新型結構的流體機械葉輪制造技術

本實用新型專利技術涉及新型結構的流體機械葉輪，可應用于產生壓力及回收壓力的流體機械中，其主要特征包括，后蓋板、前蓋板及葉片，后蓋板在葉片入口處呈圓柱形結構，并且與離心泵的軸向平行，后蓋板與葉片入口圓滑連接，與葉片配合處呈凹形結構向葉輪中心部凹陷；前蓋板處的葉片入口邊與軸向方向垂直，后蓋板與前蓋板在葉片入口處通過圓弧狀平滑曲線連接形成葉輪入口；葉片為設置在葉片入口與葉片出口之間的光滑曲面，對于葉輪的過流斷面流出出口面積與流入入口面積比是0.75～0.95之間，設有2-3片，各葉片之間的重迭角度在5°以內，葉片的出口角度大于35°。與現有技術相比，本實用新型專利技術在提高效率的同時提升吸入性能、通過提高轉速來提升能量回收效率、在輸送含固體顆粒介質時減少內部磨損。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
新型結構的流體機械葉輪
本技術屬于用于液體輸送粟或能量回收潤輪機組件，尤其是涉及新型結構的 流體機械葉輪。
技術介紹
傳統低轉速的離也粟的，出口面積設計更大，出口面積與進口面積比大約1. 1? 1.6。為了說明過去技術，將立維的葉輪的徑向流動，W二維的模式說明（見圖。，如C圖所 示，由于出口面積增大，流速減小，動壓轉變為靜壓，但由于流速減少的不均勻，導致葉輪出 口附近產生壓力波動，縱潤會在A處產生。另外，從葉輪軸向看葉片和葉片之間重迭的角度 較大，因為該個重迭，會產生循環流，比正常流過葉輪的液體停留時間更長，不僅從葉輪得 不到更多的能量，反而降低能量傳遞效率。而傳統技術粟的吸入性能是通過通過前述內部 的縱潤A及內部循環流限制流過葉輪的流量，達到降低進口流速，才能提高粟的吸入性能， 由于內部縱潤及循環流的存在，在低轉速下大幅提升性能是很難實現的。 對于輸送含固體顆粒介質的粟，其傳統的葉輪設計思路是W前述低轉速粟的葉輪 設計為基礎。為了解決固體顆粒對粟各部零件磨損造成的影響，磨損部分W加厚的形式設 計W實現延長壽命的目的。 另外，由于包含固體顆粒的液體介質的運轉在轉速增加后出現數倍磨損，所W被 設計成盡量低的轉速。在低轉速情況下，扭矩增大即葉片動力也增大，隨液體行進的固體顆 粒對葉片造成更大的磨損。而且由于轉速降低導致葉輪外徑增加，前述的內部縱潤進一步 增加，反而增大了磨損。并且葉輪直徑增大的同時，也加大了從葉輪外圓和殼體間隙通往葉 片入口處的回流，增加了對殼體及葉輪外表面的磨損。 因為葉片入口的磨損而加厚入口，使入口的縱潤變大，該就使得前述葉輪下游部 的大循環流更大，該樣惡性循環是由于為了達到耐磨損的壽命極限而設計。在傳統的技術 條件下，只能通過使用可W與磨損對抗的超硬材料，沒有其他解決問題的方法。 技術專利化94107695. 4 流體機械用葉輪和應用該葉輪的流體機械中， 對離也式流體機械高速化條件下葉片形狀及葉片進口安放角的設計進行了創新，但并沒 有解決高速化導致的汽蝕性能惡化問題及進一步提升效率的方法，本技術在專利 ZL94107695. 4的基礎上，通過對葉片數、葉片出口安放角、葉片重疊角、進出口面積比的優 化創新，消除了離也粟高速化帶來的負面影響。
技術實現思路
本技術的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種在提高效 率的同時提升吸入性能、通過提高轉速來提升能量回收效率、在輸送含固體顆粒介質時減 少內部磨損的新型流體機械葉輪。 本技術的目的可W通過W下技術方案來實現： 新型結構的流體機械葉輪，應用于產生壓力的流體機械，例如離也粟中，包括后蓋 板、前蓋板及葉片， 所述的后蓋板在葉片入口處呈圓柱形結構，并且與離也粟的軸向平行，后蓋板與 葉片入口圓滑連接，與葉片配合處呈凹形結構向葉輪中也部凹陷； 所述的前蓋板處的葉片入口邊與軸向方向垂直，后蓋板與前蓋板在葉片入口處通 過圓弧狀平滑曲線連接形成葉輪入口； 所述的葉片為設置在葉片入口與葉片出口之間的光滑曲面，設有2-3片，各葉片 之間的重迭角度在5° W內，葉片的出口角度大于35°。 所述的后蓋板處的入口角為0°。 葉輪的過流斷面流出出口面積與流入入口面積比是0. 75?0. 95。 新型結構的流體機械葉輪，應用于回收壓力的流體機械，例如潤輪機中，包括后蓋 板、前蓋板及葉片， 所述的后蓋板在葉片出口處呈圓柱形結構，并且與離也粟的軸向平行，后蓋板與 葉片出口圓滑連接，與葉片配合處呈凹形結構向葉輪中也部凹陷； 所述的前蓋板處的葉片出口邊與軸向方向垂直，后蓋板與前蓋板在葉片出口處通 過圓弧狀平滑曲線連接形成葉輪出口； 所述的葉片為設置在葉片入口與葉片出口之間的光滑曲面，設有2-3片，各葉片 之間的重迭角度在5° W內，葉片的入口角度大于35°。 所述的后蓋板處的出口角為0°。 葉輪的過流斷面流入入口面積與流出出口面積比是0. 75?0. 95。 與現有技術相比，本技術具有W下優點： 1、本技術可W通過高速大幅提升效率的同時，避免傳統技術帶來的汽蝕性能 惡化，使用該技術時，粟的汽蝕余量與傳統工況相當，通用性高，可在各行業的小流量工況 替代原有設備，并實現節能、節省資源、降低環境污染等目標。 2、利用該葉輪技術設計的超小型高速高性能潤輪發電設備，可W實現未成充分開 發的小水電資源的高效利用。 3、另外，利用該葉輪技術設計的流體機械的驅動電機，可通過電氣控制實現發電 機的功能。例如，在大型石化工程項目中，一臺設備正轉運行時作為粟或壓縮機，反向運轉 時能為發電設備合理利用多余的介質能量，實現高效節能。 4、對于車、船、飛行器等動力交通工具，使用該技術設計的粟、壓縮機、潤輪機等流 體機械，既可實現小型化、輕量化，又可提高效率，具有提高空間利用效率、節能、高效等多 重優勢。 【附圖說明】 圖1為本技術的結構示意圖； 圖2為本技術和傳統技術的葉輪內部流動的模式示意圖； 圖3為傳統粟的效率與本技術的效率比較示意圖； 圖4為葉片的結構示意圖； 圖5為圖4中A截面的結構示意圖； 圖6為圖4中B截面的結構示意圖； 圖7為圖4中C截面的結構示意圖； 圖8為圖4中D截面的結構示意圖； 圖9為實例粟試驗性能曲線； 圖10為實例H維流動分析和實測粟性能的比較圖。 【具體實施方式】 下面結合附圖和具體實施例對本技術進行詳細說明。 新型結構的流體機械葉輪，其結構如圖1所示，應用于離也粟中，包括后蓋板1、前 蓋板2及葉片3,后蓋板1在葉片入口處呈圓柱形結構，并且與離也粟的軸向平行，后蓋板1 與葉片入口圓滑連接，與葉片配合處呈凹形結構向葉輪中也部凹陷； 前蓋板2處的葉片入口邊與軸向方向垂直，后蓋板1與前蓋板2在葉片入口處通 過圓弧狀平滑曲線連接形成葉輪入口；葉片3為設置在葉片入口與葉片出口之間的光滑曲 面，設有2-3片，各葉片之間的重迭角度在5° W內，葉片的出口角度大于35°。后蓋板1 處的入口角為0°，葉輪的過流斷面流出出口面積與流入入口面積比是0.75?0.95。 原理及效果： 關于本技術的葉輪的作用，圖2進行了詳細說明。圖2將H維的葉輪的徑向 流動，W二維的流動來表示。圖2a是關于本技術粟的說明圖，線段pq的長度相當于入 口面積，線段rs的長度相當于出口面積。該樣線段rs和pq的比率就是權利要求第3項及 第6項提到的面積比，由于縮小流動，也不會產生內部縱潤，pqsr的梯形圖示的回轉中也箭 頭方向旋轉，出口 rs的圓周速度最大，該里的能量傳遞最大。圖化表示本技術的潤 輪，帶有能量的流體（水）從入口 rs流到出口 pq，無產生縱潤的流動。和粟完全相同的梯 形pqrs從回轉中也，和粟相反方向運轉，吸收流體帶有的能量。 用二維表示的圖2c是傳統技術的粟，圖2d是傳統技術的潤輪機，產生能量的粟是 擴大流動，吸收能量的葉輪是縮小流動，與本技術的流動正好相反。對傳統粟來說，在 葉輪大面積外周部產生脫流縱潤A，對傳統潤輪機來說，小的出本文檔來自技高網...

【技術保護點】
新型結構的流體機械葉輪，應用于產生壓力的流體機械中，其特征在于，包括后蓋板、前蓋板及葉片，所述的后蓋板在葉片入口處呈圓柱形結構，并且與離心泵的軸向平行，后蓋板與葉片入口圓滑連接，與葉片配合處呈凹形結構向葉輪中心部凹陷；所述的前蓋板處的葉片入口邊與軸向方向垂直，后蓋板與前蓋板在葉片入口處通過圓弧狀平滑曲線連接形成葉輪入口；所述的葉片為設置在葉片入口與葉片出口之間的光滑曲面，設有2?3片，各葉片之間的重迭角度在5°以內，葉片的出口角度大于35°。

【技術特征摘要】
1. 新型結構的流體機械葉輪，應用于產生壓力的流體機械中，其特征在于，包括后蓋 板、前蓋板及葉片， 所述的后蓋板在葉片入口處呈圓柱形結構，并且與離心泵的軸向平行，后蓋板與葉片 入口圓滑連接，與葉片配合處呈凹形結構向葉輪中心部凹陷； 所述的前蓋板處的葉片入口邊與軸向方向垂直，后蓋板與前蓋板在葉片入口處通過圓 弧狀平滑曲線連接形成葉輪入口； 所述的葉片為設置在葉片入口與葉片出口之間的光滑曲面，設有2 - 3片，各葉片之間 的重迭角度在5°以內，葉片的出口角度大于35°。2. 根據權利要求1所述的新型結構的流體機械葉輪，其特征在于，所述的后蓋板處的 入口角為〇°。3. 根據權利要求1所述的新型結構的流體機械葉輪，其特征在于，葉輪的過流斷面流 出出口面積與流入入口面積比是0. 75?0. 9...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張浩，龔敏，楊建文，陳德泉，壽滿光，林永池，張建國，陳德利，周海鋒，
申請(專利權)人：上海福思特流體機械有限公司，
類型：新型
國別省市：上海;31