一种用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置及工作方法 |
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| 申请号 | CN202410295507.8 | 申请日 | 2024-03-15 | 公开(公告)号 | CN118008876A | 公开(公告)日 | 2024-05-10 |
| 申请人 | 江苏大学; | 发明人 | 季磊磊; 刘振博; 李伟; 周岭; 朱勇; 蒲伟; 龙雨; 杨阳; 马齐江; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种用于抑制混流 泵 内大尺度 失速 涡的分流 叶片 装置及工作方法，涉及 流体 机械内部流动技术领域，包括轴连接部、叶 轮毂 和数个主叶片；轴连接部安装在 主轴 上， 叶轮 毂安装在轴连接部上，主叶片周向设置在叶轮毂上；叶轮毂上开设有数个伸缩缝，伸缩缝个数与主叶片个数相同；伸缩缝内通过 转轴 设置有活动杆A、活动杆B和活动杆C的一端，转轴能够通过动 力 源驱动；活动杆A、活动杆B和活动杆C的另一端设置在分流叶片上；转轴转动带动活动杆A、活动杆B和活动杆C旋转从而对分流叶片进行展开和收拢；外设计算机用于处理数据及发送 信号 。本发明通过在叶轮流道中设置分流叶片，使得流量分散达到改善混流 泵叶轮 内流场的方式。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置，其特征在于，包括轴连接部(1)、叶轮毂(2)和数个主叶片(3)；所述轴连接部(1)安装在主轴(13)上，叶轮毂(2)安装在轴连接部(1)上，所述主叶片(3)周向设置在叶轮毂(2)上；所述叶轮毂(2)上开设有数个伸缩缝(7)，伸缩缝(7)个数与主叶片(3)个数相同；所述伸缩缝(7)内通过转轴设置有活动杆A(4)、活动杆B(5)和活动杆C(6)的一端，转轴能够通过动力源驱动；所述活动杆A(4)、活动杆B(5)和活动杆C(6)的另一端设置在分流叶片(10)上；转轴转动带动活动杆A(4)、活动杆B(5)和活动杆C(6)旋转从而对分流叶片(10)进行展开和收拢；外设计算机(15)用于处理数据及发送信号。 |
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| 说明书全文 | 一种用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置及工作方法 技术领域背景技术[0002] 混流泵是介于离心泵和轴流泵二者之间的一种泵，其具有轴向入流，斜向出流的特点。它的扬程比轴流泵高，流量比轴流泵小，比离心泵大，因此在污水处理、防洪排涝和农田灌溉等领域被广泛应用。然而，随着混流泵应用场景的增多，对其性能的要求也逐渐提 高。但由于混流泵设计理论还不够完善，目前还没有能力设计出一种在全流量工况下效率 均处于最高值的混流泵。特别是，当混流泵在小流量工况运行时，由于叶轮进口冲角增大，容易在叶轮叶片背面产生回流。随着回流区的增大，叶轮某一通道被堵塞，水流转而流向临近通道，导致相邻通道进口处的冲角也随之发生变化，并使得下一级叶轮流道产生旋涡结 构并形成堵塞效应。这种堵塞现象会沿着叶轮轴线方向旋转，周而复始，从而形成“旋转失速”现象。在这期间，混流泵内部的流场非稳态流动增加，非定常特性更加明显，整个机组会出现异常振动和噪声，严重威胁运行的安全。因此，为了提高混流泵在失速工况的稳定性，减小“失速团”对流场的影响，有必要开发一种装置或结构消除或减弱混流泵叶轮内“失速团”对流场的负面影响。 [0003] 经检索，申请号为CN202320524343.2的专利通过在主叶片之间加装分流叶片，但其目的仅为回收余压能，并且分流叶片是固定的，对“旋转失速”现象并没有改善，并且该叶轮只能适用流量工况比较小的情况，当流量大时，更容易产生堵塞现象。申请号为 CN201711241684.4的专利则是通过射流器向边界层注入高速流体，阻止失速涡的传播，但 该种方式只适合叶片厚度较厚的泵，且其只能在流量工况比较小的情况下有效果，当流量 比较大的时候，效果甚微。 发明内容[0005] 本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。 [0006] 一种用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置，包括轴连接部、叶轮毂和数个主叶片；所述轴连接部安装在主轴上，叶轮毂安装在轴连接部上，所述主叶片周向设置在叶轮毂上；所述叶轮毂上开设有数个伸缩缝，伸缩缝个数与主叶片个数相同；所述伸缩缝内通过转轴设置有活动杆A、活动杆B和活动杆C的一端，转轴能够通过动力源驱动；所述活动杆A、活动杆B和活动杆C的另一端设置在分流叶片上；转轴转动带动活动杆A、活动杆B和活动杆C旋转从而对分流叶片进行展开和收拢；外设计算机用于处理数据及发送信号。 [0007] 上述方案中，所述分流叶片材质为柔性材料。 [0009] 上述方案中，所述分流叶片高度为主叶片高度的二分之一。 [0010] 上述方案中，所述伸缩缝位于叶轮毂上的相邻主叶片的中间位置。 [0011] 上述方案中，所述活动杆A、活动杆B和活动杆C能够伸缩。 [0012] 上述方案中，所述轴连接部、主叶片和叶轮毂一体成型。 [0013] 用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置的工作方法，将分流叶片装置安装于混流泵后，进行通水通电，运行初始，分流叶片收拢至伸缩缝中，微型孔隙水压力传感器传输数据于计算机中进行分析，当计算得出的压力系数|CP|＞0.05时，计算机发出分流 叶片展开指令，活动杆A、活动杆B、活动杆C收到指令后逆时针旋转伸长，带动分流叶片展开，扰乱叶轮流道内流场，同时，微型孔隙水压力传感器继续传输数据于计算机进行分析，当压力系数|CP|＞0.02时，计算机发出分流叶片收拢指令，叶轮伸缩缝中的活动杆A、活动杆B、活动杆C收到指令后顺时针旋转收缩，带动分流叶片收拢至伸缩缝中。 [0014] 有益效果： [0015] 1.本发明中设置有分流叶片，当混流泵出现“旋转失速”现象时，活动杆动作，将分流叶片展开，进行通道分流，使通道顺畅，当“旋转失速”现象消失时，分流叶片收拢，如此反复，既能抑制混流泵内大尺度失速涡，又可以减少泵的振动问题，提高泵的效率，延长了使用寿命；分流叶片的设计，当混流泵小流量工况运行时，在微型流量传感器监测流量，并将数据传送至计算机进行分析后发现叶轮某个通道有堵塞现象时，发出动作指令，活动杆动作，将分流叶片展开，进行通道分流，使通道顺畅，减少了泵的振动问题。 [0017] 图1为用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置的整体系统结构示意图； [0018] 图2为用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置的分流叶片展开详图； [0019] 图3为用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置的分流叶片收拢图； [0020] 图4为用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置的分流叶片收拢详图； [0021] 图5为用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置的叶轮正面结构示意图； [0022] 图6为用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置的叶轮侧面结构示意图。 [0023] 附图标记： [0024] 1‑轴连接部；2‑叶轮毂；3‑主叶片；4‑活动杆A；5‑活动杆B；6‑活动杆C；7‑伸缩缝；8‑微型孔隙水压力传感器；9‑微型孔隙水压力传感器信号线；10‑分流叶片；11‑活动杆信号线；12‑总线；13‑主轴；14‑滑环；15‑计算机。 具体实施方式[0025] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附 图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。 [0026] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为 对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。 [0027] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。 [0028] 一种用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置，包括轴连接部1、叶轮毂2和数个主叶片3；所述轴连接部1安装在主轴13上，叶轮毂2安装在轴连接部1上，所述主叶片 3周向设置在叶轮毂2上；所述叶轮毂2上开设有数个伸缩缝7，伸缩缝7个数与主叶片3个数 相同；所述伸缩缝7内通过转轴设置有活动杆A4、活动杆B5和活动杆C6的一端，转轴能够通过动力源驱动；所述活动杆A4、活动杆B5和活动杆C6的另一端设置在分流叶片10上；转轴转动带动活动杆A4、活动杆B5和活动杆C6旋转从而对分流叶片10进行展开和收拢；外设计算 机15用于处理数据及发送信号。 [0029] 上述方案中，所述分流叶片10材质为柔性材料。 [0030] 上述方案中，所述主叶片3的吸入面上设置有微型孔隙水压力传感器8；微型孔隙水压力传感器8用于监测流道内水压变化，并将电信号传递给计算机15。 [0031] 上述方案中，所述分流叶片10叶片高度为主叶片3高度的二分之一。 [0032] 上述方案中，所述伸缩缝7位于叶轮毂2上的相邻主叶片3的中间位置。 [0033] 上述方案中，所述活动杆A4、活动杆B5和活动杆C6能够伸缩。 [0034] 上述方案中，所述轴连接部1、主叶片3和叶轮毂3一体成型。 [0035] 用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置的工作方法，将分流叶片10装置安装于混流泵后，进行通水通电，运行初始，分流叶片10收拢至伸缩缝7中，微型孔隙水压力传感器8传输数据于计算机15中进行分析，当计算得出的压力系数|CP|＞0.05时，计算机15发出分流叶片10展开指令，活动杆A4、活动杆B5、活动杆C6收到指令后逆时针旋转伸长，带动分流叶片10展开，扰乱叶轮流道内流场，同时，微型孔隙水压力传感器8继续传输数据于计算机15进行分析，当压力系数|CP|＞0.02时，计算机15发出分流叶片10收拢指令，叶轮伸缩缝7中的活动杆A4、活动杆B5、活动杆C6收到指令后顺时针旋转收缩，带动分流叶片10收拢至伸缩缝7中。 [0036] 一种用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置，包括：轴连接部1，用于安装在主轴上；叶轮毂2，安装于轴连接部1外侧；若干主叶片3，周向设置在所述叶轮毂2外侧； 伸缩缝7，设置在叶轮毂2上，均匀布置于主叶片3之间；活动杆A4，安装在叶轮毂2内部；活动杆B5，安装在叶轮毂2内部；活动杆C6，安装在叶轮毂2内部；若干分流叶片10，数量和主叶片 3相同，高度为主叶片3的1/2，周向设置在两个主叶片3中间，为柔性材料；微型孔隙水压力传感器8，通过微型孔隙水压力传感器信号线9连接在计算机15上；安装于主叶片3吸入面； 滑环14，安装于主轴13末端；计算机15，外设，用于处理数据及发送信号，活动杆A4、活动杆B5及活动杆C6通过活动杆信号线11连接在计算机15上。 [0037] 结合附图5所示，所述轴连接部1、主叶片3、叶轮毂2一体成型。 [0038] 结合附图5所示，所述微型孔隙水压力传感器8安装于各主叶片3吸入面偏外侧，用于监测流道内水压变化，并将监测到的数据发送至计算机15进行分析。 [0039] 结合附图2所示，所述伸缩缝7设置于叶轮毂2外侧，用于安装活动杆A4、活动杆B5、活动杆C6及放置分流叶片10。如图4所示，所述分流叶片10为柔性材料，当需要分流时展开，扰乱流道流场，待流道畅通后收拢至叶轮毂2上的伸缩缝7中。 [0040] 结合附图1所示，所述活动杆A4、活动杆B5及活动杆C6安装在叶轮毂2内部，三杆分别与分流叶片10边缘固定相连，同时控制分流叶片10展开与收拢，当活动杆收到分流叶片10展开信号时，同时逆时针转动，并且将杆伸长，展开分流叶片10，当收到分流叶片10收拢信号时，三杆同时顺时针转动，并且将杆收缩，进行收拢分流叶片10至图4所示状态。 [0041] 结合附图1所示，所述计算机15对微型孔隙水压力传感器8发送的数据进行分析，计算压力系数 P为各流道瞬态静压值，为平均静压值，当|CP|＞0.05时，计 算机15通过信号线11发出分流叶片10展开信号，活动杆A4、活动杆B5、活动杆C6带动分流叶片10展开，微型孔隙水压力传感器8继续传输数据至计算机15，待压力系数|CP|＜0.02时，计算机发出分流叶片10收拢信号，活动杆A4、活动杆B5、活动杆C6将分流叶片10收拢至伸缩缝7至图4所示状态。 [0042] 一种用于抑制混流泵内大尺度失速涡的分流叶片装置的工作过程，做详细说明，具体过程如下： [0043] 将此分流叶片装置安装于混流泵后，进行通水通电，运行初始，分流叶片10收拢至伸缩缝7中，微型孔隙水压力传感器8传输数据于计算机15中进行分析，当计算得出的压力系数|CP|＞0.05时，计算机15发出分流叶片10展开指令，叶轮伸缩缝7中的活动杆A4、活动杆B5、活动杆C6收到指令后逆时针旋转伸长，带动分流叶片10展开，扰乱叶轮流道内流场，同时微型孔隙水压力传感器8继续传输数据于计算机15进行分析，当压力系数|CP|＞0.02 时，计算机15发出分流叶片10收拢指令，叶轮伸缩缝7中的活动杆A4、活动杆B5、活动杆C6收到指令后顺时针旋转收缩，带动分流叶片10收拢至伸缩缝7中。 [0044] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。 [0045] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨 的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。 |
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