
[0019] 采用流固耦合計(jì)算方法對(duì)單葉片泵進(jìn)行由水力激振產(chǎn)生的徑向力計(jì)算，在三維軟 件Creo中對(duì)背葉片建模，背葉片的設(shè)計(jì)形狀與主葉片一致，大小是等比例縮放且具有一定 的相對(duì)夾角。利用數(shù)值模擬方法，并對(duì)比例和夾角兩個(gè)參數(shù)進(jìn)行了多種組合方案設(shè)計(jì)，并對(duì) 單葉片泵進(jìn)行流固耦合計(jì)算，對(duì)比不同方案的單葉片泵受到的徑向力大小，從而可得到單 葉片泵受到最小徑向力時(shí)的背葉片的最優(yōu)大小，為主葉片的〇. 8倍，最優(yōu)相對(duì)夾角（5)為90 度。所設(shè)計(jì)出來(lái)的有背葉片的單葉片泵具有較小的徑向力，其運(yùn)行可靠性得到提高。對(duì)表1 的模型泵用ansys cfx軟件進(jìn)行流固耦合計(jì)算，得到?jīng)]有背葉片的葉輪受到的平均徑向力 為1300N，背葉片為為主葉片的0. 8倍，相對(duì)夾角（5)為90度時(shí)，通過(guò)帶背葉片的葉輪受到 的平均徑向力為1125N，減小了 175N，效果顯著。
[0020] 表1模型泵的主要參數(shù)
[0021]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種降低流體誘導(dǎo)振動(dòng)的單葉片泵葉輪，其特征在于：包括主葉片（2)、后蓋板（3)、 背葉片（4)，所述主葉片（2)位于所述后蓋板（3)正面，所述背葉片（4)位于所述后蓋板（3) 背部，所述背葉片（4)進(jìn)口邊和所述主葉片（2)進(jìn)口邊形成相對(duì)夾角（5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低流體誘導(dǎo)振動(dòng)的單葉片泵葉輪，其特征在于：所述 背葉片（4)和所述主葉片（2)是一體鑄造的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低流體誘導(dǎo)振動(dòng)的單葉片泵葉輪，其特征在于：所述 背葉片（4)為所述主葉片（2)等比縮小后的0.4-0. 9倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低流體誘導(dǎo)振動(dòng)的單葉片泵葉輪，其特征在于：所述 背葉片（4)進(jìn)口邊和所述主葉片（2)進(jìn)口邊的相對(duì)夾角（5)為45-135度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低流體誘導(dǎo)振動(dòng)的單葉片泵葉輪，其特征在于：所述 背葉片（4)為所述主葉片（2)等比縮小后的0.8倍。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種降低流體誘導(dǎo)振動(dòng)的單葉片泵葉輪，其特征在于：所述 背葉片⑷進(jìn)口邊和所述主葉片⑵進(jìn)口邊的相對(duì)夾角（5)為90度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低流體誘導(dǎo)振動(dòng)的單葉片泵葉輪，主要由前蓋板、主葉片、后蓋板和背葉片組成，背葉片與主葉片的數(shù)量相等。背葉片的設(shè)計(jì)形狀與主葉片一致，大小是等比例縮放，且具有一定的相對(duì)位置。為了減小單葉片泵在運(yùn)行中時(shí)受到的水力激振力，在三維軟件Creo中對(duì)背葉片建模，并對(duì)單葉片泵進(jìn)行流固耦合計(jì)算。利用數(shù)值模擬方法，對(duì)比不同方案的背葉片，可得到單葉片泵受到最小徑向力時(shí)的背葉片的最優(yōu)大小和相對(duì)位置。從而實(shí)現(xiàn)單葉片泵在不降低運(yùn)行效率的前提下，減小流體誘導(dǎo)振動(dòng)，能提高運(yùn)行可靠性。
【IPC分類】F04D29-18
【公開號(hào)】CN104632695
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510012135
【發(fā)明人】裴吉, 王文杰, 袁壽其, 袁建平, 駱寅
【申請(qǐng)人】江蘇大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年1月9日