半開式葉輪及使用該葉輪的小流量超高揚程的多級離心泵的製作方法
2023-09-18 03:50:40 2
本發明涉及泵類，具體而言，尤其涉及一種小流量超高揚程的多級離心泵，以及其使用的半開式葉輪。
背景技術：
離心泵是指靠葉輪旋轉時產生的離心力來輸送液體的泵，利用葉輪旋轉而使水發生離心運動來工作的。水泵在啟動前，必須使泵殼和吸水管內充滿水，然後啟動電機，使泵軸帶動葉輪和水做高速旋轉運動，水發生離心運動，被甩向葉輪外緣，經蝸形泵殼的流道流入水泵的壓水管路。
在國外核電站小流量超高揚程的場合原先都是使用柱塞泵，但是柱塞泵振動和運行可靠性問題不斷。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種適合核電站使用的小流量超高揚程的多級離心泵，以及其使用的半開式葉輪。
本發明的目的通過以下技術方案來實現：
本發明揭示了一種半開式葉輪，包括輪轂，以及沿其徑向延伸的基體，所述基體的表面上設有葉片，所述葉片包括第一葉片和第二葉片，所述第一葉片的長度為所述基體的外周面至所述輪轂的距離，所述第二葉片的長度小於所述第一葉片的長度，所述第一葉片和第二葉片交錯均布在所述基體的表面上；所述葉片的高度從所述輪轂至所述基體的外周面的方向上為由高到低設置；所述第一葉片和第二葉片之間設有貫穿於所述基體的平衡。
本發明還揭示了一種使用上述的半開式葉輪的小流量超高揚程的多級離心泵，包括殼體，設置在所述殼體上的入口和出口，所述殼體內設置有轉軸，所述轉軸上間隙設有半開式葉輪，所述半開式葉輪的兩側分別設有導葉和中段件，所述導葉和中段件通過銷軸固定在所述半開式葉輪的兩側形成一個葉輪組件，所述葉輪組件排列套接在所述轉軸上。
優選的，所述導葉面向於所述半開式葉輪的一側設有流道，所述流道與所述半開式葉輪的葉片流道導通。
優選的，所述中段件抵靠相鄰的葉輪組件的導葉一側設有螺旋形導流板。
優選的，所述入口和出口通過法蘭固定在所述殼體上。
優選的，所述半開式葉輪通過花鍵設置在所述轉軸上。
優選的，所述轉軸的輸入端一側設有滾動軸承,所述轉軸的輸出端一側設有角接觸球軸承。
優選的，相鄰的葉輪組件之間具有高彈性密封件，所述的高彈性密封件成m型。
優選的，所述轉軸的輸出端一側還設有平衡盤，所述殼體上設有一個進口位於殼體外、進口位於所述平衡盤內的平衡管。
優選的，所述轉軸的兩端伸出所述殼體處設有機械密封。
本發明的有益效果主要體現在：具有低流量、高揚程的水力，在2級轉速下亦可運行；採用了本發明的半開式葉輪，能夠滿足工況要求且輸送介質可以有較高的含氣量；配有集裝式機械密封和滾動軸承，不需要外接的輔助潤滑系統或設備冷卻水，本發明用於取代柱塞泵，性能穩定，振動低。
附圖說明
下面結合附圖對本發明技術方案作進一步說明：
圖1：本發明半開式葉輪的立體示意圖；
圖2：本發明半開式葉輪的主視圖；
圖3：本發明半開式葉輪的右視圖；
圖4：本發明導葉的立體示意圖；
圖5：本發明中段件的立體示意圖；
圖6：本發明高彈性密封件的示意圖；
圖7：本發明多級離心泵的立體示意圖。
具體實施方式
以下將結合附圖所示的具體實施方式對本發明進行詳細描述。但這些實施方式並不限於本發明，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本發明的保護範圍內。
如圖1至3所示，本發明揭示了一種半開式葉輪，包括輪轂111，以及沿其徑向延伸的基體112，所述基體112的表面上設有葉片，所述葉片包括第一葉片113和第二葉片114，所述第一葉片113的長度為所述基體112的外周面至所述輪轂111的距離，所述第二葉片114的長度小於所述第一葉片113的長度，所述第一葉片113和第二葉片114交錯均布在所述基體112的表面上；所述葉片的高度從所述輪轂111至所述基體112的外周面的方向上為由高到低設置；所述第一葉片113和第二葉片114之間設有貫穿於所述基體112的平衡孔115。半開式葉輪的長短葉片優點是有效提高泵的抗氣蝕性能，原理在於將部分葉片的徑向尺寸縮短（在葉輪進口邊位置，外徑保持不變），變相地增大了葉輪眼的面積，降低了流入葉輪眼的介質流速。根據能量守恆的定律，在封閉系統中，流體的壓能和速度能的總和是恆定的。介質流速增加，壓能越小；壓能越小越容易氣蝕，所以本發明長短葉片的設計相對比一般等長度葉片設計，抗氣蝕性能更好。
如圖7所示，本發明還揭示了一種使用上述的半開式葉輪的小流量超高揚程的多級離心泵，包括殼體1，設置在所述殼體1上的入口2和出口3，所述入口2和出口3通過法蘭4固定在所述殼體1上。所述殼體1內設置有轉軸5，所述轉軸5上間隙設有半開式葉輪11，所述半開式葉輪11通過花鍵14設置在所述轉軸5上。所述轉軸5的輸入端一側設有滾動軸承7。所述轉軸5的輸出端一側設有角接觸球軸承8。，所述轉軸5的輸出端一側還設有平衡盤9，所述殼體1上設有一個進口位於殼體1外、進口位於所述平衡盤9內的平衡管10。所述轉軸5的兩端伸出所述殼體1處設有機械密封6。採用了葉輪平衡孔和平衡盤9來平衡軸向力，極大減小了泵運行時的軸向力，可以不採用特殊的推力軸承，而使用角接觸球軸承，方便了備件採購和降低易損件維護成本，不需要額外的強制潤滑油站降低了泵組採購成本。配套採用機械密封，使用壽命更長，不需要外接衝洗水，設備運行穩定性更高。另外，本發明的軸承箱外表面布置多層散熱筋板，通過風冷進行冷卻軸承箱，不需要外接軸承箱冷卻水。
本發明中，所述半開式葉輪11的兩側分別設有導葉12和中段件13，所述導葉12和中段件13通過銷軸固定在所述半開式葉輪11的兩側形成一個葉輪組件，所述葉輪組件排列套接在所述轉軸5上。結合圖4所示，所述導葉12面向於所述半開式葉輪11的一側設有流道121，所述流道121與所述半開式葉輪的葉片流道導通。結合圖5所示，所述中段件13抵靠相鄰的葉輪組件的導葉12一側設有螺旋形導流板131。
本發明多級離心泵採用了半開式葉輪，使得軸徑可以增加，相對於閉式葉輪軸徑可以更粗，轉子的剛性更好；由於沒有葉輪和泵體口環，轉子的軸向長度也相較於閉式葉輪較短，軸承的跨距更短，轉子穩定性更高。現有技術有採用閉式葉輪的設計，但閉式葉輪在流道內的擴散程度較嚴重，葉輪輸送介質回流比較嚴重，而半開式葉輪具有很高的揚程係數和幾乎不隨流量變化溫度的小流量特性曲線等特點，以及具有正的斜率上升段。本發明多級離心泵僅葉輪和殼體採用鑄件，其他承壓零部件均採用鍛件毛坯進行加工製造，筒體與進出口法蘭才螺栓連接，避免了核電站的焊接處的在役檢查（RT），降低了設備在役期間的RT檢查，降低了維護成本。筒體等承壓部件均是鍛件，也方便進行各種無損檢驗，鍛件的強度和材料各向同性更穩定。
結合圖6和圖7所示，相鄰的葉輪組件之間具有高彈性密封件，所述的高彈性密封件成m型。現有技術一般採用O形圈或金屬纏繞墊，為一次性密封，每次泵解體均需更換，其為易損件，並且無法補償加工尺寸誤差和裝配尺寸誤差。而本發明中採用的高彈性密封件不但能起到中段級間密封的功能，還能夠通過特有的m型結構的變形來補充中段零件的加工尺寸誤差和裝配尺寸誤差，並且其採用不鏽鋼材質，不屬於離心泵的易損件，可反覆拆裝使用，節約用戶成本。
本發明採用上述的結構特徵後，能達到的性能參數：流量：11.36-42.02m3/h，揚程：1949.4-1692m，設計溫度：200℃；設計點效率：41.8%，設計點流量：34.07 m3/h，揚程：1801.3m。NPSHr：設計點NPSHr：4.6m，最大流量點NPSHr：6.2m。
應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，它們並非用以限制本發明的保護範圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護範圍之內。