一种壁面周期性变化的诱导轮

本发明涉及了一种诱导轮，具体涉及一种壁面周期性变化的诱导轮。

背景技术：

1、离心泵诱导轮即叶轮前置诱导轮，属于轴流式叶轮，装在离心泵叶轮前部，离心泵可利用诱导轮产生的扬程对后面离心泵叶轮起到增压作用。目前，进口处加诱导轮是提高离心泵空化性能的最为有效的方法之一，是较为常用的方法。诱导轮用于提高离心泵的吸入性能，其进口冲角小、叶片数较少、叶片载荷低、叶栅稠密度高，不仅自身空化性能良好，而且可增加离心轮的进口流体能量；此外，在装置空化余量不足时，可以延长叶轮、泵体和盖板等过流部件的使用寿命。在离心泵诱导轮中，叶顶间隙较小时会导致诱导轮轮毂流动分流较大，造成严重得流动不稳定性，从而造成能量损失；同时空化主要发生在诱导轮叶片前端，间隙越小越容易发生空化；叶顶间隙较大时，诱导轮进口回流区域较大，也会造成流动得不稳定，从而造成能量损失。不论叶顶间隙较大或较小，都会对诱导轮性能有不好得影响。

2、在实际的工业生产中，传统诱导轮的外壳往往采用圆形，虽然可以一定程度避免间隙过大或过小带来的不良影响，但是并不能兼顾诱导轮在不同叶顶间隙下的优势，因此，有待对现有的工艺结构进行改进。

技术实现思路

1、为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供一种壁面周期性变化的诱导轮。改型后的诱导轮的叶顶间隙为周期性变化的一个范围，同时兼顾了诱导轮在不同叶顶间隙下的优势，使诱导轮的设计可以进一步的优化，同时提高离心泵的空化性能。

2、本发明采用的技术方案是：

3、本发明的壁面周期性变化的诱导轮包括两个诱导轮叶片、轮毂和周期性外壳，轮毂同轴安装在周期性外壳的内部中心，两个诱导轮叶片位于轮毂和诱导轮外壳的内壁面之间，两个诱导轮叶片的径向内端连接在轮毂的外侧周面上。

4、所述的周期性外壳为壁面周期性变化的两端贯通的圆筒状结构，周期性外壳的横截面为由预设周期和预设振幅下的正弦曲线构成的圆形截面。本诱导轮以诱导轮基本模型为基础，在不改变其他几何参数的情况下，只改边诱导轮壁面参数。周期性外以原型诱导轮壁面周长为基准线，在其上均匀布置正弦曲线，使壁面由圆形改型为周期性变化的壁面。所述的诱导轮叶片在旋转时与诱导轮外壳的内壁面之间的叶顶间隙呈周期性变化，叶顶间隙的变化范围为0.3～0.7mm。

5、所述的诱导轮叶片的叶顶间隙率为12.2％～28.6％，叶顶间隙率等于叶顶间隙和诱导轮叶片的半径之间的比值。周期性外壳周期性变化，达到叶顶间隙为周期性变化的目的，进而实现同时避免叶顶间隙过大和叶顶间隙过小造成的不良影响。

6、所述的两个诱导轮叶片相互平行并沿轮毂的长度方向等螺距均匀分布，两个诱导轮叶片的径向外端与诱导轮外壳的内壁面之间留有间隙。

7、所述的两个诱导轮叶片的结构和形状均相似并且均为螺旋上升状的叶片。

8、所述的轮毂为圆锥形，周期性外壳靠近轮毂顶角的一端为进口端，远离轮毂顶角的一端为出口端，流体在轮毂和两个诱导轮叶片旋转时自进口端进入诱导轮内部，自出口端流出诱导轮。

9、两个诱导轮叶片的内缘与轮毂上部的圆周侧面焊接形成轮毂诱导轮结构，两个诱导轮叶片的顶端均与轮毂的上端固定连接，使得两个诱导轮叶片在旋转时以轮毂为轴中心。

10、本发明的有益效果是：

11、本发明中的周期性变化的壁面，是在原型诱导轮的基础上改造的而来，由于壁面是周期性变化因而叶顶间隙也为周期性变化。同时兼顾了诱导轮在不同叶顶间隙下的优势，使诱导轮的设计可以进一步的优化，同时提高离心泵的空化性能和汽蚀性能。

12、本发明以诱导轮的基本模型为基础，在不改变其他几何参数的情况下，只改变诱导轮壁面参数，设计了诱导轮壁面结构方案，以原型诱导轮壁面周长为基准线，在其上均匀分布正弦曲线，使诱导轮达到改型的目的，改型后的诱导轮叶顶间隙不是一个定值而是一个范围，因此改型后得诱导轮兼顾了叶顶间隙偏小和偏大的优势，避免了叶顶间隙较大导致诱导轮进口回流较大，造成得能量损失；同时也避免了叶顶间隙较小导致轮毂流动分流较大，造成得能量损失。

技术特征：

1.一种壁面周期性变化的诱导轮，其特征在于：包括两个诱导轮叶片(1)、轮毂(2)和周期性外壳(3)，轮毂(2)同轴安装在周期性外壳(3)的内部中心，两个诱导轮叶片(1)位于轮毂(2)和诱导轮外壳(3)的内壁面之间，两个诱导轮叶片(1)的径向内端连接在轮毂(2)的外侧周面上。

2.根据权利要求1所述的一种壁面周期性变化的诱导轮，其特征在于：所述的周期性外壳(3)为壁面周期性变化的两端贯通的圆筒状结构，周期性外壳(3)的横截面为由预设周期和预设振幅下的正弦曲线构成的圆形截面。

3.根据权利要求2所述的一种壁面周期性变化的诱导轮，其特征在于：所述的诱导轮叶片(1)在旋转时与诱导轮外壳(3)的内壁面之间的叶顶间隙呈周期性变化，叶顶间隙的变化范围为0.3～0.7mm。

4.根据权利要求3所述的一种壁面周期性变化的诱导轮，其特征在于：所述的诱导轮叶片(1)的叶顶间隙率为12.2％～28.6％，叶顶间隙率等于叶顶间隙和诱导轮叶片(1)的半径之间的比值。

5.根据权利要求1所述的一种壁面周期性变化的诱导轮，其特征在于：所述的两个诱导轮叶片(1)相互平行并沿轮毂(2)的长度方向等螺距均匀分布，两个诱导轮叶片(1)的径向外端与诱导轮外壳(3)的内壁面之间留有间隙。

6.根据权利要求1所述的一种壁面周期性变化的诱导轮，其特征在于：所述的两个诱导轮叶片(1)为螺旋上升状的叶片。

7.根据权利要求1所述的一种壁面周期性变化的诱导轮，其特征在于：所述的轮毂(2)为圆锥形，周期性外壳(3)靠近轮毂(2)顶角的一端为进口端，远离轮毂(2)顶角的一端为出口端，流体在轮毂(2)和两个诱导轮叶片(1)旋转时自进口端进入诱导轮内部，自出口端流出诱导轮。

技术总结
本发明公开了一种壁面周期性变化的诱导轮。诱导轮包括两个诱导轮叶片、轮毂和周期性外壳，轮毂同轴安装在周期性外壳的内部中心，两个诱导轮叶片位于轮毂和诱导轮外壳的内壁面之间，两个诱导轮叶片的径向内端连接在轮毂的外侧周面上。本发明以诱导轮的基本模型为基础，只改变诱导轮壁面参数设计了诱导轮壁面结构方案，以原型诱导轮壁面周长为基准线，在其上均匀分布正弦曲线，使诱导轮达到改型的目的，改型后的诱导轮叶顶间隙不是一个定值而是一个范围，因此改型后得诱导轮兼顾了叶顶间隙偏小和偏大的优势，避免了叶顶间隙较大导致诱导轮进口回流较大，造成得能量损失；同时也避免了叶顶间隙较小导致轮毂流动分流较大，造成得能量损失。

技术研发人员：崔宝玲,苗鑫鑫,杨倩倩
受保护的技术使用者：浙江理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14