一种具有径向力平衡盘的单流道泵叶轮的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种径向力自平衡的无堵塞栗叶轮，特别适用于输送含有长纤维和固体颗粒的物料，属于流体机械技术领域。
【背景技术】
[0002]当栗抽送含有任意形状悬浮固体物及纤维状物质时，常出现堵塞现象，导致出流量减小、振动加剧、甚至导致电机烧毁，因此目前市场上开发出了多种无堵塞栗叶轮，主要有半开式叶轮、螺旋离心式叶轮、流道式叶轮等。半开式叶轮效率较低、轴向力大;螺旋式叶轮制造困难、次品率高;流道式叶轮抗缠绕、无堵塞性能最佳，栗效率较高，功率曲线平坦，耐磨性能也比较好，应用广泛。流道式叶轮主要有单流道和双流道式，减少叶轮叶片数可有效增大叶轮流道过流断面面积，叶片数越少其通过能力越强，因此单流道栗叶轮具有极佳的抗缠绕、防堵塞能力，同时单流道栗高效区宽、扬程曲线较陡、无损性能好具有广阔的应用前景。但是由于单流道栗的非对称结构，其质量难以平衡，同时叶轮在运行时其压力圆周分布不对称，存在较大水力不平衡。这导致单流道栗残余径向力较大，运行稳定性得不到保障，影响了栗的使用寿命。目前生产厂家主要采取在单流道栗叶轮盖板配重、切削的办法来平衡。为了达到较高精度的平衡，往往需要经过多次平衡测试及切削加工。该方法生产效率较低，生产成本高，不适合批量生产，限制了单流道栗的推广应用。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本专利发明了一种具有径向力平衡盘的单流道栗叶轮，目的在于提供一种适合批量生产的单流道栗叶轮，以满足市政、环保、污水处理、食品、纺织、化工等行业对栗抗缠绕、无堵塞、运行可靠的要求。
[0004]本发明采用的技术方案:本发明的径向力平衡盘是一个偏心圆盘，叶轮采用一枚大包角高扭曲叶片，包角为320°?420°之间，包络形成一个单一流道，叶片由进口部分内凹逐渐过渡到出口部外凸，流道过流断面为椭圆形，增大了叶轮流道过流断面面积，减小输送颗粒、纤维等缠绕、钩挂、堵塞的可能性。叶轮后盖板处装有一个圆盘，圆盘随叶轮同步旋转，圆盘外径小于叶轮外径，圆盘的重心偏离其几何中心，圆盘中心开有一个椭圆孔，重心与椭圆孔长轴在同一直线上。叶轮旋转时带动圆盘同步旋转，圆盘由于质量偏心产生离心力，由圆盘的离心力平衡栗运行时叶轮产生的径向力。由数值模拟及测试确定未安装圆盘的单流道栗的径向力，安装时通过调整圆盘重心的径向位置改变离心力的大小，调整圆盘圆周位置使离心力方向与径向力方向相反，同一尺寸的圆盘可平衡不同的径向力，能够适应不同规格的单流道叶轮。
[0005]本发明具有的有益效果是:单流道叶轮采用大包角高扭曲叶片形成的一个具有椭圆断面的流道，显著提高了叶轮的通过能力，真正达到了栗运行的无堵塞要求;在叶轮后盖板安装偏心圆盘，平衡了栗运行时产生的径向力，提高了栗的运行稳定性及可靠性，偏心圆盘重心可方便调整，一种规格的圆盘可应用于不同系列的单流道栗叶轮，降低了加工工艺要求，适合批量生产，降低了生产成本。
【附图说明】
[0006]图1是本发明的结构图，(a)为单流道栗叶轮的剖视图，(b)为单流道栗叶轮的俯视图。
[0007]图2是单流道栗叶轮三维图。
[0008]图3是单流道栗叶轮叶片三维图。
[0009]图4是偏心圆盘三维图。
[0010]图1中，1.前盖板，2.叶片，3.后盖板，4.偏心圆盘，r为偏心圆盘重心偏心半径，D为偏心圆盘外径，D2为叶轮外径，R1为轮毂外径，a为椭圆短轴，b为椭圆长轴，其中(D2-D)Xb-2Ri)0
[0011]图3中丄叶片进口，2.叶片出口。
【具体实施方式】
[0012]下面结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。
[0013]图1中，径向力平衡盘是一个偏心圆盘，偏心圆盘(2)与叶轮(I)通过螺钉连接，叶轮旋转时带动圆盘同步旋转，偏心圆盘的重心径向位置可在(r-(b/2-fo)，r+ (b/2-Ri))范围内调整，因此同一圆盘的离心力可在(πιω 2Er-(Iv^-R1)Lmco YrMbA-R1)])范围内变动，通过数值模拟及测试确定单流道栗的径向力F，根据径向力F的大小，确定偏心圆盘的尺寸，以满足πιω 2Er-(Iv^-R1) KFao^r+aA-Ri)]。安装时通过调整偏心圆盘重心的圆周位置改变离心力的方向，使离心力方向与径向力方向相反，以达到平衡叶轮径向力的效果。由于径向力大小可调整，同一尺寸偏心圆盘可适合不同单流道栗叶轮，适合批量生产。
[0014]其中:m为叶轮的质量，ω为叶轮的角速度，单位为弧度/秒，r为偏心圆盘重心偏心半径，D为偏心圆盘外径，D2为叶轮外径，R1为轮毂外径，b为椭圆长轴，其中(D2-D)XbIR1)。
[0015]图3中，叶片由进口(I)内凸逐渐过渡到叶片出口外凸(2)，包络形成一个单一流道，流道各过流断面为椭圆形，确保叶轮具有很强的通过能力，为保证叶轮做功能力，叶片进口( I)到叶片出口(2)的包角为320°?420。ο
【主权项】
1.一种具有径向力平衡盘的单流道栗叶轮，由前盖板、叶片、后盖板、偏心圆盘组成，该叶轮为闭式叶轮，其径向力平衡盘是一个偏心圆盘;偏心圆盘与叶轮通过螺钉连接，叶轮旋转时带动偏心圆盘同步旋转;其特征在于:叶轮由一枚大包角高扭曲叶片形成一个流道，叶轮包角为320°?420°之间，叶片由进口部分叶片内凹逐渐过渡到出口部外凸，流道各过流断面为椭圆形。2.如权利要求1所述的一种具有径向力平衡盘的单流道栗叶轮，其特征在于:单流道栗的偏心圆盘设置于叶轮后盖板后方，偏心圆盘外径小于叶轮外径，偏心圆盘的重心偏离其几何中心，偏心圆盘中心开有一个椭圆孔，重心与椭圆孔长轴在同一直线上，安装时偏心圆盘重心的径向、周向位置均可调整;通过调整偏心圆盘重心径向位置改变离心力的大小，通过调整圆周位置改变离心力方向。3.如权利要求2所述的一种具有径向力偏心平衡盘的单流道栗叶轮，其特征在于:偏心圆盘的重心径向位置可在r-(b/2-Ri)?r+(b/2-Ri)范围内调整，因此同一圆盘的离心力可在πιω 2Cr-(Iv^-R1)]?πιω =^+(13/2-?)]范围内变动，通过数值模拟及测试确定单流道栗的径向力F，根据径向力F的大小，确定偏心圆盘的尺寸，以满足m ω 2[r-(b/2-Ri) ] <F<m ω2[Γ+ (b/2-Ri)];其中:m为叶轮的质量，ω为叶轮的角速度，r为偏心圆盘重心偏心半径，D为偏心圆盘外径，D2为叶轮外径，Ri为轮毂外径，b为椭圆长轴。
【专利摘要】本发明公开了一种具有径向力平衡盘的单流道泵叶轮，该叶轮为闭式叶轮，由一枚大包角高扭曲叶片形成一个流道，流道过流断面为椭圆形，并且叶轮后盖板处装有一个偏心圆盘，通过偏心圆盘产生的离心力平衡叶轮运行时产生的径向力。偏心圆盘重心可方便调整，安装时通过调整圆盘重心的位置，一种规格的圆盘可应用于不同系列的单流道泵叶轮。其主要特点是无堵塞、抗缠绕能力强，适用于输送含有长纤维和固体颗粒或对无损性较高的物料；径向力基本平衡，提高了泵的运行稳定性及可靠性；降低了加工工艺要求，适合批量生产，降低了生产成本。
【IPC分类】F04D29/66, F04D7/04, F04D29/22, F04D29/24
【公开号】CN105570185
【申请号】CN201610047592
【发明人】谭林伟, 施卫东, 张德胜, 张启华, 黄 俊, 赵睿杰
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年1月25日