用於高速離心泵的流動矢量控制的製作方法
2023-06-13 20:42:31
專利名稱：用於高速離心泵的流動矢量控制的製作方法
技術領域：
本申請涉及一種具有葉片的葉輪，該葉輪垂直於旋轉軸線運行，具有從葉片延伸至輪轂的特徵。
背景技術：
高速離心泵包括多種結構。一種結構具有從葉輪的外周邊徑向向內並且垂直於葉輪的旋轉軸線延伸的多個直葉片。在這些泵中，葉片通常在徑向與輪轂或內罩間隔開的某個位置處終止。在葉片徑向內端和輪轂外周邊之間的位置可能會發生氣蝕。高速離心泵中的氣蝕是難以避免的，但是已經通過修改入口外殼的幾何形狀或殼體來加以解決。另外，導流輪可以被設置在葉輪上遊並用於引導泵流體流向葉輪葉片。可以改變導流輪的設計以解決氣蝕問題。另外，葉片的角部有時被倒圓處理。即使進行了所有上述嘗試，但是直葉輪葉片與在指定工作點流入葉輪的流動之間的相互作用仍然可以形成氣蝕。氣蝕是不希望有的，並且可能會導致蒸氣的形成和流動塌縮，還可能會對葉輪造成損壞。
發明內容
一種用於離心泵的葉輪包括徑向內輪轂以及直線延伸並且沿垂直於葉輪旋轉軸線的方向延伸的多個葉片。葉片從徑向外端延伸至徑向內端，並且界定出大致為截圓錐形的包絡線。流動控制特徵被成形在葉片的徑向內端和輪轂之間。流動控制特徵具有弧形的上表面。
圖1示出了第一葉輪實施例。圖2示出了第一實施例的特徵的正視圖。圖3是穿過圖2中實施例的一部分的截面圖。圖4示出了第二實施例。圖5示出了第二實施例中的細節。
具體實施例方式圖1示出的泵20具有通往導流輪M的流動入口 22。導流輪引導流體流向泵的葉輪沈。出口 23延伸在葉輪沈的下遊。軸杆28驅動葉輪沈旋轉。葉片36具有向上斜伸至徑向內端31的徑向外端33。正如在該截面中能夠看到的那樣，葉片36的軸向外表面界定出大致為截圓錐形的包絡線。防氣蝕或流動控制特徵32 由葉片36的內端31徑向向內成形並且一直延伸至內輪轂37。正如能夠看到的那樣，導流輪M上的葉片的外徑通常可以小於特徵32的外徑。
如圖2中所示，葉片外表面30大致為圓錐形。另夕卜，葉片直接向著葉片沈和軸杆 28的中心旋轉軸線X垂直延伸。特徵32從其徑向最外緣18伸出以在19處匯合到內輪轂 37中。特徵32在擴大部分40內具有附加材料，擴大部分沿周向比葉片36的厚度t更厚。 因此，在特徵32的一側(後緣)有附加材料，這就為整體的葉輪沈提供了附加剛性。特徵32之間形成了間隔17。正如圖2中能夠看到的那樣，特徵32的徑向外端44可以徑向延伸超出葉片36的徑向內端31。圖1和圖2中的特徵32可以徑向漸縮，其以使其在擴大部分40的徑向外部44比其在徑向內部更薄。圖3示出了距離從匯合到曲線51內的側面或者前緣50的曲率半徑r。在特徵32 的頂部成形出曲線50/51有助於沿著該特徵引導流動並形成了流動不太可能與葉輪表面脫離。如圖所示，曲線51的半徑為R。圖3中示出的半徑R比示出的截面圖更深入平面內。 正如能夠看到的那樣，半徑R可以由於錐度而改變。在一個實施例中，半徑r相對於半徑R 而言非常小，目的是最大化半徑R並因此最大化對指定葉片厚度t的特徵效力。在實施例中，半徑r與葉片厚度t的比值小於5。而且，t與R的比值通常小於1。正如從圖1中可以清楚看出的那樣，特徵32具有大致直接直線伸入輪轂37內的最上側面，並且使得多個特徵32的多個最上側面可以界定出垂直於葉輪沈的旋轉軸線X 的平面。也就是說，儘管特徵32如圖所示沿切向是弧形的，但是在別處它們並非弧形，而是改為大致沿徑向尺寸直線延伸。特徵32用作障礙物以阻止從下遊流動中的回流，並且進一步用於避免氣蝕。擴大部分40中附加材料的錐度在最接近旋轉軸線的位置最大，並且在旋轉軸線附近提供更大的厚度。圖4示出了另一個實施例中的泵120，具有由軸杆1 驅動的葉輪126，並且從入口 122接收流體。導流輪IM在本實施例中也可以使用。同樣地，葉片130向上斜伸至徑向內端，並且隨後就是特徵132的開始。正如能夠看到的那樣，特徵132延伸至內輪轂136。圖5示出了葉輪126。正如能夠看到的那樣，在本實施例中，附加材料140並不具有徑向錐度，並且通常沿其整個長度都是相同的厚度。另外，葉片130匯合到特徵132內， 特徵132匯合到輪轂136內。儘管葉輪如圖1中所示裝有導流輪，但是葉輪如圖5中所示沒有導流輪也可以使用。可以使用任意數量的出口外殼。另外，所謂的「分流葉片」可以被用於該葉輪。儘管已經公開了本發明的實施例，但是本領域普通技術人員應該意識到可以在本發明的保護範圍內進行一些修改。為此，應該研讀所附的權利要求來確定本發明的實質保護範圍和內容。
權利要求
1.一種用於離心泵的葉輪，包括徑向內輪轂，以及直線延伸並且沿垂直於葉輪旋轉軸線的方向延伸的多個葉片，所述葉片從徑向外端延伸至徑向內端，並且在葉片的軸向外表面處界定出大致為截圓錐形的外包絡線，流動控制特徵位於所述葉片的徑向內端之間並延伸至所述輪轂，並且所述流動控制特徵具有弧形的上表面。
2.如權利要求1所述的葉輪，其中所述葉片具有匯合到所述特徵內的大致圓錐形的上表面。
3.如權利要求1所述的葉輪，其中在所述葉片和所述特徵的後緣上設有附加材料，以使後緣的附加材料增加每一個所述特徵的厚度。
4.如權利要求3所述的葉輪，其中所述附加材料從所述輪轂徑向向外延伸至超出所述葉片徑向內端的位置。
5.如權利要求3所述的葉輪，其中所述附加材料是厚度漸縮的，並且在靠近輪轂的位置比靠近徑向外部位置的位置更厚。
6.如權利要求3所述的葉輪，其中所述特徵大致為均勻厚度。
7.如權利要求3所述的葉輪，其中在所述附加材料和下一個相鄰特徵的前緣之間存在沿周邊分開的間隔。
8.如權利要求1所述的葉輪，其中所述多個特徵的最上側面界定出垂直於所述葉輪的旋轉軸線的平面。
9.如權利要求1所述的葉輪，其中導流輪被設置在所述葉輪上遊。
10.如權利要求9所述的葉輪，其中所述導流輪內的葉片外徑小於所述特徵的外徑。
11.如權利要求1所述的葉輪，其中所述弧形的上表面至少具有以第一半徑成形的第一部分，所述第一半徑大於所述葉片的周向厚度。
12.如權利要求11所述的葉輪，其中所述弧形的上表面還包括從所述特徵的側壁匯合到所述第一部分內的第二部分，其中所述第二部分的曲率半徑小於所述第一曲率半徑。
13.一種用於離心泵的葉輪，包括徑向內輪轂，以及直線延伸並且沿垂直於葉輪旋轉軸線的方向延伸的多個葉片，所述葉片從徑向外端延伸至徑向內端，並且在葉片的軸向外表面處界定出大致為截圓錐形的外包絡線；流動控制特徵，位於所述葉片的徑向內端之間並延伸至所述輪轂，並且所述流動控制特徵具有弧形的上表面，所述多個特徵的最上側面界定出垂直於所述葉輪的旋轉軸線的平面；所述葉片具有匯合到所述特徵內的大致圓錐形的上表面；在所述葉片和所述特徵的後緣上設有附加材料，以使後緣的附加材料增加每一個所述特徵的厚度；在所述附加材料和下一個相鄰特徵的前緣之間存在沿周邊分開的間隔；並且所述弧形的上表面至少具有以第一半徑成形的第一部分，所述第一半徑大於所述葉片的周向厚度，並且所述弧形的上表面還包括從所述特徵的側壁匯合到所述第一部分內的第二部分，其中所述第二部分的曲率半徑小於所述第一曲率半徑。
全文摘要
本發明涉及用於高速離心泵的流動矢量控制。一種用於離心泵的葉輪包括徑向內輪轂以及直線延伸並且沿垂直於葉輪旋轉軸線的方向延伸的多個葉片。葉片從徑向外端延伸至徑向內端，並且界定出大致為截圓錐形的包絡線。流動控制特徵被成形在葉片的徑向內端和輪轂之間。流動控制特徵具有弧形的上表面。
文檔編號F04D29/22GK102465912SQ20111036101
公開日2012年5月23日 申請日期2011年11月15日 優先權日2010年11月15日
發明者E. 塞德爾科 J., R. 維特 S. 申請人:勝達因公司