一种控制涡流改善性能的轴流泵制造技术

本发明专利技术公开了一种控制涡流改善性能的轴流泵，包括泵体以及布置在泵体内的驱动轴，驱动轴上沿流体流动方向依次布置有叶片，其特征在于，所述叶片为翼型叶片，叶片内沿展长方向开设有由吸力面凹入叶片内的主动射流腔，主动射流腔位于吸力面上的开口即为射流出口，所述主动射流腔沿展长方向布置有贯穿叶片其中一侧翼端的射流入口，射流入口与主动射流源相连通；所述主动射流腔内凸设有位于射流入口以及射流出口之间的用于延长流体流动路径的整流梢，沿流体流向，主动射流腔内的过流面积逐渐减小。本发明专利技术降低了叶片表面涡区面积，提高了叶片升力系数，提高了轴流泵的工作效率，使流体分布更加均匀，防止轴流泵内空蚀现象的产生，降低了其工作噪声。

【技术实现步骤摘要】
一种控制涡流改善性能的轴流泵
本专利技术涉及机械领域，具体是一种控制涡流改善性能的轴流泵。
技术介绍
轴流泵靠旋转叶轮的叶片对液体产生的作用力使液体沿轴线方向输送的泵，有立式、卧式、斜式及贯流式数种，广泛应用于农业灌溉、排涝、城市排水以及水力输送等环境中。在中心转轴高速转动的工况下，流体被叶片从下方入口运输至上方出口。叶片的水力特性很大程度上决定了轴流泵的工作效率。传统的轴流泵叶片在流体通过时，叶片表面会出现大量涡区、边界层的分离、云空化等复杂不稳定流动，从而导致叶片升阻特性较差，工作效率不够高，无法满足当前工业的需求。且轴流泵实际工况下中心转轴在高速转动，而通过轴流泵的流体均匀性往往较差，分布不够均匀，因此长时间在这种状态下运行时，易形成空蚀，破坏轴流泵叶片壁面，诱发振动噪音，严重影响其性能，因此亟待解决。
技术实现思路
为了避免和克服现有技术中存在的技术问题，本专利技术提供了一种控制涡流改善性能的轴流泵，降低了叶片表面的涡区面积，使分离点更靠近叶片尾缘，提高了叶片的升力系数，提高了轴流泵的工作效率，同时使通过轴流泵的流体分布更加均匀，防止轴流泵内空蚀现象的产生，降低了其工作噪声，提高了轴流泵性能。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种控制涡流改善性能的轴流泵，包括泵体以及布置在泵体内的驱动轴，驱动轴上沿流体流动方向依次布置有叶片，其特征在于，所述叶片为翼型叶片，叶片内沿展长方向开设有由吸力面凹入叶片内的主动射流腔，主动射流腔位于吸力面上的开口即为射流出口，所述主动射流腔沿展长方向布置有贯穿叶片其中一侧翼端的射流入口，射流入口与主动射流源相连通；所述主动射流腔内凸设有位于射流入口以及射流出口之间的用于延长流体流动路径的整流梢，沿流体流向，主动射流腔内的过流面积逐渐减小。作为本专利技术进一步的方案：所述泵体的进水口沿流体来流方向呈外扩式构造，进水口处设置有与驱动轴同轴的环状分流板，分流板的内腔为内进水流道，分流板与泵体壳壁围合形成的环形腔为呈喇叭口状的外进水流道；所述外进水流道内沿径向布置有将外进水流道分流的整流翼；沿流体流向，内进水流道和外进水流道过流面积逐渐减小。作为本专利技术再进一步的方案：所述射流入口开设在叶片与驱动轴相连的翼端上，所述主动射流源为开设在驱动轴内的主动射流通道，主动射流通道一端延伸至泵体外并引入流体源，另一端与射流入口相连。作为本专利技术再进一步的方案：所述主动射流腔内沿叶片展长方向设置有位于流体流动路径上并隔断路径的整流段，整流段上开设有供流体通过的整流孔，沿远离射流入口方向，各相邻整流孔的间距逐渐变大。作为本专利技术再进一步的方案：所述整流段为整流管，整流管与射流入口形状吻合，沿射流入口插入预压缩腔中并固定。作为本专利技术再进一步的方案：以叶片的弦长为L，整流管与叶片前沿的距离为0.3L，射流出口高度为0.002L～0.008L，射流出口与叶片前沿的距离为0.2L～0.4L。作为本专利技术再进一步的方案：所述主动射流腔为曲面腔体，截面呈勾玉状；所述整流孔的孔总面积小于射流入口面积。作为本专利技术再进一步的方案：所述整流梢自叶片的吸力面沿叶片来流方向延伸至主动射流腔中；所述整流梢将主动射流腔分隔成沿流体流动方向依次布置的预压缩腔、过渡压缩腔以及射流压缩腔，整流梢端部与主动射流腔之间的间隙即为过渡压缩腔，所述预压缩腔与射流入口相连通，射流压缩腔的射流出口朝向与吸力面表面的流体流向相同。作为本专利技术再进一步的方案：所述射流压缩腔内设置有流道分隔板，将射流压缩腔沿展长方向分隔成至少两条流道。作为本专利技术再进一步的方案：所述主动射流腔由依次相连的第一曲面、第二曲面、第三曲面、第四曲面、第五曲面、第六曲面以及第七曲面构成，其中第一曲面以及第七曲面之间的间隙即为射流出口；所述第一曲面的截面曲线为三次曲线，其中：-7≤a≤-6；6≤b≤7；-2≤c≤-1；0≤d≤1；所述第二曲面的截面曲线为三次曲线，其中：-920≤e≤-900；1200≤f≤1220；-530≤g≤-520；75≤h≤80；所述第三曲面的截面曲线为三次曲线，其中：-45≤i≤-40；-45≤j≤-40；-15≤k≤-20；-2≤l≤-1；所述第四曲面的截面曲线为三次曲线，其中：-155≤m≤-145；140≤n≤145；-50≤o≤-40；4≤p≤5；所述第五曲面的截面曲线为三次曲线，其中：20≤q≤25；-25≤r≤-20；8≤s≤10；-2≤t≤-1；其中边界条件：x1＝3.10y1＝0.75x5＝2.65y5＝0.29x1＝x2＝2.36y1＝y2＝0.53x2＝x3＝2.17y2＝y3＝0.19x3＝x4＝2.99y3＝y4＝-0.45x4＝x5＝3.58y4＝y5＝0所述第六曲面的截面曲线为圆弧曲线，以叶片的弦长为L，第六曲面的圆弧曲线半径为0.007L；所述第七曲面的截面曲线为三次曲线，沿流体流向，第七曲面与第一曲面之间射流出口的过流面积以1.2倍线性减小。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术创造性的在轴流泵的翼型叶片表面开设主动射流腔对叶片表面进行能量补偿以提高叶片的升力系数；同时主动射流腔内凸设整流梢使其横亘在射流入口和射流出口之间，使流体从射流入口到射流出口的直线流动轨迹，变为绕整流梢而行的弧线型流动轨迹，在有限的主动射流腔空间内人为了延长了流体的流动距离，同时经整流梢的分隔，沿流体流向主动射流腔的过流面积逐渐减小，在主动射流源向主动射流腔中射入一定速度的流体后，流体在腔体内受持续的压缩，提高了流体射出后速度的均匀性；由于在有限空间内流体的流距得到延长，故而流动时间亦得到延长，在主动射流腔内得到了充分的压缩扩散时间，使流体离开射流出口后在轴流泵泵体内分布更加均匀，减小了射流出口上游的涡区面积，且使得射流出口下游的涡区下移，抑制了叶片吸力面流动分离的能力，使得分离点更靠近叶片的尾缘，相较于于普通主动射流结构具有更大的负压区域，防止空蚀现象的产生，显著提高了叶片的升力系数，提高了轴流泵的性能，提高了轴流泵的工作效率，降低了轴流泵的工作噪音，延长了轴流泵叶片的使用寿命。2、本专利技术的整流段以及其表面整流孔的设置，均匀补偿了叶片吸力面的流线，使其分布均匀，进一步提高了叶片的升力系数，对吸力面进行了能量补偿。3、本专利技术通过分流板的设置，将进水口分隔成内进水流道和外进水流道，且沿流体流向，在进水口的外扩式设计以及外进水流道喇叭口状设计的配合下，沿流体流向，内进水流道和外进水流道的过流面积均逐渐减小，对进入轴流泵的流体进行了预压缩，使其流速更快；且由于外进水流道沿轴向位置与叶片对应，在整流翼将外进水流道分隔成多条流道后，通过外进水流道的流体可均匀流向叶片，提高了叶片来流的均匀性。4、本专利技术的整流梢自叶片吸力面延伸至主动射流腔中，将主动射流腔人为的分隔成用于进流的预压缩腔，用于出流的射流压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制涡流改善性能的轴流泵，包括泵体(1)以及布置在泵体内的驱动轴(2)，驱动轴(2)上沿流体流动方向依次布置有叶片(10)，其特征在于，所述叶片(10)为翼型叶片，叶片(10)内沿展长方向开设有由吸力面(101)凹入叶片(10)内的主动射流腔(20)，主动射流腔(20)位于吸力面(101)上的开口即为射流出口，所述主动射流腔(20)沿展长方向布置有贯穿叶片(10)其中一侧翼端的射流入口，射流入口与主动射流源相连通；所述主动射流腔(20)内凸设有位于射流入口以及射流出口之间的用于延长流体流动路径的整流梢(202)，沿流体流向，主动射流腔(20)内的过流面积逐渐减小。/n

【技术特征摘要】
1.一种控制涡流改善性能的轴流泵，包括泵体(1)以及布置在泵体内的驱动轴(2)，驱动轴(2)上沿流体流动方向依次布置有叶片(10)，其特征在于，所述叶片(10)为翼型叶片，叶片(10)内沿展长方向开设有由吸力面(101)凹入叶片(10)内的主动射流腔(20)，主动射流腔(20)位于吸力面(101)上的开口即为射流出口，所述主动射流腔(20)沿展长方向布置有贯穿叶片(10)其中一侧翼端的射流入口，射流入口与主动射流源相连通；所述主动射流腔(20)内凸设有位于射流入口以及射流出口之间的用于延长流体流动路径的整流梢(202)，沿流体流向，主动射流腔(20)内的过流面积逐渐减小。


2.根据权利要求1所述的一种控制涡流改善性能的轴流泵，其特征在于，所述泵体(1)的进水口(6)沿流体来流方向呈外扩式构造，进水口(6)处设置有与驱动轴(2)同轴的环状分流板(8)，分流板(8)的内腔为内进水流道，分流板(8)与泵体(1)壳壁围合形成的环形腔为呈喇叭口状的外进水流道；所述外进水流道内沿径向布置有将外进水流道分流的整流翼(7)；沿流体流向，内进水流道和外进水流道过流面积逐渐减小。


3.根据权利要求1所述的一种控制涡流改善性能的轴流泵，其特征在于，所述射流入口开设在叶片(10)与驱动轴(2)相连的翼端上，所述主动射流源为开设在驱动轴(2)内的主动射流通道(5)，主动射流通道(5)一端延伸至泵体外并引入流体源，另一端与射流入口相连。


4.根据权利要求1所述的一种控制涡流改善性能的轴流泵，其特征在于，所述主动射流腔(20)内沿叶片(10)展长方向设置有位于流体流动路径上并隔断路径的整流段，整流段上开设有供流体通过的整流孔，沿远离射流入口方向，各相邻整流孔的间距逐渐变大。


5.根据权利要求4所述的一种控制涡流改善性能的轴流泵，其特征在于，所述整流段为整流管(203)，整流管(203)与射流入口形状吻合，沿射流入口插入预压缩腔(u)中并固定。


6.根据权利要求5所述的一种控制涡流改善性能的轴流泵，其特征在于，以叶片(10)的弦长为L，整流管(203)与叶片(10)前沿的距离为0.3L，射流出口高度为0.002L～0.008L，射流出口与叶片(10)前沿的距离为0.2L～0.4L。


7.根据权利要求1～6中任意一项所述的一种控制涡流改善性能的轴流泵，其特征在于，所述主动射流腔(20)为曲面腔体，截面呈勾玉状；所述整流孔的孔总面积小于射流入口面积。


8.根据权利要求1～6中任意一项所述的一种控...

【专利技术属性】
技术研发人员：燕浩，曾亿山，王飞，刘世松，李健，高文智，胡敏，刘常海，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34