一种离心泵，由叶轮、导流器、机壳和轴系部件组成，其特征是：叶轮的叶槽流道尾部朝反切向弯曲并且截面积逐渐减小，流体在离心力做功的路径末端被加速和改变方向，最后以较大的相对速度和接近于０的出口角流出叶轮，出口绝对速度相应减小，转向和加速过程产生的反作用力矩使转轴减功。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
定义绝对速度——离心泵中流体质点相对于静止机壳的运动速度。相对速度——离心泵中流体质点相对于旋转叶轮的运动速度。牵连速度——离心泵中驱动流体运动的叶轮相对于静止机壳的运动速度。同步速度——离心泵流道中，圆周向分速度等于相同径向坐标处牵连速度的液流速度。比功——离心泵叶轮对流经叶槽的单位质量的流体所做的功。比能——单位质量的流体所具有的机械能，区别势能和动能时分称比势能和比动能。势扬程——流体在叶轮流道中所获压力增量与重力加速度之比，压力增量等于单位质量的流体所接受的离心力功与其自身相对运动动能减量的代数和。动扬程——单位质量的流体在叶轮流道中所获动能增量与重力加速度之比，该增量在导流器中完成压头转换，按静止坐标系中的绝对速度计算。势动比——叶轮输出势扬程与输出动扬程之比，或比势能增量与比动能增量之比，简称势比。反作用度——叶轮输出比势能与输送比功之比，与势动比互为单调增函数。压力系数——叶轮输送的有效比功与依据叶轮圆周速度计算的比动能之比。比转数——输送单位比功和单位体积流量的几何相似单元叶轮的转速，又称相似性系数。相对涡旋——离心泵叶轮流道中流体相对于旋转坐标系的圆周面反向涡旋运动，是有限叶片弱剪切约束下的一种流体惯性运动形态，对相对速度场之分布具有重大影响。局部激励——不可压缩流体在非约束方向受到作用面较小的冲量作用，在作用面邻域内发生非势流运动，例如以石击水、瀑布流、搅拌和液流截面陡扩等。完备约束——无局部激励可能性的流体约束，例如，具有自由或弱约束边界的不可压缩流体，其可能的作用面及前向邻域被与该作用面正交的刚性壁面所包围。附壁效应——当压力和壁面曲率合适时，一定流速的不可压缩流体贴附壁面流动，其不脱流条件为壁面绝对压力大于饱和气压。高势比叶轮——一种高势动比输出的离心泵叶轮，其流道是完备约束的，具有流速低、抗相对涡旋、无回流和脱流、圆周柱面等速等压、动能反馈线性节流诸特性。反馈减速比——高势比叶轮反切向出口相对速度与叶轮圆周速度之比，又称反馈减功系数，叶轮比功和出口绝对速度均为其线性减函数。自适应预旋器——装有变迎角弹性流道的同轴预旋器，用于来流预旋和级联速度场整理。均速岔道——高势比叶轮的一种叶槽分叉结构，主要通过岔道出口面积的不均匀分配抗性遏制相对涡旋，使叶槽速度分布均匀化和低速层流化。内减摩——一种提高离心泵内机械效率的方法及设计，在叶轮端面与腔壁间动态充盈气相介质，其粘滞系数和比摩阻较液相介质减小两个数量级，简称减摩。保守环量设计——一种保守液流动量矩惯性的离心泵流场设计，要求在叶轮连接流道中保持速度环量的连续性，包括同步正预旋和轴面换向带环量入导。向心导轮——一种保守环量设计的内向涡旋型导流器，其增压流道完备约束，并按优化扩张率渐增截面积和渐减中线曲率半径，具有体积小、效率高的特点。向心增压——向心导轮之压力分布特征，其流道压力随中线极半径的减小而单调增加。转移段流道——叶轮出口与向心导轮增压流道间的液流通道，由叶轮腔壁之外沿曲面围成。超减摩——一种提高内减摩向心增压离心泵导流效率的方法及设计，将叶轮前盖延伸并包含转移段流道的叶轮腔部分，将前端腔减摩作用区也因而延伸到该部分。对称端盖——一种前后通用、单多级通用的离心泵端盖，盖上有轴承座和分汇流中心蜗道及其吻接管道，装配时转动前后端盖可分别改变入出管角度。向心增压模块——一种主要由叶轮和向心导轮轴向组合的离心泵赋能增压单元，具有标准化的接口参数和装配尺寸，单多级通用，其互换性覆盖设计、生产和使用过程。模块化组合——一种用向心增压模块和对称端盖模块跨型号组合单级和多级离心泵的方法，各模块间采用“液流从近轴环形口带环量流入和流出”的连接模式。二次型蜗道——由定长轴长半椭圆和定弦长大弓形两种截面段吻接而成的离心泵蜗道，其截面积为圆心角的二次型函数，能优化摩擦面和流场梯度，损耗较小。梯形槽导环——截面为等腰梯形的离心泵导环，用作叶轮与蜗道间的过渡导流器，可避免局部激励，其入口和出口宽度分别等于叶轮出口和蜗道入口宽度。本专利技术涉及离心泵的结构、原理的改进及其技术组合方法与实例。改进设计形成高势比、内减摩、向心增压型离心泵产品，在节流、效率、功率、气蚀诸特性上体现高性能，或同时在体积、成本和使用方便度等方面具有优势。新方法用于在各新技术间或新技术与现有技术间进行模块化组合，能形成更多种类的离心泵新产品。离心泵由叶轮、导流器、机壳和轴系部件组成。其中，叶轮为带动液流旋转对其做功的部件，导流器为将液流动能转换为压力势能的部件。离心泵是一种使用量最大的流体机械，广泛装备于国民经济各行业。在矿山、电力、石油、化工、机械、轻纺、环境、城乡建设和水利等行业领域，在传统的农、林、牧、渔各业，离心泵都是一种常用设备，其装机容量非常巨大。例如，仅中国农用排灌泵的装机量即超过1亿千瓦，其中多数是离心泵。离心泵17世纪末专利技术于法国，至今已有300多年的历史。其基本方程18世纪中叶就已导出，至今仍然是新理论演进的共同基础。水泵被人类用作第一大公用驱动设备的历史，是与工业文明和城市化进程相伴随的，一些人甚至将其比作国民经济的心脏，但大多数人包括专利技术人在内并不知晓。这里所说的水泵，主要还是指离心泵。自19世纪以来，特别是20世纪末，离心泵研究较为热门，其设计和生产工艺经历过多次重要改进，其性能不断提高。然而，现有技术产品还是不尽如人意，其效率仍然偏低，其设计制造成本仍然偏高，其安装和调节模式也经常不能满足用户的需要。离心泵效率偏低的主要原因在于以下几个方面第一，叶轮输出液流速度太高，动能比例太大。动能在导流器中的水力损耗与速度的平方甚至三次方成正比，当速度太高时，动能的大部分将被损耗掉。流速太高导致离心泵效率降低，这为学术界所公知。所有的学术论著都主荐后弯式叶轮，就是为了降低速度。当今的离心泵产品，绝大多数采用了这种叶轮，但问题仍然没有解决。从下面的分析可知，后弯式叶片并没有使液流速度降低多少。根据出口速度三角形，叶轮出口液流的绝对速度v2是出口牵连速度u2与相对速度w2的矢量和，由于w2较u2小一个数量级，因而对v2的影响很小。在普遍因袭的速度图中，相对速度w2的图形比例常被夸大(画小了看不清)，以致于看起来出口角β2较小的后弯式叶片可以使绝对速度v2降低很多。实际上，由于叶轮出口面积大，其出口相对速度w2较之圆周速度u2是很小的。按真实比例构造的三角形显示，出口角β2的邻边u2很大，而另一邻边w2却很小，变动β2并不能显著改变其对边v2的长度。因此，传统叶轮比功的欧拉方程YT＝u2v2cosα2-u1v1cosα1＝0.5(u22-u12+w12-w22)+0.5(v22-v12)中的比势能项0.5u22和比动能项0.5v22在数值上是很接近的，由于其他比能项的数值都很小，因而叶轮输出势动比实际上接近于1。高速入导加重了导流负荷，降低了导流流程的水力效率，这是离心泵水力效率和总效率偏低的首要原因。第二，在叶轮流程中，流场速度分布很不均匀，而且很不稳定，湍流、回流、脱流等现象一直难以消除，严重影响了该流程的水力效率。在叶轮流程与导流流程的结合部，液流处于严重的欠约束状态，以致相对涡旋外展，湍流、回流、脱流驱动力互馈，影响区域扩大，局部激励现象严重，所有这些本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋子刚，
申请(专利权)人：北京本然科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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