离心式叶轮和泵设备制造技术

一种离心式叶轮，包括：多个叶片（３）；多个用于从所述叶轮入口（１）将流体传输到所述叶轮出口（２）的流路（Ｐ）；以及用于形成所述流路（Ｐ）的一个轮罩（４）和一个毂盘（５），每个所述流路（Ｐ）形成于两个相邻的所述叶片（３）之间。所述轮罩（４）的曲线（Ｌ３）弯曲成在从叶片入口（Ａ）到所述叶片（３）的一个预定位置（Ｃ）的区域内朝所述毂盘（５）突伸，且所述曲线（Ｌ３）弯曲成在从所述叶片的所述预定位置（Ｃ）到叶片出口（Ｂ）的区域内朝所述毂盘（５）的相反侧突伸。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种离心式叶轮和一种泵设备，尤其涉及一种用于离心泵如蜗形管式离心泵中的离心式叶轮，以通过离心力将动能施加到流体上对流体进行增压，还尤其涉及一种具有这种离心式叶轮的泵设备。
技术介绍
在图1A和1B所示的离心式叶轮中，可对叶片110的入口宽度B1和出口宽度B2、离心式叶轮的入口直径D0和出口直径D2、以及叶片110的入口角β1和出口角β2进行设计以满足所需流率和所需泵扬程(pump head)。在传统的离心式叶轮中，需要将叶片110的宽度从入口宽度B1逐渐变化到出口宽度B2，还需要将叶片110的角度从入口角β1逐渐变化到出口角β2。图2A和2B为子午面剖视图，示出了上述结构的传统离心式叶轮。如图2A和2B所示，该离心式叶轮具有多个设置在轮罩120和毂盘130之间的叶片110(在图2A和2B中只示出了一个叶片)。叶片110在离心式叶轮的周向上以等间隔成角度布置。由相邻两叶片110、轮罩120和毂盘130形成流路140，使流体能流经流路140。在图2A所示的传统离心式叶轮中，轮罩120整体弯曲成朝毂盘130突伸以形成曲线L1。在图2B所示的传统离心式叶轮中，轮罩130朝毂盘130笔直倾斜，形成直线L2。但是，如图2A和2B所示，如果在轮罩120处形成曲线L1或直线L2，则在离心式叶轮的流率小且泵扬程高即比速(Ns)小的情况下，流路140的子午长度会变长，且子午面横截面内整个流路140的宽度会变小。结果，流体流经流路140的相对速度变大，且因此流路140中的磨擦损失增加，这样降低了叶轮性能。
技术实现思路
本专利技术意欲克服上述缺点，因此，本专利技术的目的在于提供一种离心式叶轮，其能减少流路中的内部损失，以便即使在离心式叶轮比速小的情况下也具有优异的性能，本专利技术的目的还在于提供一种具有这种离心式叶轮的泵设备。为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供一种离心式叶轮，包括多个设置在叶轮入口和叶轮出口之间的叶片；多个用于随着所述离心式叶轮的旋转将流体从所述叶轮入口传输到所述叶轮出口的流路，每个所述流路形成于两个相邻的所述叶片之间；以及用于形成所述流路的一个轮罩和一个毂盘；其中，在所述离心式叶轮的子午线平面剖面中，形成所述流路的所述轮罩的曲线弯曲成在从叶片入口到所述叶片的一个预定位置的区域内朝所述毂盘突伸，且所述曲线弯曲成在从所述叶片的所述预定位置到叶片出口的区域内朝所述毂盘的相反侧突伸。在本专利技术的一个优选方面，所述叶片的所述预定位置在子午面中位于靠近所述叶片的中心。根据本专利技术，与传统离心式叶轮相比，可减少流体流以流路的相对速度，具体而言，在传统的离心式叶轮中，流体流经流路的子午速度在从叶片入口到叶片出口的区域内基本恒定，与此相反，在本专利技术的离心式叶轮中，在从叶片入口到一个预定位置(即靠近叶片中心的位置)的区域内流路变宽，因而大大减少了流体流经流路的子午速度，因此，减少了流路中的内部损失，因而即使在离心式叶轮的比速较小时也可以得到优异的叶轮性能。在本专利技术的一个优选方面，形成于所述毂盘侧和所述轮罩侧的流线在从所述离心式叶轮轴向上看时彼此相对应。在本专利技术的一个优选方面，所述相邻两叶片间的距离从所述叶片入口到所述叶片的预定位置逐渐增加，并从述叶片的所述预定位置朝所述叶片出口减少。根据本专利技术，因为与传统的离心式叶轮相比，流体速度减少的区域可以延伸到流路的下游侧，可以减少流体和流路之间的摩擦，另外，因为叶片出口处速度分布的非均匀性得到改善，流体中产生的剪应力就减少，因此流路P的下游区域处的损失减少。这里速度分布的非均匀性指的是在垂直于流体流动方向的方向上流体速度的非均匀性。根据本专利技术的另一方面，提供一种离心式叶轮，包括多个设置在叶轮入口和叶轮出口之间的叶片；多个用于随着所述离心式叶轮的旋转将流体从所述叶轮入口传输到所述叶轮出口的流路，每个所述流路形成于两个相邻的所述叶片之间；以及用于形成所述流路的一个轮罩和一个毂盘；其中，所述相邻两叶片间的距离从所述叶片入口到所述叶片的一个预定位置逐渐增加，并从述叶片的所述预定位置朝所述叶片出口减少。在本专利技术的一个优选方面，所述叶片的所述预定位置在子午面中位于靠近所述叶片的中心。在本专利技术的一个优选方面，形成于所述毂盘侧和所述轮罩侧的流线在从所述离心式叶轮轴向上看时彼此相对应。根据本专利技术的另一方面，提供一种泵设备，包括离心式叶轮；用于容纳所述离心式叶轮的壳体；以及可旋转的主轴，所述离心式叶轮连接到主轴上。附图说明图1A为常用离心式叶轮的剖视图；图1B为常用离心式叶轮的子午面剖视图； 图2A为传统离心式叶轮的子午面剖视图，其中叶轮的轮罩弯曲成朝毂盘突伸；图2B为传统离心式叶轮的子午面剖视图，其中叶轮的轮罩朝毂盘笔直倾斜；图3为根据本专利技术第一实施例的离心式叶轮的子午面剖视图；图4为图3所示离心式叶轮的剖视图；图5A为本专利技术离心式叶轮的流体的相对速度与传统离心式叶轮的比较图；图5B为本专利技术离心式叶轮的特征曲线与传统离心式叶轮的特征曲线比较图；图6A到6E为本专利技术的离心式叶轮的结构示例，图6A示出了比速为120的离心式叶轮；图6B示出了比速为140的离心式叶轮；图6C示出了比速为200的离心式叶轮；图6D示出了比速为240的离心式叶轮；图6E示出了比速为280的离心式叶轮；以及图7为具有本专利技术离心式叶轮的泵设备示例的垂直剖视图。具体实施例方式下面参考附图描述本专利技术一个实施例的离心式叶轮。图3为本专利技术第一实施例的离心式叶轮的子午面剖视图，图4是图3所示离心式叶轮的剖视图。如图3和图4所示，离心式叶轮包括多个叶片3(图4中只示出了相邻的两个叶片3)、一个轮罩(末梢)4、以及一个毂盘5。叶片3沿离心式叶轮的轴向设置在轮罩4和毂盘5之间，且设置在位于离心式叶轮中央侧的叶轮入口1和位于离心式叶轮周向侧的叶轮出口2之间。叶片3在离心式叶轮周向上以等间隔成角度布置且螺旋式向外延伸。在相邻的叶片3之间形成多个流路P，以便随着离心式叶轮的旋转，使流体穿过流路P从叶轮入口1传输到叶轮出口2。具体而言，由相邻的叶片3、轮罩4和毂盘5围绕成的空间分别构成流路P。图3和图4中只示出了一个流路P。如图4所示，此实施例的离心式叶轮为二维叶轮，其毂盘5一侧和轮罩4一侧的流线在从离心式叶轮轴向上看时是彼此相对应的。具体而言，各叶片3在垂直于毂盘5表面的方向上从毂盘5延伸到轮罩4。在图3所示离心式叶轮的子午面的剖视图中，形成流路P的轮罩4的曲线L3弯曲成在子午面中从叶片入口A到靠近叶片3中心的位置C(以下称为近中心位置C)的子午长度M1的区域内朝毂盘5突伸，从而使流路P从叶片入口A到近中心位置C变宽。曲线L3还弯曲成在从近中心位置C到叶片出口B的子午长度M2的区域内朝毂盘5的相反侧突伸，从而流路P在近中心位置C的下游区域处变宽，且在叶片出口B附近急剧变窄。通过这种结构，由于流路P在从叶片入口A到近中心位置C的区域内变宽，流体流经流路P的子午速度大大减少，因此流路P中流体的相对速度与传统离心式叶轮相比可减少。另外，因为流路P在叶片出口B附近变窄，从离心式叶轮中排出的流体的流率减少，因而可得到需要的流率。图5A为本专利技术离心式叶轮的流体的相对速度与传统离心式叶轮相比的图，图5B为本专利技术离心式叶轮的特征曲线与传统离心式叶轮相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心式叶轮，包括：多个设置在叶轮入口和叶轮出口之间的叶片；多个用于随着所述离心式叶轮的旋转将流体从所述叶轮入口传输到所述叶轮出口的流路，每个所述流路形成于两个相邻的所述叶片之间；以及用于形成所述流路的一个轮罩和一 个毂盘；其中，在所述离心式叶轮的子午面横截面中，形成所述流路的所述轮罩的曲线弯曲，从而在从叶片入口到所述叶片的一个预定位置的区域内朝所述毂盘突伸，并且所述曲线弯曲成在从所述叶片的所述预定位置到叶片出口的区域内朝所述毂盘的相反侧突伸。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：川畑润也，榎本隆，伊藤昭二，
申请(专利权)人：株式会社荏原制作所，
类型：发明
国别省市：JP[日本]