一种降低流体诱导振动的单叶片泵叶轮的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于旋转机械领域，具体涉及一种降低流体诱导振动的单叶片泵叶轮。
【背景技术】
[0002] 目前，单叶片泵具有非常好的无堵塞性的特点，在性能上具有高效区宽、扬程曲线 平缓等特点，由于其较大的过流能力而被广泛应用于输送含有大颗粒固体物质或易缠绕长 纤维等杂物的液体。然而由于这种单叶片泵叶轮的特殊设计结构，使得流道不对称，当单 叶片泵运行时，由于叶轮与蜗壳相互影响产生的动静干涉作用会使泵内流体产生很强的非 定常压力脉动效应，导致很大的径向力，进而对泵的运行产生不利影响，甚至导致断轴等危 害。
[0003] 现有技术主要为降低单叶片泵叶轮的质量不平衡，利用三维建模软件PROE对叶 片进行实体建模，在软件中找到重心位置，在重心位置的对面位置进行轮毂加厚或叶片加 厚。利用这种预先加重的方法，可预估加重的质量，并将数据反馈到叶轮模具上，使叶轮初 步达到质量平衡。
[0004] 虽然在结构上对单叶片泵叶轮进行了动平衡处理，使得叶轮的重心居中，然而，这 种方法并不能减弱单叶片泵特殊流道引起的水力不平衡力对泵振动的影响，使泵的运行可 靠性降低。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提出一种降低流体诱导振动的单叶片泵叶轮，旨在实现单叶片 泵在不降低运行效率的前提下，减小其运行过程中受到的流体激振力和诱导振动，提高运 行可靠性。
[0006] 本发明为了实现上述目的，采用的技术方案为：一种降低流体诱导振动的单叶片 泵叶轮，包括主叶片、后盖板、背叶片，所述主叶片位于所述后盖板正面，所述背叶片位于所 述后盖板背部，所述背叶片进口边和所述主叶片进口边形成相对夹角。所述背叶片进口边 和所述主叶片进口边以轴心为顶点形成相对夹角。流体进入叶轮后，主叶片受到一个径向 力作用，由于主叶片与背叶片安装有相对夹角，流体通过主叶片出口部分流入背叶片，背叶 片会受到一个与主叶片相反的径向力，平衡了一部分径向力，减小了其运行过程中受到的 流体激振力和诱导振动。
[0007] 进一步的，所述背叶片和所述主叶片是一体铸造的。
[0008] 进一步的，所述背叶片为所述主叶片等比缩小后的0. 4-0. 9倍。
[0009] 进一步的，所述背叶片进口边和所述主叶片进口边的相对夹角为45-135度。
[0010] 进一步的，所述背叶片为所述主叶片等比缩小后的〇. 8倍。
[0011] 进一步的，所述背叶片进口边和所述主叶片进口边的相对夹角为90度。
[0012] 本发明的有益效果是：通过数值模拟能快速地设计最优的背叶片，采用背叶片的 单叶片叶轮受到的水力激振力和诱导振动较小，泵的运行稳定性提高。本发明通过轴带动 转动，增加与主叶片有相对位置等比缩小的背叶片，主叶片与背叶片受到相反的径向力，平 衡了一部分径向力，实现单叶片泵在不降低运行效率的前提下，减小其运行过程中受到的 流体激振力和诱导振动，提高运行可靠性。
【附图说明】
[0013] 图1是单叶片结构示意图。
[0014] 图2是背叶片和主叶片相对夹角示意图。
[0015] 图3是流固親合计算方法流程示意图。
[0016] 图中1.前盖板2.后盖板3.主叶片4.背叶片5.相对夹角。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合附图，对本发明实施例中的技术方案作进一步说明。
[0018] -种降低流体诱导振动的单叶片泵叶轮，包括主叶片2、背叶片4,所述主叶片2有 前盖板1和后盖板3,所述背叶片4位于所述后盖板3背部，所述背叶片4和所述主叶片2 是一体铸造的，所述背叶片4和所述主叶片2形状相同，所述背叶片4为所述主叶片2的 〇. 8倍，所述背叶片4进口边和所述主叶片2进口边的相对夹角5为90度。
[0019] 采用流固耦合计算方法对单叶片泵进行由水力激振产生的径向力计算，在三维软 件Creo中对背叶片建模，背叶片的设计形状与主叶片一致，大小是等比例缩放且具有一定 的相对夹角。利用数值模拟方法，并对比例和夹角两个参数进行了多种组合方案设计，并对 单叶片泵进行流固耦合计算，对比不同方案的单叶片泵受到的径向力大小，从而可得到单 叶片泵受到最小径向力时的背叶片的最优大小，为主叶片的〇. 8倍，最优相对夹角（5)为90 度。所设计出来的有背叶片的单叶片泵具有较小的径向力，其运行可靠性得到提高。对表1 的模型泵用ansys cfx软件进行流固耦合计算，得到没有背叶片的叶轮受到的平均径向力 为1300N，背叶片为为主叶片的0. 8倍，相对夹角（5)为90度时，通过带背叶片的叶轮受到 的平均径向力为1125N，减小了 175N，效果显著。
[0020] 表1模型泵的主要参数
[0021]
【主权项】
1. 一种降低流体诱导振动的单叶片泵叶轮，其特征在于：包括主叶片（2)、后盖板（3)、 背叶片（4)，所述主叶片（2)位于所述后盖板（3)正面，所述背叶片（4)位于所述后盖板（3) 背部，所述背叶片（4)进口边和所述主叶片（2)进口边形成相对夹角（5)。
2. 根据权利要求1所述的一种降低流体诱导振动的单叶片泵叶轮，其特征在于：所述 背叶片（4)和所述主叶片（2)是一体铸造的。
3. 根据权利要求1所述的一种降低流体诱导振动的单叶片泵叶轮，其特征在于：所述 背叶片（4)为所述主叶片（2)等比缩小后的0.4-0. 9倍。
4. 根据权利要求1所述的一种降低流体诱导振动的单叶片泵叶轮，其特征在于：所述 背叶片（4)进口边和所述主叶片（2)进口边的相对夹角（5)为45-135度。
5. 根据权利要求1所述的一种降低流体诱导振动的单叶片泵叶轮，其特征在于：所述 背叶片（4)为所述主叶片（2)等比缩小后的0.8倍。
6. 根据权利要求1所述的一种降低流体诱导振动的单叶片泵叶轮，其特征在于：所述 背叶片⑷进口边和所述主叶片⑵进口边的相对夹角（5)为90度。
【专利摘要】本发明公开了一种降低流体诱导振动的单叶片泵叶轮，主要由前盖板、主叶片、后盖板和背叶片组成，背叶片与主叶片的数量相等。背叶片的设计形状与主叶片一致，大小是等比例缩放，且具有一定的相对位置。为了减小单叶片泵在运行中时受到的水力激振力，在三维软件Creo中对背叶片建模，并对单叶片泵进行流固耦合计算。利用数值模拟方法，对比不同方案的背叶片，可得到单叶片泵受到最小径向力时的背叶片的最优大小和相对位置。从而实现单叶片泵在不降低运行效率的前提下，减小流体诱导振动，能提高运行可靠性。
【IPC分类】F04D29-18
【公开号】CN104632695
【申请号】CN201510012135
【发明人】裴吉, 王文杰, 袁寿其, 袁建平, 骆寅
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月9日