半开式叶轮及使用该叶轮的小流量超高扬程的多级离心泵的制作方法

本实用新型涉及泵类，具体而言，尤其涉及一种小流量超高扬程的多级离心泵，以及其使用的半开式叶轮。

背景技术：

离心泵是指靠叶轮旋转时产生的离心力来输送液体的泵，利用叶轮旋转而使水发生离心运动来工作的。水泵在启动前，必须使泵壳和吸水管内充满水，然后启动电机，使泵轴带动叶轮和水做高速旋转运动，水发生离心运动，被甩向叶轮外缘，经蜗形泵壳的流道流入水泵的压水管路。

在国外核电站小流量超高扬程的场合原先都是使用柱塞泵，但是柱塞泵振动和运行可靠性问题不断。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种适合核电站使用的小流量超高扬程的多级离心泵，以及其使用的半开式叶轮。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

本实用新型揭示了一种半开式叶轮，包括轮毂，以及沿其径向延伸的基体，所述基体的表面上设有叶片，所述叶片包括第一叶片和第二叶片，所述第一叶片的长度为所述基体的外周面至所述轮毂的距离，所述第二叶片的长度小于所述第一叶片的长度，所述第一叶片和第二叶片交错均布在所述基体的表面上；所述叶片的高度从所述轮毂至所述基体的外周面的方向上为由高到低设置；所述第一叶片和第二叶片之间设有贯穿于所述基体的平衡。

本实用新型还揭示了一种使用上述的半开式叶轮的小流量超高扬程的多级离心泵，包括壳体，设置在所述壳体上的入口和出口，所述壳体内设置有转轴，所述转轴上间隙设有半开式叶轮，所述半开式叶轮的两侧分别设有导叶和中段件，所述导叶和中段件通过销轴固定在所述半开式叶轮的两侧形成一个叶轮组件，所述叶轮组件排列套接在所述转轴上。

优选的，所述导叶面向于所述半开式叶轮的一侧设有流道，所述流道与所述半开式叶轮的叶片流道导通。

优选的，所述中段件抵靠相邻的叶轮组件的导叶一侧设有螺旋形导流板。

优选的，所述入口和出口通过法兰固定在所述壳体上。

优选的，所述半开式叶轮通过花键设置在所述转轴上。

优选的，所述转轴的输入端一侧设有滚动轴承,所述转轴的输出端一侧设有角接触球轴承。

优选的，相邻的叶轮组件之间具有高弹性密封件，所述的高弹性密封件成m型。

优选的，所述转轴的输出端一侧还设有平衡盘，所述壳体上设有一个进口位于壳体外、进口位于所述平衡盘内的平衡管。

优选的，所述转轴的两端伸出所述壳体处设有机械密封。

本实用新型的有益效果主要体现在：具有低流量、高扬程的水力，在2级转速下亦可运行；采用了本实用新型的半开式叶轮，能够满足工况要求且输送介质可以有较高的含气量；配有集装式机械密封和滚动轴承，不需要外接的辅助润滑系统或设备冷却水，本实用新型用于取代柱塞泵，性能稳定，振动低。

附图说明

下面结合附图对本实用新型技术方案作进一步说明：

图1：本实用新型半开式叶轮的立体示意图；

图2：本实用新型半开式叶轮的主视图；

图3：本实用新型半开式叶轮的右视图；

图4：本实用新型导叶的立体示意图；

图5：本实用新型中段件的立体示意图；

图6：本实用新型高弹性密封件的示意图；

图7：本实用新型多级离心泵的立体示意图。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限于本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

如图1至3所示，本实用新型揭示了一种半开式叶轮，包括轮毂111，以及沿其径向延伸的基体112，所述基体112的表面上设有叶片，所述叶片包括第一叶片113和第二叶片114，所述第一叶片113的长度为所述基体112的外周面至所述轮毂111的距离，所述第二叶片114的长度小于所述第一叶片113的长度，所述第一叶片113和第二叶片114交错均布在所述基体112的表面上；所述叶片的高度从所述轮毂111至所述基体112的外周面的方向上为由高到低设置；所述第一叶片113和第二叶片114之间设有贯穿于所述基体112的平衡孔115。半开式叶轮的长短叶片优点是有效提高泵的抗气蚀性能，原理在于将部分叶片的径向尺寸缩短（在叶轮进口边位置，外径保持不变），变相地增大了叶轮眼的面积，降低了流入叶轮眼的介质流速。根据能量守恒的定律，在封闭系统中，流体的压能和速度能的总和是恒定的。介质流速增加，压能越小；压能越小越容易气蚀，所以本实用新型长短叶片的设计相对比一般等长度叶片设计，抗气蚀性能更好。

如图7所示，本实用新型还揭示了一种使用上述的半开式叶轮的小流量超高扬程的多级离心泵，包括壳体1，设置在所述壳体1上的入口2和出口3，所述入口2和出口3通过法兰4固定在所述壳体1上。所述壳体1内设置有转轴5，所述转轴5上间隙设有半开式叶轮11，所述半开式叶轮11通过花键14设置在所述转轴5上。所述转轴5的输入端一侧设有滚动轴承7。所述转轴5的输出端一侧设有角接触球轴承8。，所述转轴5的输出端一侧还设有平衡盘9，所述壳体1上设有一个进口位于壳体1外、进口位于所述平衡盘9内的平衡管10。所述转轴5的两端伸出所述壳体1处设有机械密封6。采用了叶轮平衡孔和平衡盘9来平衡轴向力，极大减小了泵运行时的轴向力，可以不采用特殊的推力轴承，而使用角接触球轴承，方便了备件采购和降低易损件维护成本，不需要额外的强制润滑油站降低了泵组采购成本。配套采用机械密封，使用寿命更长，不需要外接冲洗水，设备运行稳定性更高。另外，本实用新型的轴承箱外表面布置多层散热筋板，通过风冷进行冷却轴承箱，不需要外接轴承箱冷却水。

本实用新型中，所述半开式叶轮11的两侧分别设有导叶12和中段件13，所述导叶12和中段件13通过销轴固定在所述半开式叶轮11的两侧形成一个叶轮组件，所述叶轮组件排列套接在所述转轴5上。结合图4所示，所述导叶12面向于所述半开式叶轮11的一侧设有流道121，所述流道121与所述半开式叶轮的叶片流道导通。结合图5所示，所述中段件13抵靠相邻的叶轮组件的导叶12一侧设有螺旋形导流板131。

本实用新型多级离心泵采用了半开式叶轮，使得轴径可以增加，相对于闭式叶轮轴径可以更粗，转子的刚性更好；由于没有叶轮和泵体口环，转子的轴向长度也相较于闭式叶轮较短，轴承的跨距更短，转子稳定性更高。现有技术有采用闭式叶轮的设计，但闭式叶轮在流道内的扩散程度较严重，叶轮输送介质回流比较严重，而半开式叶轮具有很高的扬程系数和几乎不随流量变化温度的小流量特性曲线等特点，以及具有正的斜率上升段。本实用新型多级离心泵仅叶轮和壳体采用铸件，其他承压零部件均采用锻件毛坯进行加工制造，筒体与进出口法兰才螺栓连接，避免了核电站的焊接处的在役检查（RT），降低了设备在役期间的RT检查，降低了维护成本。筒体等承压部件均是锻件，也方便进行各种无损检验，锻件的强度和材料各向同性更稳定。

结合图6和图7所示，相邻的叶轮组件之间具有高弹性密封件，所述的高弹性密封件成m型。现有技术一般采用O形圈或金属缠绕垫，为一次性密封，每次泵解体均需更换，其为易损件，并且无法补偿加工尺寸误差和装配尺寸误差。而本实用新型中采用的高弹性密封件不但能起到中段级间密封的功能，还能够通过特有的m型结构的变形来补充中段零件的加工尺寸误差和装配尺寸误差，并且其采用不锈钢材质，不属于离心泵的易损件，可反复拆装使用，节约用户成本。

本实用新型采用上述的结构特征后，能达到的性能参数：流量：11.36-42.02m³/h，扬程：1949.4-1692m，设计温度：200℃；设计点效率：41.8%，设计点流量：34.07 m³/h，扬程：1801.3m。NPSHr：设计点NPSHr：4.6m，最大流量点NPSHr：6.2m。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。