一种能避免流体失速的离心泵叶片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种能避免流体失速的离心泵叶片，包括叶片本体，叶片本体在其吸力面一侧设有安装槽，安装槽内设有被动式射流装置，被动式射流装置包括壳体，壳体内设有与叶片本体外连通的储水槽和封闭的空腔，储水槽和空腔通过一弹性薄膜分隔。本实用新型专利技术的好处是：通过弹性薄膜产生的形变位移对叶片表面流体进行不断的抽吸过程，叶片能够很快的适应吸力面尾部位置处的压力变化，防止形成回流和失速涡等不稳定流动现象，提高离心泵整体的稳定性；被动式射流装置属于被动控制，不需要外界的信号和能量注入，能够对离心泵运行时的内部流场进行实时的自适应；装置的结构简单，成本低，提高离心泵整体的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种能避免流体失速的离心泵叶片
本技术涉及流体机械设备
，尤其涉及一种能避免流体失速的离心泵叶片。
技术介绍
离心泵由于其本身流道扩散度大等一些结构特点，使得离心泵在小流量工况下运行时，流体极易在叶片吸力面出现流动分离，形成分离涡，分离涡逐渐发展成为失速团，失速团使流道的通流能力减弱，严重时甚至会造成流道堵塞，严重影响了泵的运行稳定性和效率。目前对离心泵失速的控制研究大都停留在对小流量工况下离心泵内部失速现象的分析和对失速团运动特性的分析上，并没有比较好的解决方案和成果转化去减小和控制离心泵的失速现象，对离心泵叶片本身进行的优化与改型设计效果不明显。例如，中国专利文献中授权公告号为CN205744585U，授权公告日为2016年11月30日公开的名为“一种工作效率高的离心泵叶轮”的技术专利，该申请案公开了一种工作效率高的离心泵叶轮。本离心泵叶轮在叶片背面设置有整流凸部，整流凸部设置在叶片背面的中部或者叶片背面中部的靠近叶片进口一侧。整流凸部的几何参数如下：0.25≤θ1/φ≤0.55；0.24≤(θ2-θ1)/φ≤0.40；0.25≤δ/h≤0.95；式中：φ—叶片包角；θ1—叶片进口与整流凸部起点之间的夹角；θ2—叶片进口与整流凸部终点之间的夹角；h—整流凸部的最高点与相对应位置处的叶片工作面之间的间距；δ—未设置整流凸部的叶片背面与相对应位置处的叶片工作面之间的间距，且间距h与间距δ的取值位置相同。其不足之处在于：1、对离心泵叶片本身进行的优化与改型设计效果不明显，其工作原理为增加凸部来强行干扰离心泵内的水体流动，不能对离心泵内叶片背压区的水流补偿压力，会降低水体动能，降低离心泵的功率传递；2、整流凸部的结构参数辅助并和叶片为一体结构，增加了叶片的制造成本。因此设计一种能避免流体失速的、自动调节叶片表面压力的离心泵叶片就很有必要了。
技术实现思路
本技术要克服现有技术中的离心泵叶片的背压区容易出现失速现象的不足，提供了一种能避免流体失速的离心泵叶片，能够很快的适应吸力面尾部位置处的压力变化，防止形成回流和失速涡等不稳定流动现象，提高离心泵整体的稳定性。为了实现上述目的，本技术采用如下技术方案。一种能避免流体失速的离心泵叶片，包括叶片本体，叶片本体在其吸力面一侧设有安装槽，安装槽内设有被动式射流装置，被动式射流装置包括壳体，壳体内设有与叶片本体外连通的储水槽和封闭的空腔，储水槽和空腔通过一弹性薄膜分隔。当离心泵稳定运行时射流口外的压力与空腔内的压力处于一个平衡状态，当泵在小流量工况下运行时，由于入流角的变化以及流道扩散度大等原因使得离心泵极易在叶片吸力面尾部位置发生流动分离、回流、失速涡等不稳定流动现象进而形成低压甚至负压区，被动式射流装置的存在使得当叶片表面压力开始变小边界层能量不足时由于压力变化的原因使得弹性薄膜向射流口的位移，此时储水槽内的流体会因为储水槽体积变小的原因，通过射流口以一定的速度流向流道，具有速度的流体增加了边界层的能量使得流体在吸力面尾端不易发生流动分离，避免产生失速涡；当射流口表面压力过大时，可以将流体压致储水槽内使弹性薄膜发生远离射流口的位移，缓解了叶片本体尾部形成的局部高压区，进而使流体不易在叶片本体的前端进口位置处由于叶轮进出口巨大的压差而产生回流；被动式射流装置镶嵌于叶片本体的内部，不改变叶片本体的原有形状，不会影响叶片本体做功，提高离心泵内水流的稳定性。作为优选，叶片本体骨线的弦长为L，安装槽位于叶片本体的尾端向前0.3~0.4L处。被动式射流装置位于安装槽内，当离心泵在小流量工况下运行时，由于入流角的变化以及流道扩散度大等原因使得离心泵极易在叶片吸力面尾部位置发生流动分离、回流、失速涡等不稳定流动现象进而形成低压甚至负压区，安装槽位于该位置能够增强被动式射流装置的实际补偿效果，有利于消除离心泵内流量的失速。作为优选，储水槽为对称结构，储水槽包括四个壁面，储水槽内其中一组相对的壁面为全等平行相对，储水槽内另一组相对的壁面从内向外逐渐靠拢从而使储水槽形成渐缩喷管形状，储水槽包括位于其两端的封流端和射流口，封流端与射流口平行，射流口位于叶片本体的吸力面，弹性薄膜的边沿与封流端贴合。储水槽的壁面为渐缩喷管形状，位于叶片本体吸力面的射流口尺寸是储水槽壁面最小的，有利于在不影响叶片做功的情况下尽可能的保持叶片表面形状不变。作为优选，射流口的形状为长方形，封流端的形状为长方形，射流口的宽度为0.0025到0.0075L，空腔的宽度与封流端的宽度相同，空腔的宽度为0.1到0.15L。有利于保证叶片本体的结构强度，同时，方便被动式射流装置在安装槽内的设置。作为优选，储水槽壁面的母线形状为两段相切的圆弧搭接形成的“s”形，每段圆弧的圆心角都小于90度，射流口处的切线和封流端处的切线平行。渐缩喷管形状结合流线型管嘴和圆锥形管嘴优点进行结构优化，减小损失系数并保证大的流速系数，提高储水槽的对于叶片本体尾部的局部高压区的补偿能力。作为优选，弹性薄膜采用硅胶材料制成。可以减小常规射流器采用的金属振动片和陶瓷震动片时振动产生的压力脉动，提高被动式射流装置整体的稳定性。作为优选，壳体采用金属箔制成。金属箔的柔性好，能在一定程度上缓冲由于弹性薄膜振动产生的压力脉动，使得被动式射流器与叶片能有一个很好的耦合效应；金属箔采用延展性能好的金属通过锤锻或是轧制的方式制造，表面光滑，阻力小。作为优选，壳体的形状为长方体，壳体在储水槽射流口的一侧设有凹台，安装槽内设有配合凹台的凸肩，凹台和凸肩通过若干个螺钉固定。方便被动式射流装置在叶片本体上的安装固定。本技术的有益之处在于：1.通过弹性薄膜产生的形变位移对叶片表面流体进行不断的抽吸过程，叶片能够很快的适应吸力面尾部位置处的压力变化，从而改变边界层原有的能量结构使吸力面不易发生流动分离，防止形成回流和失速涡等不稳定流动现象，提高离心泵整体的稳定性；2.被动式射流装置属于被动控制，不需要外界的信号和能量注入，能够对离心泵运行时的内部流场进行实时的自适应；3.装置的结构简单，成本低，对叶片表面流体压力和能量的变化响应快。附图说明图1是本技术的结构示意图。图2是图1中A处的放大图。图3是本技术应用在整个叶轮的结构示意图。图4是本技术中被动式射流装置的结构示意图。图中：叶片本体1吸力面11安装槽111凸肩112被动式射流装置2壳体21储水槽22封流端221射流口222空腔23弹性薄膜24凹台25螺钉3叶片本体的骨线弦长L叶片本体尾端的端面宽度C。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行进一步描述。图1、图2和图4中，一种能避免流体失速的离心泵叶片，包括叶片本体1，叶片本体1在其吸力面11一侧设有安装槽111，对于空间叶片取叶片本体1中间位置处的截面做骨线，叶片本体1骨线的弦长为L，单位为厘米；安装槽111位于叶片本体1的尾端向前0.35L处。安装槽111本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能避免流体失速的离心泵叶片，其特征是，包括叶片本体，叶片本体在其吸力面一侧设有安装槽，安装槽内设有被动式射流装置，被动式射流装置包括壳体，壳体内设有与叶片本体外连通的储水槽和封闭的空腔，储水槽和空腔通过一弹性薄膜分隔。/n

【技术特征摘要】
1.一种能避免流体失速的离心泵叶片，其特征是，包括叶片本体，叶片本体在其吸力面一侧设有安装槽，安装槽内设有被动式射流装置，被动式射流装置包括壳体，壳体内设有与叶片本体外连通的储水槽和封闭的空腔，储水槽和空腔通过一弹性薄膜分隔。


2.根据权利要求1所述的一种能避免流体失速的离心泵叶片，其特征是，所述叶片本体骨线的弦长为L，安装槽位于叶片本体的尾端向前0.3~0.4L处。


3.根据权利要求1所述的一种能避免流体失速的离心泵叶片，其特征是，所述储水槽为对称结构，储水槽包括四个壁面，储水槽内其中一组相对的壁面为全等平行相对，储水槽内另一组相对的壁面从内向外逐渐靠拢从而使储水槽形成渐缩喷管形状，储水槽包括位于其两端的封流端和射流口，封流端与射流口平行，射流口位于叶片本体的吸力面，弹性薄膜的边沿与封流端贴合。


4.根据权利要求3所述的一种能避免流体失速的离心泵叶片，...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯建军，张鹏利，金德山，刘胜柱，杨振彪，桂绍波，王建华，余永清，吴亚军，杨柯，
申请(专利权)人：陕西省引汉济渭工程建设有限公司，浙江富春江水电设备有限公司，长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61