一种导叶式圆盘泵叶轮连接装置 |
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| 申请号 | CN202410042547.1 | 申请日 | 2024-01-11 | 公开(公告)号 | CN117869363A | 公开(公告)日 | 2024-04-12 |
| 申请人 | 西华大学; | 发明人 | 衡亚光; 罗西棚; 陈正甦; 江启峰; 张惟斌; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及圆盘 泵 技术领域，具体涉及一种导叶式圆盘泵 叶轮 连接装置，包括叶轮前盖板、叶轮后盖板以及导叶式连接柱；所述叶轮前盖板和叶轮后盖板相对设置；所述导叶式连接柱数量为2个及以上；所述导叶式连接柱设置在叶轮前盖板和叶轮后盖板之间；所述导叶式连接柱阵列地分布在以叶轮后盖板中心为圆心的同心圆上。可以避免原有的连接柱装置降低圆盘泵的整体性能，对出口流动具有优化导流的作用，能够提高圆盘泵的性能。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种导叶式圆盘泵叶轮连接装置，其特征在于：包括叶轮前盖板(1)、叶轮后盖板(2)以及导叶式连接柱(4)；所述叶轮前盖板(1)和叶轮后盖板(2)相对设置；所述导叶式连接柱(4)数量为2个及以上；所述导叶式连接柱(4)设置在叶轮前盖板(1)和叶轮后盖板(2)之间； |
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| 说明书全文 | 一种导叶式圆盘泵叶轮连接装置技术领域背景技术[0002] 圆盘泵是一种用于特殊介质输送的离心式泵类。在运行过程中，主要通过两侧圆盘高速旋转产生的边界层以及流体内部分子间的粘性来牵引输送流体。与传统离心泵相比，圆盘泵在输送过程中叶轮与流体介质之间的相互作用较小，一方面能够使叶轮不易受到磨损、冲击而损坏，另一方面也能够很好地保护被输送介质不受到破坏，因此广泛用于渔业、食品、果蔬等需要保护被输送介质的领域之中。同时，由于其叶片不隔断流道，与传统的离心泵相比具有流道宽阔、不宜堵塞的特点，特别适用于输送固液、气固以及气液等多相流介质，具有显著的优势应用领域。 [0003] 从流体力学的层面分析，圆盘泵叶轮出口流动是影响圆盘泵的扬程以及效率的关键因素，而现有的连接柱装置通常为圆柱形，对圆盘泵叶轮的出口流动必然造成阻碍作用，增加了局部的湍流度，带来额外的能量损失。同时还影响圆盘泵叶轮出口的速度三角形，进一步导致圆盘泵的扬程和效率下降。理论而言，最为理想的办法是去除连接柱，通过磁悬浮驱动两侧圆盘同步旋转，可以完美地避免连接柱对圆盘泵叶轮出口流动的影响，但是该方法需要重新构建动力系统，而且磁悬浮驱动装置复杂、造价高昂，难以在泵的应用中进行普及，亟需通过其他方法对连接柱装置进行改善。 发明内容[0004] 本发明的目的在于提供一种导叶式圆盘泵叶轮连接装置，可以避免原有的连接柱装置降低圆盘泵的整体性能，对出口流动具有优化导流的作用，能够提高圆盘泵的性能。 [0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种导叶式圆盘泵叶轮连接装置，包括叶轮前盖板、叶轮后盖板以及导叶式连接柱；所述叶轮前盖板和叶轮后盖板相对设置；所述导叶式连接柱为导叶式装置；导叶式连接柱数量为2个及以上；所述导叶式连接柱设置在叶轮前盖板和叶轮后盖板之间；所述导叶式连接柱阵列地分布在以叶轮后盖板中心为圆心的同心圆上。 [0006] 进一步地，所述叶轮前盖板、叶轮后盖板上设有相对应的盖板固定孔和盖板活动孔；所述导叶式连接柱的前端设有一个导叶固定孔，导叶式连接柱的后端设有一个导叶活动孔；所述导叶式连接柱前端通过盖板固定孔、导叶固定孔固接在叶轮前盖板、叶轮后盖板之间；所述导叶式连接柱后端通过盖板活动孔、导叶活动孔固接在叶轮前盖板、叶轮后盖板之间。 [0007] 进一步地，所述盖板活动孔和盖板固定孔中心的连线，与盖板固定孔中心切向方向形成安放角；所述安放角与所述圆盘泵叶轮的出口流动角度相适应。 [0008] 进一步地，根据所述圆盘泵叶轮不同的出口流动角度设有相应的多个所述盖板活动孔；所有所述盖板活动孔的中心位于同一圆弧上。 [0010] 进一步地，所述导叶式连接柱的上下表面分别与叶轮前盖板、叶轮后盖板的表面紧密贴合。 [0011] 进一步地，叶轮前盖板、叶轮后盖板之上均设有叶片，用于增强圆盘泵叶轮对流体做功的能力。 [0012] 进一步地，所述导叶式连接柱的安放角根据下面公式确定： [0013] [0014] 其中，Vr和Vθ分别是圆盘泵叶轮出口处的径向速度和切向速度；α为安放角； [0015] [0016] [0017] u＝2πrn； [0018] 其中，Q是圆盘泵叶轮的工作流量；r是叶轮前盖板半径；b是叶轮前盖板与叶轮后盖板之间的间距；N是叶片总数量；A是叶片在过流方向的横截面积；u是叶轮前盖板出口的圆周速度；β2是叶片安放角；n是圆盘泵的转速叶轮。 [0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果为： [0020] 提供一种导叶式圆盘泵叶轮连接装置，相较于对出口流动具有阻碍作用的传统圆柱形连接柱，能够改善出口流动、提升性能水平；设置不同的盖板活动孔，在运行工况变化导致圆盘泵叶轮出口速度三角形变化的情况下，可调节导叶式连接柱在叶轮前盖板和叶轮后盖板之间的安装位置，使安放角度与出口流动角度保持一致变化，达到最优的导流效果。附图说明 [0021] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。 [0022] 图1为本发明的整体装置示意图； [0023] 图2为本发明的叶轮前盖板俯视图； [0024] 图3为本发明的叶轮后盖板俯视图； [0025] 图4为本发明的导叶式连接柱俯视图； [0026] 图5为本发明的导叶式连接柱装置示意图； [0027] 图6为本发明的导叶式连接柱角度调节示意图； [0028] 图7为本发明的导叶式连接柱与叶轮前盖板、叶轮前盖板连接示意图； [0029] 图8为圆柱形连接装置产生的涡带图； [0030] 图9为本发明的导叶式圆盘泵叶轮连接装置周边流线分布图； [0031] 图10为圆盘泵导叶式连接柱和圆柱形连接柱性能曲线对比图； [0032] 图中，1‑叶轮前盖板；2‑叶轮后盖板；3‑叶片；4‑导叶式连接柱；5‑轴孔；6‑盖板固定孔；7‑盖板活动孔；8‑导叶固定孔；9‑导叶活动孔。 具体实施方式[0033] 下面通过具体实施例对该发明作进一步说明： [0034] 参阅图1‑7，一种导叶式圆盘泵叶轮连接装置，包括叶轮前盖板、叶轮后盖板以及导叶式连接柱；所述叶轮前盖板和叶轮后盖板相对设置；所述导叶式连接柱为导叶式装置；导叶式连接柱数量为2个及以上；所述导叶式连接柱设置在叶轮前盖板和叶轮后盖板之间； 所述导叶式连接柱阵列地分布在以叶轮后盖板中心为圆心的同心圆上。 [0035] 叶轮前盖板、叶轮后盖板上设有相对应的盖板固定孔和盖板活动孔；所述导叶式连接柱的前端设有一个导叶固定孔，导叶式连接柱的后端设有一个导叶活动孔；所述导叶式连接柱前端通过盖板固定孔、导叶固定孔固接在叶轮前盖板、叶轮后盖板之间；所述导叶式连接柱后端通过盖板活动孔、导叶活动孔固接在叶轮前盖板、叶轮后盖板之间。 [0036] 盖板活动孔和盖板固定孔中心的连线，与盖板固定孔中心切向方向形成安放角；所述安放角与所述圆盘泵叶轮的出口流动角度相适应。 [0037] 根据所述圆盘泵叶轮不同的出口流动角度设有相应的多个所述盖板活动孔；所有所述盖板活动孔的中心位于同一圆弧上。 [0038] 导叶式连接柱侧面具有流线形外轮廓；所述导叶式连接柱内侧壁的前段凸型曲率半径小于导叶式连接柱内侧壁的后段凹型曲率半径；所述导叶式连接柱外侧壁为弧形。 [0039] 导叶式连接柱的上下表面分别与叶轮前盖板、叶轮后盖板的表面紧密贴合。叶轮前盖板、叶轮后盖板之上均设有叶片，用于增强圆盘泵叶轮对流体做功的能力。 [0040] 导叶式连接柱的安放角根据下面公式确定： [0041] [0042] 其中，Vr和Vθ分别是圆盘泵叶轮出口处的径向速度和切向速度；α为安放角； [0043] [0044] [0045] u＝2πrn； [0046] 其中，Q是圆盘泵叶轮的工作流量；r是叶轮前盖板半径；b是叶轮前盖板与叶轮后盖板之间的间距；N是叶片总数量；A是叶片在过流方向的横截面积；u是叶轮前盖板出口的圆周速度；β2是叶片安放角；n是圆盘泵的转速叶轮。 [0047] 实施例中，首先对圆盘泵叶轮的导叶式连接柱装置进行设计，使之成为与出口流动角度相符的导叶式装置，导叶式连接柱的安放角α根据出口流动角度进行设计。在叶轮前盖板与叶轮后盖板上设置相对应的盖板固定孔，根据不同的安放角设置多个位置的盖板活动孔。盖板固定孔用于连接导叶前端导叶固定孔，而盖板活动孔则用于连接导叶后端导叶活动孔。在实施调节导叶角度功能时，导叶固定孔连接关系保持不变，而后端导叶活动孔则可以通过连接在不同的盖板活动孔上来达到调节导叶角度的作用角度调节。导叶式连接柱与叶轮前盖板、叶轮后盖板间的连接方式可采用但不限于螺纹连接。使圆盘泵叶轮成为一个整体并通过轴孔与电机轴连接，利用电机驱动圆盘泵叶轮作为刚体旋转。 |
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