一种用于避免离心泵失速的叶片的制作方法

本发明属于离心泵技术领域，涉及一种用于避免离心泵失速的叶片。

背景技术：

离心泵在小流量工况下运行时会发生失速，失速团使流道的通流能力减弱，严重时甚至会造成流道堵塞，加剧了叶轮-蜗壳之间的动静干涉作用，从而引起振动和水力噪声，严重影响泵系统的可靠性和稳定性。现有的控制失速方式为被动式控制，改变了原有叶片的结构，使原有叶片的强度降低，一部分改型虽然延迟了小流量下失速涡的形成，但却降低了在设计工况下运行时的外特性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于避免离心泵失速的叶片，能避免离心泵在小流量工况下运行时出现失速现象。

本发明所采用的技术方案是，一种用于避免离心泵失速的叶片，包括叶片本体，叶片本体吸力面上开设有凹槽，凹槽内设置有射流器，射流器包括压电陶瓷元件，压电陶瓷元件一表面与凹槽接触，压电陶瓷元件另一表面上连接有振动金属片，振动金属片两端连接有分流隔板，分流隔板与振动金属片形成腔体，分流隔板上开设有喷口。

分流隔板包括两个互相平行的第一连接杆，每个第一连接杆一端与振动金属片连接，第一连接杆另一端连接有第二连接杆，喷口位于第二连接杆上。

第二连接杆上表面与叶片本体表面位于同一水平面。

压电陶瓷元件的形状为圆形、方形或者环形。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明的叶片，采用压电陶瓷元件，利用其对电信号反应快、分辨率高、推力大且体积小等特点，能根据需要快速、准确控制流道内流体的流动状态；

(2)本发明的叶片，通过射流器实现流道内流体的零净质量流量，无需借助流体输送管道和其他机械部件；通过改变压电陶瓷元件电压控制振动金属片的振幅，从而进一步调节射流速度；

(3)本发明的叶片，在小流量工况下，通过射流器向边界层注入高速流体，濒临分离的边界层能从高速流体中获得的额外能量重新激活边界层，延迟边界层分离，从而阻止失速涡的传播，并且在正常工况下对外特性以及空化和压力脉动特性无影响；

(4)本发明的叶片，结构简单，操作方便，成本低，无需改变叶片的形状。

附图说明

图1是本发明一种用于避免离心泵失速的叶片的结构示意图；

图2是本发明一种用于避免离心泵失速的叶片内射流器的结构示意图。

图中，1.叶片，2.压电陶瓷元件，3.振动金属片，4.分流隔板，5.喷口，6.腔体，7.第一连接杆，8.第二连接杆，9.凹槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种用于避免离心泵失速的叶片，如图1所示，包括叶片本体1，叶片本体1的吸力面上开设有凹槽9内设置有射流器，射流器包括压电陶瓷元件2，压电陶瓷元件2一表面与凹槽9接触，压电陶瓷元件2另一表面上连接有振动金属片3，压电陶瓷元件2上表面上连接有振动金属片3，振动金属片3两端连接有分流隔板4，分流隔板4与振动金属片3形成腔体6，分流隔板4上开设有喷口5；通过改变压电陶瓷元件2的电压控制振动金属片3振幅，从而进一步调节射流速度。

如图2所示，分流隔板4包括两个互相平行的第一连接杆7，每个第一连接杆7一端与振动金属片3连接，第一连接杆7另一端连接有第二连接杆8，喷口5位于第二连接杆8上，喷口5至叶片本体1进水口断面的距离为叶片弦长的10％～30％。第二连接杆8上表面与叶片本体1表面位于同一水平面。

优选的，压电陶瓷元件2的形状为圆形、方形或者环形。

使用时，如果喷射器工作频率过高会造成能源浪费，增加不必要的支出；如果喷射器工作频率太小，液体喷射器无法及时对于失速涡的形成做出反应。根据不同离心泵选择合适的喷射器的工作频率，喷射器的工作频率选择过程如下：

在叶轮每个流道进口处沿周向方向均匀布置监视点，当监视点为6个时，监视这6个点相应位置压力随时间变化的瞬时值，以获取失速特征参数。

测量任意两个相邻的监测点，δθ为两个监测点之间的夹角，当失速区的信号传播到第一个监视点时，第一个监视点接到一个压力突变的信号，经过一段时间，失速区传到第二个监视点，第二个监视点接到一个压力突变的信号，先记录两个监视点的输出信号和时间，然后找出两个监测点的相同压力突变信号对应的时间并计算时间差，得到一个失速团经过角度δθ所需要的时间δt。

所以，喷射器两次喷射间隔时间小于δt，失速涡就只会在产生它的流道内发生交替失速，避免造成旋转失速。

本发明一种用于避免离心泵失速的叶片的工作过程如下：

使用时，水流从叶轮流道经过叶片本体1，打开射流器开关，压电陶瓷元件2将电能转换为机械能并传递给振动金属片3，振动金属片3将能量传送至腔体6内的流体，使流体从喷口5喷出，喷口5至叶片本体1靠近叶轮中心一端的距离为叶片弦长的10％～30％；当流体喷出腔体6内后，切断压电陶瓷元件2电源，此时，由于压差的存在，叶轮流道内的液体会从喷口5进入腔体6内，从而将腔体6注满，以此循环工作。

通过以上方式，本发明的叶片，在小流量工况下，通过射流器向边界层注入高速流体，濒临分离的边界层能从高速流体中获得的额外能量重新激活边界层，延迟边界层分离，从而阻止失速涡的传播；本发明的叶片，结构简单，操作方便，成本低，无需改变叶片的形状。

技术特征：

技术总结
本发明公开的一种用于避免离心泵失速的叶片，包括叶片本体，叶片本体吸力面上开设有凹槽，凹槽内设置有射流器，射流器包括压电陶瓷元件，压电陶瓷元件一表面与凹槽接触，压电陶瓷元件另一表面上连接有振动金属片，振动金属片两端连接有分流隔板，分流隔板与振动金属片形成腔体，分流隔板上开设有喷口。采用压电陶瓷元件，利用其对电信号反应快、分辨率高、推力大且体积小等特点，能根据需要快速、准确控制流道内流体的流动状态。

技术研发人员：冯建军;杨红红;朱国俊;吴广宽;罗兴锜
受保护的技术使用者：西安理工大学
技术研发日：2017.11.30
技术公布日：2018.05.15