离心式叶轮和具有其的泵的制作方法

本发明涉及流体机械技术领域，更具体地，涉及一种离心式叶轮和具有其的泵。

背景技术：

随着加热、泵送流体一体装置的开发，对泵的要求也越来越高，既要满足加热的需求又要有较高的性能。而叶轮作为泵的核心部件，也面临着高性能的压力，但相关技术中的半闭式叶轮普遍存在效率低的问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明提出一种离心式叶轮，该离心式叶轮的结构简单，进水阻力小，水力效率高，可以有效地对流体进行分流，工作振动小，有利于提高泵的整体性能。

本发明还提出一种具有上述离心式叶轮的泵。

根据本发明第一方面实施例的离心式叶轮，包括：本体；多个主叶片，多个所述主叶片沿所述本体的周向间隔设置，并均匀分布在所述本体的一侧；多个副叶片，多个所述副叶片沿所述本体的周向间隔设置，并均匀分布在所述本体的一侧，多个所述副叶片与多个所述主叶片交错分布，所述主叶片和所述副叶片背向所述本体的一侧的外轮廓形成为阶梯状。

根据本发明实施例的离心式叶轮，通过在本体上设置交错布置的多个主叶片和副叶片，并将主叶片和副叶片的设置成背向本体的一侧呈多个阶梯面的结构，对叶轮结构进行优化设计，可以减少进水阻力，增大出口面积，提高叶轮水力效率，有效地对流体进行分流，减小离心式叶轮在工作时的振动，从而有利于提高泵的整体性能。

另外，根据本发明实施例的离心式叶轮，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述本体大致形成为环形，在所述本体的径向上，所述主叶片和所述副叶片的内圈与所述本体之间的垂直距离小于所述主叶片和所述副叶片的外圈与所述本体之间的垂直距离。

根据本发明的一个实施例，每个所述主叶片上分别设有m个阶梯，m为正整数且3≤m≤6。

根据本发明的一个实施例，在所述本体的径向上，每个所述主叶片的外轮廓从内向外依次包括(m+1)个阶梯面，相邻两个所述阶梯面之间的夹角大于90°且小于180°。

根据本发明的一个实施例，所述主叶片上设有四个阶梯，在所述本体的径向上，所述主叶片的外轮廓从内向外依次包括第一阶梯面、第二阶梯面、第三阶梯面、第四阶梯面和第五阶梯面，所述第一阶梯面大致垂直于所述本体，所述第二阶梯面、第三阶梯面、第四阶梯面和第五阶梯面分别相对于所述本体所在平面倾斜设置。

根据本发明的一个实施例，所述第一阶梯面与所述第二阶梯面之间限定出的夹角为α，所述第二阶梯面与所述第三阶梯面之间限定出的夹角为β，所述第三阶梯面与所述第四阶梯面之间限定出的夹角为γ，所述第四阶梯面与所述第五阶梯面之间限定出的夹角为δ，90°＜α＜120°，95°＜β＜160°，100°＜γ＜140°105°＜δ＜145°。

根据本发明的一个实施例，每个所述副叶片上分别设有n个阶梯，n为正整数且2≤n≤6。

根据本发明的一个实施例，在所述本体的径向上，每个所述副叶片的外轮廓从内向外依次包括(n+1)个阶梯面，相邻两个所述阶梯面之间的夹角大于90°且小于180°。

根据本发明的一个实施例，所述副叶片上设有三个阶梯，在所述本体的径向上，所述副叶片的外轮廓从内向外依次包括第六阶梯面、第七阶梯面、第八阶梯面和第九阶梯面，所述第六阶梯面、第七阶梯面、第八阶梯面和第九阶梯面分别相对于所述本体所在平面倾斜设置。

根据本发明的一个实施例，所述第六阶梯面与所述第七阶梯面之间限定出的夹角为A，所述第七阶梯面与所述第八阶梯面之间限定出的夹角为B，所述第八阶梯面与所述第九阶梯面之间限定出的夹角为C，90°＜A＜110°，95°＜B＜145°，100°＜C＜150°。

根据本发明的一个实施例，任意两个相邻的所述主叶片之间设有一个所述副叶片，任意两个相邻的所述副叶片之间设有一个所述主叶片。

根据本发明的一个实施例，所述本体的另一侧设有后盖板孔，所述后盖板孔为三个。

根据本发明的一个实施例，所述本体的另一侧设有多个背部叶片，多个所述背部叶片沿所述本体的周向间隔开均匀布置在所述本体的内周。

根据本发明第二方面实施例的泵，包括上述实施例所述的离心式叶轮。

本发明的附加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，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的离心式叶轮在一个视角的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的离心式叶轮在另一个视角的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的离心式叶轮的主视图；

图4是根据本发明实施例的离心式叶轮的侧视图。

附图标记：

100：离心式叶轮；

10：本体；11：后盖板孔；12：轮毂；

20：主叶片；

30：副叶片；

401：第一阶梯面；402：第二阶梯面；403：第三阶梯面；

404：第四阶梯面；405：第五阶梯面；406：第六阶梯面；

407：第七阶梯面；408：第八阶梯面；409：第九阶梯面；

50：背部叶片。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，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，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图1至图4具体描述根据本发明第一方面实施例的离心式叶轮100。

根据本发明实施例的离心式叶轮100包括本体10、多个主叶片20和多个副叶片30。具体而言，多个主叶片20沿本体10的周向间隔设置，并均匀分布在本体10的一侧，多个副叶片30沿本体10的周向间隔设置，并均匀分布在本体10的一侧(如图1所示的上侧)，多个副叶片30与多个主叶片20交错分布，主叶片20和副叶片30背向本体10的一侧(如图1所示的上端)的外轮廓形成为阶梯状。

换言之，该离心式叶轮100主要由本体10、多个主叶片20和多个副叶片30组成，其中，本体10可以形成布置在水平面(如图1所示的与上下方向垂直的平面)内的板件，多个主叶片20和多个副叶片30均设在本体10的正面(如图1所示的上表面)，具体地，多个主叶片20沿本体10的周向均匀间隔开布置，且每个主叶片20形成从本体10的外侧向内侧延伸的弧形，多个副叶片30沿本体10的周向均匀间隔开布置，且每个副叶片30形成沿本体10的外侧向内侧延伸的弧形，例如多个主叶片20和多个副叶片30可以相对于离心式叶轮100的旋转中心形成涡旋状，并且多个主叶片20与多个副叶片30沿本体10的周向交错布置以限定出多个沿本体10的周向间隔开布置的流道。

进一步地，每个主叶片20的形状相同、尺寸相等，且多个主叶片20相对于本体10的中心呈中心对称布置；每个副叶片30的形状相同、尺寸相等，且多个副叶片30相对于本体10的中心呈中心对称布置，其中，每个主叶片20和副叶片30的背向本体10的一侧表面(如图1所示的上端面)形成外轮廓线形成阶梯形状。

由此，根据本发明实施例的离心式叶轮100，通过在本体10上设置交错布置的多个主叶片20和副叶片30，并将主叶片20和副叶片30的设置成背向本体10的一侧呈多个阶梯面的结构，对叶轮结构进行优化设计，可以减少进水阻力，增大出口面积，提高叶轮水力效率，有效地对流体进行分流，减小离心式叶轮100在工作时的振动，从而有利于提高泵的整体性能。

可选地，本体10大致形成为环形，在本体10的径向上，主叶片20和副叶片30的内圈与本体10之间的垂直距离小于主叶片20和副叶片30的外圈与本体10之间的垂直距离。

具体地，如图1和图2所示，在本实施例中，本体10形成布置在水平面内的圆环形板件，多个主叶片20和多个副叶片30均设在圆环形本体10的正面，每个主叶片20和每个副叶片30的背向本体10的一侧表面(如图1所示的上端面)的外轮廓线均形成阶梯面，且主叶片20的位于外侧的上端面与本体10之间的垂直距离大于主叶片20的位于内侧的上端面与本体10之间的垂直距离，副叶片30的位于外侧的上端面与本体10之间的垂直距离大于副叶片30的位于内侧的上端面与本体10之间的垂直距离。

也就是说，主叶片20的位于最外侧的结构高度高于位于最内侧的结构高度，副叶片30的位于最外侧的结构高度高于位于最内侧的结构高度，其中，主叶片20和副叶片30的位于最内侧高度较低的结构更有利于减小进水阻力，而主叶片20和副叶片30的位于最外侧高度较高的结构可以实现避空，进一步保证一定的出水量，还减小回流现象。

有利地，每个主叶片20上分别设有m个阶梯，m为正整数且3≤m≤6。例如，每个主叶片20上分别设有3个、5个或者6个阶梯，对应地，每个主叶片20具有4个、6个或者7个阶梯面，每个阶梯面与本体10之间的垂直距离不相等。将每个主叶片20的背向本体10的一侧的阶梯结构控制在上述范围内，可以保证在加工难度较小的基础上、提升离心式叶轮100的工作效率，从而提升泵的整体性能，保证离心式叶轮100的性价比。

在本发明的一些具体实施方式中，主叶片20上设有四个阶梯，在本体10的径向上，主叶片20的外轮廓从内向外依次包括第一阶梯面401、第二阶梯面402、第三阶梯面403、第四阶梯面404和第五阶梯面405，第一阶梯面401大致垂直于本体10，第二阶梯面402、第三阶梯面403、第四阶梯面404和第五阶梯面405分别相对于本体10所在平面倾斜设置。

具体地，如图1和图3所示，主叶片20设在本体10的正面(如图1所示的上表面)，主叶片20从本体10的外侧向本体10的内侧延伸，主叶片20的背向本体10的一侧表面(如图1所示的上表面)形成沿本体10的径向由内之外依次布置的第一阶梯面401、第二阶梯面402、第三阶梯面403、第四阶梯面404和第五阶梯面405，即第一阶梯面401位于本体10的最内侧，且第一阶梯面401大致形成垂直于本体10所在的假想平面的平面，第五阶梯面405位于本体10的最外侧，且第二阶梯面402、第三阶梯面403、第四阶梯面404和第五阶梯面405分别相对于本体10所在的假想平面倾斜设置。

由此，将主叶片20设置成背向本体10的一侧呈多个阶梯面的结构，可以减少进水阻力，增大出口面积，提高叶轮水力效率，有效地对流体进行分流，减小离心式叶轮100在工作时的振动，从而有利于提高泵的整体性能。

可选地，每个主叶片20的外轮廓从内向外依次包括(m+1)个阶梯面，相邻两个阶梯面之间的夹角大于90°且小于180°。

具体地，第一阶梯面401与第二阶梯面402之间限定出的夹角为α，第二阶梯面402与第三阶梯面403之间限定出的夹角为β，第三阶梯面403与第四阶梯面404之间限定出的夹角为γ，第四阶梯面404与第五阶梯面405之间限定出的夹角为δ，90°＜α＜180°，90°＜β＜180°，90°＜γ＜180°，90°＜δ＜180°。

若第一阶梯面401相对于本体10所在的平面垂直设置，第二阶梯面402相对于本体10所在的平面倾斜设置且第二阶梯面402所在的平面与第一阶梯面401所在的平面之间的夹角α为100°、120°、160°或170°等；第三阶梯面403相对于本体10所在的平面倾斜设置且第三阶梯面403所在的平面与第二阶梯面402所在的平面之间的夹角β为110°、150°或160°等；第四阶梯面404相对于本体10所在的平面倾斜设置且第四阶梯面404所在的平面与第三阶梯面403所在的平面之间的夹角γ为95°、120°、160°或175°等；第五阶梯面405相对于本体10所在的平面倾斜设置且第二阶梯面402所在的平面与第四阶梯面404所在的平面之间的夹角为110°、140°或160°等。通过对主叶片20的结构进行优化设计，可以提高泵的整体性能，并且主叶片20的结构简单，加工、制造容易，生产成本低。

优选地，90°＜α＜120°，95°＜β＜160°，100°＜γ＜140°105°＜δ＜145°。也就是说，第一阶梯面401与第二阶梯面402之间限定出的夹角α满足大于90°且小于120°的条件，第二阶梯面402与第三阶梯面403之间限定出的夹角β满足大于95°且与160°的条件，第三阶梯面403与第四阶梯面404之间限定出的夹角γ满足大于100°且小于140°的条件，第四阶梯面404与第五阶梯面405之间限定出的夹角δ满足大于105°且小于145°的条件，可以保证第一阶梯面401、第二阶梯面402、第三阶梯面403、第四阶梯面404、第五阶梯面405沿本体10的径向由内之外高度逐渐增加，从而进一步保证可以达到减少进水阻力、增大出口面积、提高叶轮水力效率的目的，从而有效地提高泵的整体性能。

有利地，每个副叶片30上分别设有n个阶梯，n为正整数且2≤n≤6。例如，每个主叶片20上分别设有2个、5个或者6个阶梯，对应地，每个主叶片20具有3个、6个或者7个阶梯面，每个阶梯面与本体10之间的垂直距离不相等。将每个副叶片30的背向本体10的一侧的阶梯结构控制在上述范围内，可以保证在加工难度较小的基础上、提升离心式叶轮100的工作效率，从而提升泵的整体性能，保证离心式叶轮100的性价比。

在本发明的一些具体实施方式中，副叶片30上设有三个阶梯，在本体10的径向上，副叶片30的外轮廓从内向外依次包括第六阶梯面406、第七阶梯面407、第八阶梯面408和第九阶梯面409，第六阶梯面406、第七阶梯面407、第八阶梯面408和第九阶梯面409分别相对于本体10所在平面倾斜设置。

具体地，如图1和图3所示，副叶片30设在本体10的正面(如图1所示的上表面)，副叶片30从本体10的外侧向本体10的内侧延伸，副叶片30的背向本体10的一侧表面(如图1所示的上表面)形成沿本体10的径向由内之外依次布置的第六阶梯面406、第七阶梯面407、第八阶梯面408、第九阶梯面409，即第六阶梯面406位于本体10的最内侧，第九阶梯面409位于本体10的最外侧，且第六阶梯面406、第七阶梯面407、第八阶梯面408和第九阶梯面409分别相对于本体10所在的假想平面倾斜设置。

由此，将副叶片30的设置成背向本体10的一侧呈多个阶梯面的结构，对叶轮结构进行优化设计，可以减少进水阻力，增大出口面积，提高叶轮水力效率，有效地对流体进行分流，减小离心式叶轮100在工作时的振动，从而有利于提高泵的整体性能。

可选地，每个副叶片30的外轮廓从内向外依次包括(n+1)个阶梯面，相邻两个阶梯面之间的夹角大于90°且小于180°。

具体地，第六阶梯面406与第七阶梯面407之间限定出的夹角为A，第七阶梯面407与第八阶梯面408之间限定出的夹角为B，第八阶梯面408与第九阶梯面409之间限定出的夹角为C，90°＜A＜180°，90°＜B＜180°，90°＜C＜180°。

例如，第六阶梯面406相对于本体10所在的平面倾斜设置，第七阶梯面407相对于本体10所在的平面倾斜设置且第七阶梯面407所在的平面与第六阶梯面406所在的平面之间的夹角A为100°、120°、160°或170°等；第八阶梯面408相对于本体10所在的平面倾斜设置且第八阶梯面408所在的平面与第七阶梯面407所在的平面之间的夹角B为110°、150°或160°等；第九阶梯面409相对于本体10所在的平面倾斜设置且第九阶梯面409所在的平面与第八阶梯面408所在的平面之间的夹角C为95°、120°、160°或175°等。

优选地，90°＜A＜110°，95°＜B＜145°，100°＜C＜150°。换言之，第七阶梯面407与第六阶梯面406之间限定出的夹角A满足大于90°且小于110°的条件，第八阶梯面408与第七阶梯面407之间限定出的夹角B满足大于95°且与145°的条件，第九阶梯面409与第八阶梯面408之间限定出的夹角C满足大于100°且小于150°的条件，可以保证第六阶梯面406、第七阶梯面407、第八阶梯面408、第九阶梯面409沿本体10的径向由内之外高度逐渐增加，从而进一步保证可以达到减少进水阻力、增大出口面积、提高叶轮水力效率的目的，从而有效地提高泵的整体性能。

其中，任意两个相邻的主叶片20之间设有一个副叶片30，任意两个相邻的副叶片30之间设有一个主叶片20。参照图3，多个主叶片20和多个副叶片30分别沿本体10的周向间隔开布置，且主叶片20的数量与副叶片30的数量相等，并且任意相邻两个主叶片20沿本体10的径向的距离相等，任意相邻两个副叶片30沿本体10的径向的距离相等。将多个主叶片20和多个副叶片30交错且间隔开布置，可以有效地对流体进行分流，减小离心式叶轮100工作时因流体的冲击而造成的振动，有利于提高泵工作时的整体性能。

可选地，主叶片20的外端与副叶片30的外端在本体10的周向上平齐，且主叶片20的内端在本体10的径向上、超出副叶片30的内端，即主叶片20的长度大于副叶片30的长度，对主叶片20和副叶片30的布置方式进行优化设计，有利于提高离心式叶轮100的整体性能。

此外，本体10的另一侧设有后盖板孔11，后盖板孔11为三个。参照图3，本体10上设有三个后盖板孔11，且三个后盖板孔11分别位于相邻设置的主叶片20和副叶片30之间，可以达到降低叶轮背压的效果，提高离心式叶轮100的工作性能，从而提升泵的整体性能。

有利地，本体10的另一侧设有多个背部叶片50，多个背部叶片50沿本体10的周向间隔开均匀布置在本体10的内周。具体地，如图2所示，本体10的中部设有轮毂12，多个背部叶片50沿其周向间隔开布置在本体10的背面(如图2所示的下表面)且与轮毂12相连，即多个背部叶片50位于本体10的内圈，离心式叶轮100在工作时，多个背部叶片50可以用来抵消一部分或者全部的轴向力，提升离心式叶轮100的工作性能。

根据本发明第二方面实施例的泵包括上述实施例的离心式叶轮100。泵内的离心式叶轮100在工作时，流体从离心式叶轮100的轴向入口进入，流体通过叶轮作用后，沿离心式叶轮100的径向流出，该结构的离心式叶轮100的结构有利于减小进水阻力，提高叶轮水力效率，有效地降低回流，保证叶轮的出水量，提升整体性能。若对于需对流体加热的泵，该结构的叶轮还可以增加流体与加热元件直接的剪切力，提高加热效率。

由于根据本发明实施例的离心式叶轮100具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的泵也具有上述技术效果，即该泵的结构简单、紧凑，进水阻力小、水力效率高、出水量大，整体性能高。

根据本发明实施例的离心式叶轮100以及泵的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。