面与所述的叶轮前盖板22间隙配合，所述的第二筋板13表 面与所述的叶轮后盖板23间隙配合。
[0043] 第一筋板11、第二筋板12的个数均为6块，所述的第一筋板11、第二筋板12均匀的 排布在所述的叶轮安装腔的表面。
[0044] 所述的沟槽232为沿口环外表面轴向、周向或者斜向排布的仿生凹槽。
[0045] 所述的仿生凹槽为沿轴向左右交替排列的凹槽。
[0046] 所述的沟槽为沿后口环外表面周向排布环形仿生槽。
[0047] 所述的沟槽的横截面为V型、U型或矩形。
[0048] 所述的后口环为波浪形圆环。
[0049] 所述的累轴3与所述的轴套4之间的间隙作为中空区5,累体1的扩散段13通过连通 管6与累轴3连通，其中连通管6的一端与扩散管13固接、另一端与轴套4固接;所述的累轴3 上设有径向的连通孔31和位于累轴一端的轴向射流孔32,其中所述的连通孔31与连通管6 的出液端口对应，所述的累轴3的射流孔32位于叶轮21的进口位置并与叶轮安装腔连通;所 述的连通孔31与所述的射流孔32连通;所述的连通管6上配有控制阀61。
[(K)加]工作原理可W用下式表示，即得：
[0051 ](怒-/訂.户,|，+ (咕-也).C 二(/':f -把).+ (皆-/C).
[0052]式中Ra表示叶轮出口半径;化表示为叶轮前轮穀口环处半径;I?c表示为叶轮前轮穀 半径;Rd表示为叶轮后轮穀半径;I?e表示为叶轮后盖板口环内表面半径。如图2所示，Pab表示 叶轮出口处到前轮穀口环处的平均压强，从叶轮出口处至叶轮前盖板口环处压强逐渐减小 至Pb;Pc表示叶轮进口处的平均压强，Pae表示叶轮出口处到后轮穀口环处的平均压强，从叶 轮出口处至叶轮后盖板口环处压强逐渐减小至?6 ; 1^1表示叶轮后盖板口环处到轮穀的平均 压强。
[00对压强Pa-Pb与Pa-Pe部分进行对比，Pa-Pb部分的接触面积比Pa-Pe大，而Pab与Pae压强 大小相似，所W在该部分的力的方向是与液体进入叶轮时的流动方向相同。压强Pb-Pc与Pe- Pd部分进行对比，平均压强Pe比Pc大很多，所W力的方向是同液体进入叶轮时的流动方向相 反。运两个力方向相反，因此离屯、累轴向力可W自平衡，减小了离屯、累的振动，提高离屯、累 整体的稳定性。
[0054] 在叶轮后盖板添加一个口环使得叶轮能够进行轴向力的自平衡，有助于缓解整个 轴承与轴的受力状态，提高离屯、累轴承和累轴的使用寿命。最大的益处在于，由于减少了平 衡孔结构，自然也就减小由此带来的流体的泄漏，提高离屯、累的效率和能源使用效率。
[0055] 为了提高叶轮后盖板口环上部高压区域与下部低压区域的密封效果，在叶轮的后 盖板口环处加入沟槽结构，沟槽结构的形状可W有多种形状。沟槽的排布可W是轴向排布， 也可W是径向排布，甚至可W是斜向排布的，但是斜向沟槽加工会较困难。运样在叶轮高速 运转的过种中，当高压流体流经此口环间隙，口环上的沟槽结构会阻碍流体的进入，起到良 好的密封效果。
[0056] 累体上的口环结构是为了进一步提高两个高低压区域之间的密封效果，使高压区 域的流体尽量少地进入低压区域，保持两个区域的压差。累体后盖板上的口环也可W添加 沟槽结构，与叶轮口环上的沟槽类似，提高轴向力平衡的效果。
[0057] 所述离屯、累口环可W有多种形态，如图6所示。口环上排布的是仿生凹槽，属于错 开排布，而口环则是整齐排布，两者在排布有略有差异，但是都能起到密封的作用。口环是 一个变形壁面的口环，在叶轮高速旋转的过程中，对减小阻力也有一定的效果。口环是一种 排布有沟槽的口环。如图7所示。运些仿生沟槽均具有密封的效果，能够有效提高离屯、累的 使用效率。
[0058] 此方案能减小损失的原因在于，离屯、累在运行过程中，叶轮处于高速旋转，而累体 相对于叶轮是静止不动的，因此叶轮前盖板、叶轮后盖板与累体之间的缝隙之间会产生大 量的縱满，运些縱满会造成水力损失。通过在累体上加筋板能够有效地遏制縱满消散，起到 整流的作用，从而提高能源使用效率。其分布如图4所示，筋板在累体前后分别沿圆周均布， 共6块。并且其形状为流线型，有利于减少筋板与流体碰撞过程中的水力损失。
[0059] 为了抑制离屯、累汽蚀的现象，在图3中，扩散段与累轴之间联通一个连通管。运样 就不需要再外接高压的水源，节省了成本。在连通管中间安装的阀口的作用是避免在累未 发生汽蚀的情况下启动装置，避免不必要的浪费，提高射流装置的可操作性，避免不必要的 浪费。连接累轴一端的连通管固定在轴套上，轴套不随累轴一起旋转，在轴套中留有一定的 中空区，如图5所示。累轴上开有两个通孔。可用于流体通过。在与轴套接触的累轴上开有两 上通孔，用于流体进入累中间的射流孔内，所图5所示。累轴中间开有一个射流孔。
[0060] 其工作原理是:高压的液体从压水室的扩散段中经过连通管后流出，经过阀口。若 阀口关闭，则液体不会从高压区域流向叶轮内。而阀口打开后，液体从阀口经过，流入轴套 区域，并且从中图5中的中空区经过两个通孔进入到累轴内部的射流孔，最后高压的液体会 从射流孔中射出。运样，离屯、累进口处的压力可W大于饱和蒸汽压力，汽蚀的现象就可W得 到抑制。
[0061] 本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护 范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术 人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
【主权项】
1. 一种能实现轴向力自平衡的单级离心栗，包括栗体、叶轮组件、栗轴以及轴套，所述 的栗轴的一端伸入所述的栗体内部，所述的栗轴通过轴套与所述的栗体密封连接，所述的 栗轴与所述的轴套间隙配合;所述的叶轮组件安装在伸入栗体内部的所述的栗轴的末端， 所述的叶轮组件与所述的栗体内部的叶轮安装腔间隙配合;所述的叶轮组件包括叶轮、叶 轮前盖板和叶轮后盖板，所述的叶轮安装在所述的叶轮前盖板和所述的叶轮后盖板围成的 腔体内，并且所述的叶轮后盖板的后部构成平衡室，所述的后盖板的平衡室与叶轮吸入口 相联，其特征在于:所述的叶轮后盖板外表面设置一圈与叶轮同轴的后口环;所述的叶轮后 盖板的后口环内直径比所述的叶轮前盖板的前口环外直径大，并且所述的后口环的外表面 分布沟槽。2. 如权利要求1所述的一种能实现轴向力自平衡的单级离心栗，其特征在于:叶轮安装 腔的内表面设有多块周向排布的第一筋板和多块周向排布的第二筋板，其中所述的第一筋 板表面与所述的叶轮前盖板间隙配合，所述的第二筋板表面与所述的叶轮后盖板间隙配 合。3. 如权利要求3所述的一种能实现轴向力自平衡的单级离心栗，其特征在于：第一筋 板、第二筋板的个数均为6块，所述的第一筋板、第二筋板均匀的排布在所述的叶轮安装腔 的表面。4. 如权利要求1所述的一种能实现轴向力自平衡的离心栗叶轮，其特征在于:所述的沟 槽为沿口环外表面轴向、周向或者斜向排布的仿生凹槽。5. 如权利要求4所述的一种能实现轴向力自平衡的单级离心栗，其特征在于:所述的仿 生凹槽为沿轴向左右交替排列的凹槽。6. 如权利要求4所述的一种能实现轴向力自平衡的单级离心栗，其特征在于:所述的沟 槽为沿后口环外表面周向均匀排布的环形仿生槽。7. 如权利要求6所述的一种能实现轴向力自平衡的单级离心栗，其特征在于:所述的沟 槽的横截面为V型、U型或矩形。8. 如权利要求1所述的一种能实现轴向力自平衡的离心栗叶轮，其特征在于:所述的后 口环为波浪形圆环。9. 如权利要求1所述的一种能实现轴向力自平衡的离心栗叶轮，其特征在于:所述的栗 轴与所述的轴套之间的间隙作为中空区，栗体的扩散段通过连通管与栗轴连通，其中连通 管的一端与扩散管固接、另一端与轴套固接;所述的栗轴上设有径向的连通孔和轴向的射 流孔，其中所述的连通孔与连通管的出液端口对应，所述的射流孔与叶轮安装腔连通;所述 的连通孔与所述的射流孔连通;所述的连通管上配有控制阀。
【专利摘要】一种能实现轴向力自平衡的单级离心泵，包括泵体、叶轮组件、泵轴以及轴套，泵轴的一端伸入泵体内部，泵轴通过轴套与泵体密封连接，泵轴与轴套间隙配合；叶轮组件安装在伸入泵体内部的泵轴的末端，叶轮组件与所述的泵体内部的叶轮安装腔间隙配合；叶轮组件包括叶轮、叶轮前盖板和叶轮后盖板，叶轮安装在叶轮前盖板和所述的叶轮后盖板围成的腔体内，叶轮后盖板外表面设置一圈与叶轮同轴的后口环；叶轮后盖板的后口环内直径比叶轮前盖板的前口环外直径大，后口环的外表面分布沟槽。本发明的有益效果是：叶轮内部流动平稳，减小了离心泵的振动，提高了离心泵的可靠性和效率；有效提高轴向力平衡的效果；泵轴处的射流孔能够抑制汽蚀现象的产生。
【IPC分类】F04D29/22, F04D29/42, F04D29/08, F04D29/66, F04D29/68, F04D29/043
【公开号】CN105570186
【申请号】CN201610123521
【发明人】牟介刚, 谷云庆, 范天星, 陈真富, 唐佳新, 吴振兴, 吴登昊, 张韬, 周佩剑, 赵李盼
【申请人】浙江工业大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2016年3月4日