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一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶及具有其的泵制造技术

技术编号:20040768 阅读:16 留言:0更新日期:2019-01-09 02:37
本发明专利技术公开了一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶及具有其的泵,其中,叶顶包括:叶片,叶片的厚度沿叶弦方向等尺度增大近叶片顶部区域,形成T型叶顶,以减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流。采用T型叶顶是抑制泵间隙泄漏涡,提高泵水力效率和运行稳定性的有效途径。T型叶顶抑制叶片压力侧的流动分离,抑制流体从叶片压力侧进入叶顶间隙,从而减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流;延伸间隙的周向流道长度,从而减弱叶顶间隙内的压力梯度和泄漏涡对间隙泄漏流的卷吸作用,从而抑制叶顶间隙内压力脉动和叶轮流道内泄漏涡,提高泵的运行效率和稳定性,并且T型叶顶结构简单,易于加工制造,适用于任何类型的泵。

A T-shaped tip and a pump with it to suppress leakage vortices in the tip clearance of the inner blade of a pump

The invention discloses a T-shaped blade top which can suppress the tip clearance leakage vortices in a pump and a pump with it. The blade top includes a blade whose thickness increases near the top of the blade at the same scale along the chord direction to form a T-shaped blade top so as to reduce the gap leakage flow from the pressure side of the blade to the suction side of the blade. T-tip is an effective way to suppress the leakage vortices of pump clearance and improve the hydraulic efficiency and operation stability of the pump. T-shaped tip restrains the flow separation at the pressure side of the blade and the flow entering the tip clearance from the pressure side of the blade, thus reducing the gap leakage flow from the pressure side of the blade to the suction side of the blade; extending the circumferential passage length of the clearance, thereby weakening the entrainment of the pressure gradient and the leakage vortices in the tip clearance to the gap leakage flow, thereby restraining the pressure fluctuation in the tip clearance and the impeller passage. Leakage vortex improves the operation efficiency and stability of the pump, and T-shaped blade top is simple in structure, easy to manufacture, suitable for any type of pump.

【技术实现步骤摘要】
一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶及具有其的泵
本专利技术涉及泵
,特别涉及一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶及具有其的泵。
技术介绍
相关技术,泵是一种将机械能传送给流体使流体能量增加,以用于输送流体或使流体增压的通用机械。叶顶间隙是指叶片顶部与泵壳体之间存在的间隙,在泵中的叶轮中不可避免。在叶片压力侧和吸力侧的压差作用下,叶顶间隙诱发的泄漏涡与叶轮流道内主流发生相互干扰和掺混,进而导致叶轮流道内和叶顶间隙内复杂的旋涡运动。叶顶间隙诱发的间隙流动和泄漏涡对主流的强烈干扰作用,导致叶轮内部流态的恶化和叶片做功能力的下降,从而造成泵能量损失的增大和水力效率的降低。叶顶间隙诱发的泄漏涡造成叶轮内尤其是叶顶间隙区流体压力和速度急剧变化,进而导致剧烈的压力脉动,对泵的运行稳定性产生重要影响。叶轮内叶顶间隙产生的泄漏涡对于泵的能量损失,运行效率和稳定性有重大影响,但对其控制的研究尚不多见。
技术实现思路
本专利技术旨在解决抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的问题。为此,本专利技术的一个目的在于提出一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶,该叶顶可以有效提高泵的运行效率和稳定性,并且T型叶顶结构简单,易于加工制造,适用于任何类型的泵。本专利技术的另一个目的在于提出一种具有T型叶顶的泵。为达到上述目的,本专利技术一方面实施例提出了一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶,沿叶弦方向等尺度增大近叶片顶部区域的叶片厚度,形成T型叶顶,以减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流。根据本专利技术实施例的泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶,采用T型叶顶是抑制泵间隙泄漏涡,提高泵水力效率和运行稳定性的有效途径,T型叶顶抑制叶片压力侧的流动分离,抑制流体从叶片压力侧进入叶顶间隙,从而减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流;延伸间隙的周向流道长度,从而减弱叶顶间隙内的压力梯度和泄漏涡对间隙泄漏流的卷吸作用,从而抑制叶顶间隙内压力脉动和叶轮流道内泄漏涡,提高泵的运行效率和稳定性,并且T型叶顶结构简单,易于加工制造,适用于任何类型的泵。另外,根据本专利技术上述实施例的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶还可以具有以下附加的技术特征:进一步地,在本专利技术的一个实施例中,所述叶片的厚度为:以原始叶片高度H1和叶顶间隙尺寸τ为参考值,从起始位置进行叶片加厚,所述起始位置的叶片高度HT0=H1-hmax,所述起始位置的叶片厚度δT0取值为等叶高处的原始叶片厚度δ0;以叶顶间隙尺寸τ为参考,在叶片顶部的叶片高度HT1=H1处叶片加厚至最大厚度;所述T型叶顶的起始位置至所述叶片顶部,叶片厚度δT与对应叶片高度HT服从抛物线分布规律。进一步地,在本专利技术的一个实施例中,hmax的取值范围为1.0τ-5.0τ,且叶片最大厚度δT1取值范围为0.5τ-2.0τ。进一步地,在本专利技术的一个实施例中,所述抛物线分布规律为:其中,其中h=HT-HT0,t=(δT-δ)/2,hmax=HT1-HT0,tmax=(δT1-δ1)/2,k=tan(θ),θ取值范围为30°-60°,δ为等叶高处原始叶片厚度。为达到上述目的,本专利技术另一方面实施例提出了一种具有T型叶顶的泵,包括:泵壳体和上述的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶。本专利技术实施例的具有T型叶顶的泵,采用T型叶顶是抑制泵间隙泄漏涡,提高泵水力效率和运行稳定性的有效途径,T型叶顶抑制叶片压力侧的流动分离,抑制流体从叶片压力侧进入叶顶间隙,从而减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流;延伸间隙的周向流道长度,从而减弱叶顶间隙内的压力梯度和泄漏涡对间隙泄漏流的卷吸作用,从而抑制叶顶间隙内压力脉动和叶轮流道内泄漏涡,提高泵的运行效率和稳定性,并且T型叶顶结构简单,易于加工制造,适用于任何类型的泵。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:图1为根据本专利技术一个实施例的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶的结构示意图;图2为根据本专利技术一个实施例的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶的三维结构示意;图3为根据本专利技术一个实施例的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶的抑制效果示意图。附图标记说明:抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶100、叶片顶部1、泵壳体2、叶顶间隙3、间隙泄漏流4、叶片压力面侧5、叶片吸力面侧6、T型叶顶7和泄漏涡8。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本专利技术,而不能理解为对本专利技术的限制。下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶和具有T型叶顶的泵,首先将参照附图描述根据本专利技术实施例提出的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶。图1是本专利技术一个实施例的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶的结构示意图。如图1所示,该抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶100包括:叶片。其中,叶片的厚度沿叶弦方向等尺度增大近叶片顶部区域,形成T型叶顶,以减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流。本专利技术实施例的叶顶100采用T型叶顶是抑制泵间隙泄漏涡,提高泵水力效率和运行稳定性的有效途径。可以理解的是,本专利技术实施例通过沿叶弦方向等尺度增大近叶片顶部区域的叶片厚度,从而造成T型叶顶。进一步地,在本专利技术的一个实施例中,叶片的厚度为:以原始叶片高度H1和叶顶间隙尺寸τ为参考值,从起始位置进行叶片加厚,起始位置的叶片高度HT0=H1-hmax,起始位置的叶片厚度δT0取值为等叶高处的原始叶片厚度δ0;以叶顶间隙尺寸τ为参考,在叶片顶部的叶片高度HT1=H1处叶片加厚至最大厚度;T型叶顶的起始位置至叶片顶部,叶片厚度δT与对应叶片高度HT服从抛物线分布规律。进一步地,在本专利技术的一个实施例中,hmax的取值范围为1.0τ-5.0τ,且叶片最大厚度δT1取值范围为0.5τ-2.0τ。进一步地,在本专利技术的一个实施例中,抛物线分布规律为:其中,其中h=HT-HT0,t=(δT-δ)/2,hmax=HT1-HT0,tmax=(δT1-δ1)/2,k=tan(θ),θ取值范围为30°-60°,δ为等叶高处原始叶片厚度下面结合附图并通过具体实施例的方式对抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶100进行进一步阐述。如图1和图2所示,在叶片顶部1和泵壳体2之间存在叶顶间隙3,间隙泄漏流4在叶片压力侧5和吸力侧6的压差作用下通过叶顶间隙3进入叶轮流道内。沿叶弦方向等尺度增大近叶片顶部1区域的叶片厚度,从而造成T型叶顶7。以原始叶片高度H1和叶顶间隙尺寸τ为参考,从起始位置进行叶片加厚,起始位置叶片高度HT0=H1-hmax,hmax取值范围为1.0τ-5.0τ,起始位置叶片厚度δT0取值为等叶高处原始叶片厚度δ0;以叶顶间隙尺寸τ为参考,在叶片顶部叶片高度HT1=H1处叶片加厚至最大厚度,叶片最大厚度δT1取值范围为0.5τ-2.0τ;T型叶顶7起始位置至叶片顶部,叶片厚度δT与对应叶片高度HT服从抛物线分布规律,控制规律为:其中h=HT-HT0,t=(δT-δ)/2,hmax=HT1-HT0,t本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶,其特征在于,包括:叶片,所述叶片的厚度沿叶弦方向等尺度增大近叶片顶部区域,形成T型叶顶,以减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流。

【技术特征摘要】
1.一种抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶,其特征在于,包括:叶片,所述叶片的厚度沿叶弦方向等尺度增大近叶片顶部区域,形成T型叶顶,以减少叶片压力侧到叶片吸力侧的间隙泄漏流。2.根据权利要求1所述的抑制泵内叶顶间隙泄漏涡的T型叶顶,其特征在于,所述叶片的厚度为:以原始叶片高度H1和叶顶间隙尺寸τ为参考值,从起始位置进行叶片加厚,所述起始位置的叶片高度HT0=H1-hmax,所述起始位置的叶片厚度δT0取值为等叶高处的原始叶片厚度δ0;以叶顶间隙尺寸τ为参考,在叶片顶部的叶片高度HT1=H1处叶片加厚至最大厚度;所述T型叶顶的起始位置至所述叶片顶部,叶片厚度δT与对应叶片高...

【专利技术属性】
技术研发人员:谭磊刘亚斌
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京,11

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