一种生态友好型贯流泵

1.本发明涉及流体机械技术领域，特别涉及一种生态友好型贯流泵。


背景技术：

2.泵是将电能转化为叶轮的旋转机械能，再传递送给介质使其能量增加的一种通用机械，常见的介质包括水、油、酸碱液、乳化液、悬乳液和液态金属等。根据比转速的大小将泵划分为离心泵、混流泵、轴流泵、贯流泵，贯流泵扬程低、流量大，常应用于大型调水工程。一般来说，大型调水工程取水口的水源质量高、自然环境好，这就意味着水源中的水生生物较多。
3.然而，传统栅栏和排污栅无法完全阻隔多尺度水生生物，导致部分生物随液流被动的进入泵站及贯流泵，在经过叶轮和导叶后造成不同程度的损伤和死亡。一方面，库区的生物多样性受到影响，一些濒危物种可能难以恢复；另一方面，死亡的水生生物影响水源质量。因此，需要提高贯流泵站的生态友好性，降低水生生物过泵损伤率。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种生态友好型贯流泵，提高水生生物通过贯流泵站后的存活率，避免生物（如鱼、虾）的大量损伤和死亡。
5.为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：一种生态友好型贯流泵，包括壳体、叶轮轮毂、导叶轮毂和灯泡体，所述导叶轮毂上设置有导叶叶片，所述导叶叶片从所述导叶轮毂一直延伸到所述灯泡体的尾部，所述导叶叶片一端固定在导叶轮毂和灯泡体上，另外一端与壳体固定，所述导叶轮毂和所述灯泡体组成的腔体为空心结构，所述空心结构内部设置有旋转轴和与所述旋转轴连接的电机，所述旋转轴连接叶轮轮毂并带动所述叶轮轮毂旋转，导叶叶片前缘呈现c型空间弯扭形状，导叶叶片后缘沿直线分布；所述叶轮轮毂上设置有叶轮叶片，所述叶轮叶片与所述壳体之间存在间隙，叶轮叶片前缘呈现c型空间弯扭形状，叶轮叶片后缘沿直线分布。
6.上述方案中，所述叶轮叶片前缘和所述叶轮叶片后缘均进行钝化处理，其截面形状为角度≥270
°
的圆弧，所述叶轮叶片的厚度变化规律为：在靠近叶轮叶片前缘处的厚度t4最大，且满足t4≥0.03d，且逐渐线性减小至叶轮叶片后缘处，叶轮叶片后缘处的叶片厚度t5满足t5≤0.005d，其中，d为叶轮叶片的外径；叶轮叶片前缘截面圆弧半径大于等于1.5t4，叶轮叶片后缘截面圆弧半径大于等于1.5t5。
7.上述方案中，所述导叶叶片前缘和所述导叶叶片后缘均进行钝化处理，其截面形状为角度≥270
°
的圆弧，所述导叶叶片的厚度变化规律为：在靠近导叶叶片前缘处的厚度t8最大，且满足t8≥0.02d，且逐渐线性减小至导叶叶片后缘处，导叶叶片后缘处的叶片厚度t9满足t9≤0.005d，其中，d为叶轮叶片的外径；所述导叶叶片前缘的截面圆弧半径大于等于1.5 t8，所述导叶叶片后缘截面圆弧半径大于等于1.5 t9。
8.上述方案中，所述导叶叶片数量为3个或4个，所述叶轮叶片数量为2个或3个，所述
导叶叶片和所述叶轮叶片的数量取值互为质数。
9.上述方案中，所述灯泡体的下方壳体上设置有检修窗。
10.上述方案中，所述检修窗的外轮廓截面形状为梭形，在两头尖角处进行圆弧过渡处理，所述检修窗的中间是截面形状为圆形或方形的通孔。
11.本发明的有益效果：（1）导叶长度为传统贯流泵导叶长度的3-5倍，从导叶轮毂一直延伸到灯泡体尾部，在达到相同压力回收效果的前提下，导叶数量可以大幅度减少，降低水生生物撞击导叶叶片的概率。（2）叶轮叶片和导叶叶片前缘呈现c型空间弯扭形状，可以降低垂直撞击速度；叶轮叶片和导叶叶片厚度在靠近前缘处最大，且前缘进行了钝化处理，当生物撞击前缘时，可大幅度降低生物损伤；叶轮叶片和导叶叶片后缘同样进行了钝化处理，当后缘刮擦水生生物（如鱼、虾）时，减轻了生物表皮损伤。（3）检修孔外轮廓截面形状为梭形且两头尖角处进行了圆弧过渡处理，降低了鱼类撞击概率和撞击损伤，同时，外形符合流线型分布，降低了流动损失。
12.附图说明
13.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
14.图1为本发明实施例提供的一种生态友好型贯流泵三维示意图。
15.图2为本发明实施例提供的一种生态友好型贯流泵导叶叶片投影图。
16.图3为本发明实施例提供的一种生态友好型贯流泵导叶叶片a-a截面图。
17.图4为本发明实施例提供的一种生态友好型贯流泵叶轮叶片投影图。
18.图5为本发明实施例提供的一种生态友好型贯流泵叶轮叶片b-b截面图。
19.图6为本发明实施例提供的一种生态友好型贯流泵检修孔截面图。
20.图中， 1-壳体，2-叶轮轮毂，3-叶轮叶片，4-叶轮叶片前缘，5-叶轮叶片后缘，6-导叶轮毂，7-导叶叶片，8-导叶叶片前缘，9-导叶叶片后缘，10-灯泡体，11-检修窗。
具体实施方式
21.下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.图1是本发明实施例提供的一种生态友好型贯流泵三维示意图，生态友好型贯流泵多运用于大型泵站，其nd值一般在350以内，其中，n为转速（rpm），d为叶轮外径（m）。如图1所示，主要包括壳体1，叶轮轮毂2，叶轮叶片3，叶轮叶片前缘4，叶轮叶片后缘5，导叶轮毂6，导叶叶片7，导叶叶片前缘8，导叶叶片后缘9，灯泡体10，检修孔11。导叶叶片7一端固定在导叶轮毂6和灯泡体10上，一端与壳体1固定，导叶轮毂6和灯泡体10组成的腔体为空心结构，旋转轴和电机安装在其中，灯泡体10正下方安装检修孔11。叶轮叶片3固定在叶轮轮毂2上，
旋转轴连接叶轮轮毂2并带动其旋转，叶轮叶片3与壳体1之间、叶轮轮毂2和导叶轮毂6之间存在间隙，叶轮旋转时与壳体1和导叶轮毂6不发生接触。
23.图2为一种生态友好型贯流泵导叶叶片投影图。导叶叶片7为生态友好型设计，数量为3个或4个（传统贯流泵导叶叶片数量为5至9个），导叶叶片7长度为传统贯流泵导叶叶片长度的3-5倍，从导叶轮毂6一直延伸到灯泡体10尾部。在减少导叶叶片7数量的同时，增加导叶叶片7的长度，可达到与传统贯流泵导叶相同的压力回收效果。导叶叶片前缘8呈现c型空间弯扭形状，导叶叶片后缘9沿直线分布。图3为一种生态友好型贯流泵导叶叶片a-a截面图。导叶叶片7的厚度变化规律为：在靠近导叶叶片前缘8处的厚度最大，满足t8≥0.02d，并线性减小至导叶叶片后缘9处，满足t9≤0.005d，其中d为叶轮叶片3的外径。导叶叶片前缘8和导叶叶片后缘9均进行钝化处理，其截面形状为圆弧，且圆弧角度≥270
°
。导叶叶片前缘8处的圆弧半径满足r8≥1.5t8，导叶叶片后缘（9）处的圆弧半径满足r9≥1.5t9。
24.图4为一种生态友好型贯流泵叶轮叶片投影图。叶轮叶片3为生态友好型设计，数量为2个或3个（传统贯流泵叶轮叶片数量为3至5个），叶轮叶片前缘4呈现c型空间弯扭形状，叶轮叶片后缘5沿直线分布。图5为一种生态友好型贯流泵叶轮叶片b-b截面图。叶轮叶片3的厚度变化规律为：在靠近叶轮叶片前缘4处的厚度最大，满足t4≥0.03d，并线性减小至叶轮叶片后缘5处，满足t5≤0.005d，其中d为叶轮叶片3的外径。叶轮叶片前缘4和叶轮叶片后缘5均进行钝化处理，其截面形状为圆弧，且圆弧角度≥270
°
。叶轮叶片前缘4处的圆弧半径满足r4≥1.5t4，导叶叶片后缘9处的圆弧半径满足r5≥1.5t5。
25.图6为一种生态友好型贯流泵检修窗截面图。其外轮廓截面形状为梭形，在两头尖角处进行了圆弧过渡处理，检修窗11中间为通孔，通孔截面一般为圆形或方形，便于检修人员进出灯泡体10进行内部设备维护，并起到支撑灯泡体10的作用。
26.在工程设计和应用中，叶轮叶片3和导叶叶片7的数量应互为质数，举例来说，当叶轮叶片3数量为2个时，导叶叶片7数量为3个；当叶轮叶片3数量为3个时，导叶叶片7数量为4个。这种选取方式可避免叶轮叶片和导叶叶片压力脉动周期重合，降低压力脉动幅值，有助于提高系统稳定性。
27.本发明针对贯流泵采用了多种生态友好型设计，降低了导叶叶片前缘和叶轮叶片前缘的生物撞击概率和撞击损伤，减轻了导叶叶片后缘和叶轮叶片后缘对生物表皮的刮擦损伤，提高了生物安全性。
28.以上所揭露的仅为本发明的几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。