一种无叶顶泄漏涡的轴流泵的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种无叶顶泄漏涡的轴流泵，轴流泵叶轮套上圆筒，圆筒内径和叶片外径相同，叶片通过叶顶区域的普通平键来带动圆筒旋转，并通过紧定螺钉来固定普通平键，转轮室分为前转轮室和后转轮室，以便能够安装圆筒，圆筒和转轮室内壁面采用间隙配合，叶片带动圆筒旋转，避免了叶顶间隙的存在，有效地消除了叶顶泄漏涡的形成，提高轴流泵叶轮运行稳定性和水力效率。
【专利说明】一种无叶顶泄漏涡的轴流泵
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于消除轴流泵叶顶泄漏流和泄漏涡的叶片，属于流体机械产品【技术领域】。
【背景技术】
[0002]轴流泵因其流量大、扬程低、结构简单、使用方便等特点，在农田排灌、防洪排涝、城市给排水、跨流域调水工程等方面得到了广泛应用，因此提高轴流泵的效率和运行稳定性具有重要的现实意义。在传统轴流泵叶轮中，由于轴流式叶轮的结构特征，叶片叶顶与转轮室之间不可避免存在一定的间隙，叶片工作面与吸力面之间的压差作用会致使一部分流体介质越过叶顶间隙，形成泄漏流动。泄漏流与主流发生卷吸而形成叶顶泄漏涡，泄漏涡在向下游发展的过程中漩涡强度和尺度逐渐增大，堵塞主流，尤其在小流量工况，易诱导轴流泵进入旋转失速不稳定工况，因此，轴流泵叶顶泄漏涡对流场结构、能量传输、负荷能力及损失有着重要影响。泄漏流造成的损失与泄漏流量有关，泄漏流量越多，泄漏流造成的损失越大。因此要解决这一问题必须要改变叶片叶顶和转轮室的配合关系，使得叶片叶顶和转轮室之间不存在可供流体介质泄露的间隙。
[0003]经检索，已授权的专利“一种用于粒子图像测速的轴流泵及其粒子图像测速的方法(申请号:201210103048.6)”，其设计出轴流泵叶片叶顶和转轮室之间存在0.5mm的径向间隙，并不能避免叶顶处的泄漏流动；已公开的专利“一种减弱轴流泵叶顶泄漏流和泄漏涡的叶片结构(申请号:201310412030.9)”，其通过将轴流泵叶顶加工成锯齿形的结构来减少泄漏量，但是将叶片叶顶加工成锯齿状具有一定的难度，并且这并不能从根本上消除泄漏流，随着叶片在水中长期运行，锯齿状的叶顶会逐渐被磨损从而失去减少泄漏流的作用。由此可见，目前轴流泵叶轮的结构并不能从根本上解决叶片叶顶泄漏流和泄漏涡。
【发明内容】
[0004]为了解决轴流泵叶顶泄漏流和泄漏涡发生的问题，本发明目的在于提供一种新型的轴流泵叶轮。
[0005]本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是:一种无叶顶泄漏涡的轴流泵，包括转轮室，叶轮轮毂，叶轮叶片，圆筒和轴，所述叶轮叶片固定在所述轴上，所述叶轮叶片位于所述转轮室内，所述叶轮叶片的叶顶上设有键槽，所述圆筒通过键固定安装在所述叶轮叶片的叶顶上，所述圆筒的内径和所述叶轮叶片的外径相同，所述转轮室内壁面上设有凹腔，所述圆筒位于所述转轮室内壁面的凹腔里，所述圆筒与所述转轮室内壁面的凹腔壁构成间隙配合。
[0006]上述方案中，所述转轮室包括前转轮室和后转轮室，所述前转轮室和后转轮室通过螺栓固定连接。
[0007]上述方案中，所述键通过紧定螺钉固定在所述叶轮叶片的叶顶上。
[0008]进一步地，所述圆筒的长度h和所述叶轮叶片叶顶在圆周展开图上的高度hi相等，所述圆筒的厚度S为5mm。
[0009]进一步地，所述键槽的几何中心位于所述叶轮叶片所在的轮毂圆弧中心上。
[0010]进一步地,所述键槽的倾斜角度α与叶轮叶片的叶顶安放角β相等。
[0011]上述方案中，还包括导叶，所述导叶通过轴承安装在所述轴上。
[0012]本发明的有益效果是，通过固定在叶片顶部的圆筒来消除叶顶间隙，从根本上避免了叶顶泄露流和泄露涡，提高泵的扬程和水力效率，并改善轴流泵的水力稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是轴流泵叶轮和导叶的示意图。
[0014]图2是叶顶圆周展开图。
[0015]图3是轴流泵叶轮叶顶和圆筒在键槽区域的剖面图。
[0016]图4是图1中叶轮的A-A的剖面图。
[0017]图中，I是前转轮室，2是叶轮轮毂，3是叶轮叶片，4是圆筒，5是轮毂圆弧中心，6是叶顶，7是后转轮室，8是导叶，9是轴承，10是轴，11是叶顶端面的键槽，12是圆筒上的键槽，13平键，14紧定螺钉。
[0018]图中，dl表示叶轮叶片的外径，d2表示圆筒的内径，h表示圆筒的长度，s表示圆筒的厚度，b表示叶顶上键槽的宽度，L表示叶顶上键槽的长度，tl叶顶上键槽的深度，t2表示叶顶上螺钉孔的深度，d表示螺钉孔的直径，。表示键槽的倾斜角度，h表示圆筒的高度，hi表示叶顶圆周展开图上叶顶的高度，h2表示键槽中心和叶顶出口边在旋转轴方向上的距离，h3表示轮毂圆弧中心和叶顶出口边在旋转轴方向上的距离，β为叶顶安防角。
【具体实施方式】
[0019]如图1所示，包括了轴流泵的前转轮室1，叶轮轮毂2，叶轮叶片3，圆筒4，后转轮室7，导叶8，轴承9以及轴10。将4圆筒套在轴流泵叶轮上，圆筒内径和叶轮外径相同，这样可以确保叶轮叶顶和圆筒内壁面之间没有间隙存在，并且两者通过平键13来固定和传动，平键13会随着叶轮旋转而产生一定的离心力，所以需要通过紧定螺钉14来将平键13固定在叶轮叶片上；因为圆筒4和叶轮叶片13固定在了一起，所以为了为了能让带圆筒的叶轮叶片13安装在转轮室内，需要将转轮室分为前转轮室1，后后转轮室7，并在转轮室内壁面上预留出圆筒4所需要的空间。随着叶轮叶片3带动圆筒4旋转，叶顶和圆筒之间没有间隙的存在，而圆筒和转轮室内壁面通过间隙配合来形成动密封，因为没有叶顶间隙的存在，轴流泵叶轮叶片流道间的液体就无法从叶片压力面泄漏到吸力面，叶顶间隙的存在也是叶顶泄漏涡存在的必要条件，没有叶顶间隙的存在，从根本上避免了叶顶泄露流和泄露涡，并且圆筒内壁面会随叶片同样旋转，这就会避免传统轴流泵转轮室内静止壁面对流动液体的阻碍作用，提高了水力效率和运行稳定性。
[0020]本发明中的轴10带动叶轮叶片3旋转，叶轮叶片3旋转会通过平键13来带动圆筒4 一起旋转，为了确保圆筒4和叶顶6之间没有间隙存在，所以叶轮叶片外径dl=圆筒内径d2，而平键13则通过紧定螺钉14来固定在叶顶6上，圆筒的长度h和叶片叶顶在圆周展开图上的高度hi相等，圆筒的厚度s通常为5mm，液体进入前转轮室I后会受到旋转叶轮叶片3对液体产生的作用力，使液体具有一定的旋转运动和轴向运动,而导叶8则是消除液体的旋转运动，并把旋转运动的动能转变为压能。图2叶顶6圆周展开图，其中叶顶端面键槽11的几何中心位置和轮毂圆弧中心5处于同一高度，即h2=h3，叶顶端面的键槽11的倾斜角度为α，要保证键槽位于叶顶6的中间区域，通常通常α=叶顶安放角β。叶顶端面的键槽11上的键槽宽度b和长度L以及深度tl，根据GB/T 1095-2003来决定；叶顶上螺钉孔的深度t2=l.5-2tl，螺钉孔的直径d〈b，紧定螺钉则根据叶顶上螺钉孔的深度t2和直径d在GB/T 75-1985标准下选择合适的紧定螺钉。
【权利要求】
1.一种无叶顶泄漏涡的轴流泵，其特征在于，包括转轮室，叶轮轮毂(2)，叶轮叶片(3)，圆筒(4)和轴(10)，所述叶轮叶片(3)固定在所述轴(10)上，所述叶轮叶片(3)位于所述转轮室内，所述叶轮叶片(3)的叶顶上设有键槽(11)，所述圆筒(4)通过键(13)固定安装在所述叶轮叶片(3)的叶顶上，所述圆筒(4)的内径和所述叶轮叶片(3)的外径相同，所述转轮室内壁面上设有凹腔，所述圆筒(4)位于所述转轮室内壁面的凹腔里，所述圆筒(4)与所述转轮室内壁面的凹腔壁构成间隙配合。
2.根据权利要求1所述的一种无叶顶泄漏涡的轴流泵，其特征在于，所述转轮室包括前转轮室(I)和后转轮室(7 )，所述前转轮室(I)和后转轮室(7 )通过螺栓固定连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种无叶顶泄漏涡的轴流泵，其特征在于，所述键(13)通过紧定螺钉(14)固定在所述叶轮叶片(3)的叶顶上。
4.根据权利要求1或2所述的一种无叶顶泄漏涡的轴流泵，其特征在于，所述圆筒(4)的长度h和所述叶轮叶片(3)叶顶在圆周展开图上的高度hi相等，所述圆筒(4)的厚度s为 Smnin
5.根据权利要求1或2所述的一种无叶顶泄漏涡的轴流泵，其特征在于，所述键槽(11)的几何中心位于所述叶轮叶片所在的轮毂圆弧中心(5)上。
6.根据权利要求5所述的一种无叶顶泄漏涡的轴流泵，其特征在于，所述键槽(11)的倾斜角度α与叶轮叶片的叶顶安放角β相等。
7.根据权利要求1或2所述的一种无叶顶泄漏涡的轴流泵，其特征在于，还包括导叶(8 )，所述导叶(8 )通过轴承(9 )安装在所述轴(10 )上。
【文档编号】F04D29/52GK104154043SQ201410385906
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月7日 优先权日:2014年8月7日
【发明者】张德胜, 邢津, 施卫东, 郎涛, 陈刻强, 程成 申请人:江苏大学