一种高抗空化及具有射流叶片的离心叶轮的制作方法

本发明属于水泵，具体涉及一种高抗空化及具有射流叶片的离心叶轮。

背景技术：

1、离心叶轮工作过程中，当叶轮进口压力降低至当地气化压力附近时，叶轮进口附近区域会发生空化现象，随着叶轮进口压力继续降低，离心叶轮空化现象会逐渐加剧，从而导致叶轮扬程和效率等逐渐下降。随着空化现象的进一步发展，离心叶轮流道被空泡堵塞，引起流体断流，这时离心叶轮已经不能正常工作，而且会伴随振动和噪音的产生，严重的空化现象会造成叶片断裂或者叶轮前后盖板被击穿，造成严重事故。

2、离心叶轮内的液体流动形态是旋转坐标系下三维流道中的复合流动，流动规律复杂多变，影响因素多。在实际设计中受叶片数量有限的影响，导致在逆压力梯度作用下，叶片出口附近的叶片吸力面的边界层容易出现分离，产生脱流现象，形成回流，在流道中会产生大量的旋涡。同时在边界层内，由于液体质点受力的不平衡，流道内不同区域流体之间能量、压力分布不均匀，从而产生从叶轮后盖板到前盖板、压力面到吸力面的二次流，在叶轮出口前盖板区域以及叶片吸力面形成低能流体聚集区域，从而形成射流-尾迹结构。

3、离心叶轮的射流-尾迹结构严重影响叶轮流动的顺畅性，导致离心叶轮的扬程和效率下降。并且离心叶轮出口和压水室连接，射流-尾迹结构会使叶轮出口流体拥有较强的环量，与压水室产生较大摩擦损失，产生热量，导致流体输送不稳定，从而降低了泵的运行效率。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高抗空化及具有射流叶片的离心叶轮，目的在于解决现有叶轮空化现象严重，降低泵运行效率的问题。

2、为此，本发明采用如下技术方案：

3、一种高抗空化及具有射流叶片的离心叶轮，离心叶片靠近离心叶轮进口边的头部区域处设有粗糙带，粗糙带位于离心叶片压力面和离心叶片吸力面上；离心叶片压力面上的粗糙带呈凸棱状，离心叶片吸力面上的粗糙带呈凹槽状，所述凸棱和凹槽均包括间隔布设的多道，且凸棱和凹槽均沿离心叶片的竖直方向布设；

4、还包括射流叶片，射流叶片呈螺旋形直叶片且长度小于离心叶片的三分之二，射流叶片的数量与离心叶片一一对应；射流叶片贴近离心叶片吸力面布设，且射流叶片和离心叶片螺旋弯曲方向相同；射流叶片的进口边靠近离心叶片吸力面并随径向半径增加与吸力面的距离逐渐减小，射流叶片的出口边和离心叶轮叶片出口边在离心叶轮出口边的同一半径处。

5、进一步地，所述凹槽的横断面呈半圆形，凸棱的横断面也呈半圆形，凹槽和凸棱的位置一一正对。

6、进一步地，所述凹槽和凸棱的半径相等，且半径小于离心叶片进口边厚度1/2。

7、进一步地，所述凹槽和凸棱分别包括3～5道。

8、进一步地，所述离心叶片进口边进行倒圆角处理。

9、本发明的有益效果如下：

10、1.本发明在离心叶片进口边附近吸力面上设置下凹的半圆柱形流线型粗糙带，在压力面上设置凸起的半圆柱形流线型粗造带。该粗糙带增加了离心叶片进口附近区域吸力面和压力面的粗糙度，使得离心叶轮流道近避区的湍动能有效降低，漩涡强度减弱，流道变得相对稳定，空泡体积减小，空化的初生和发展得到有效抑制，从而也有效减弱了空化现象诱导的振动和噪音的产生。

11、2.本发明的离心叶片吸力面和压力面上的粗糙带为半圆柱状，使其外形更加接近流线形状，此发明结构能保证提高离心叶轮抗空化性能的同时能有效减小流体通过粗糙带的水力损失。

12、3.本发明在离心叶轮设计中增设射流叶片，由于射流叶片与相邻离心叶片吸力面之间的流道面积逐渐缩小，根据流体连续性原理，面积减小流速增大，即通过控制射流叶片与相邻离心叶轮叶片吸力面之间的流道面积，就可以控制此区域的流体射流速度，根据动量定律，可以计算出需要对叶轮出口低能区域流体的提高量；经过本发明的合理增设射流叶片，适当消弱甚至完全消除旋涡回流与射流-尾迹现象，使流体通过叶轮流道内的流动更加顺畅，提高叶轮扬程和效率。同时，射流增加了流体径向速度，减小了流体在压水室内的环流时间，减小了流体水力损失，进一步提高了泵的效率和扬程。

技术特征：

1.一种高抗空化及具有射流叶片的离心叶轮，其特征在于，离心叶片（3）靠近离心叶轮进口边（1）的头部区域处设有粗糙带，粗糙带位于离心叶片（3）压力面（5）和离心叶片（3）吸力面（7）上；离心叶片（3）压力面（5）上的粗糙带呈凸棱状，离心叶片（3）吸力面（7）上的粗糙带呈凹槽状，所述凸棱（6）和凹槽（8）均包括间隔布设的多道，且凸棱（6）和凹槽（8）均沿离心叶片（3）的竖直方向布设；

2.根据权利要求1所述的高抗空化及具有射流叶片的离心叶轮，其特征在于，所述凹槽（8）的横断面呈半圆形，凸棱（6）的横断面也呈半圆形，凹槽（8）和凸棱（6）的位置一一正对。

3.根据权利要求2所述的高抗空化及具有射流叶片的离心叶轮，其特征在于，所述凹槽（8）和凸棱（6）的半径相等，且半径小于离心叶片（3）进口边厚度1/2。

4.根据权利要求2所述的高抗空化及具有射流叶片的离心叶轮，其特征在于，所述凹槽（8）和凸棱（6）分别包括3～5道。

5.根据权利要求1所述的高抗空化及具有射流叶片的离心叶轮，其特征在于，所述离心叶片（3）进口边进行倒圆角处理。

技术总结
本发明公开了一种高抗空化及具有射流叶片的离心叶轮，离心叶片靠近离心叶轮进口边的头部区域处设有粗糙带，粗糙带位于离心叶片压力面和离心叶片吸力面上；离心叶片压力面上的粗糙带呈凸棱状，离心叶片吸力面上的粗糙带呈凹槽状，所述凸棱和凹槽均包括间隔布设的多道，且凸棱和凹槽均沿离心叶片的竖直方向布设；还包括射流叶片，射流叶片呈螺旋形直叶片且长度小于离心叶片的三分之二，射流叶片的数量与离心叶片一一对应；射流叶片贴近离心叶片吸力面布设，且射流叶片和离心叶片螺旋弯曲方向相同；射流叶片的进口边靠近离心叶片吸力面并随径向半径增加与吸力面的距离逐渐减小，射流叶片的出口边和离心叶轮叶片出口边在离心叶轮边缘的同一半径处。

技术研发人员：雍万喜,强欢欢,刘挺,潘晶晶
受保护的技术使用者：甘肃莱德尔流体节能科技开发有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12