專利名稱：具有分開的偏置進(jìn)口葉片的泵輪的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明大致涉及單級(jí)端吸離心泵，特別涉及用于低流量、高壓頭應(yīng)用的場(chǎng)合的具有敞開的和屏蔽的兩種葉輪的離心泵。
離心端吸泵是熟知的并有廣泛的用途。這種泵有許多不同類型，但沒有多少是為需要高壓頭的低流速場(chǎng)合、同時(shí)具有高的效率、好的吸入性能和高的抽吸可靠性(或低維修率)而特別設(shè)計(jì)的。在大多數(shù)情況下，低流速運(yùn)行要采用比預(yù)期應(yīng)用所需流量大的尺寸的泵來滿足。這樣提供了所需要的抽吸能力，但這也意謂泵不得不在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，這樣不僅浪費(fèi)能源，也由于內(nèi)部流體分離引起高度不穩(wěn)定的液力負(fù)荷而增加了損壞的可能性。另外，由于為了對(duì)一給定的葉輪直徑使壓頭達(dá)到最大值、同時(shí)使穩(wěn)定的和非穩(wěn)定的徑向和軸向分力保持合理的水力負(fù)荷水平，必須達(dá)到高壓頭系數(shù)，因此在低流量下產(chǎn)生高壓頭更是困難。
最普通的泵結(jié)構(gòu)有一個(gè)窄寬度的葉輪和少數(shù)葉片，這會(huì)形成大直徑葉輪和大尺寸/高重量的泵。吸力性能對(duì)于空穴作用還算好。
為此運(yùn)行狀態(tài)設(shè)計(jì)的一些專用泵有窄的小直徑排放殼體以及相應(yīng)窄的、多葉片、直徑最優(yōu)化的葉輪。對(duì)于低流量作業(yè)的多葉片葉輪一般沒有適合在低的局部吸入壓力下運(yùn)行的入口工況。這是由于刀口角度對(duì)流動(dòng)角度匹配不良以及由于葉片自身引起的入口封閉(或堵塞)。由此，增加了不良?xì)馕g作用的可能性，這引起幾個(gè)負(fù)作用，即a)泵的壓頭和效率產(chǎn)生顯著衰減，除非通過大大提高給水槽(這增加了槽的安裝成本)或通過降低泵電動(dòng)機(jī)速度以提供高的吸入壓力；b)由于泵內(nèi)大的水蒸汽體積會(huì)引起壓力脈沖，使泵承受高度不穩(wěn)定液流，甚至浪涌，因此降低了泵的可靠性并增加了維修成本；c)由于空蝕作用，葉輪與其他泵組件，例如耐磨環(huán)、吸入葉片、蝸殼舌部或擴(kuò)散器葉片一起很快被損壞。
促使損壞和效率損失的空蝕作用是由于液壓壓頭在葉輪入口處下降至運(yùn)行流體的蒸汽壓以下造成的。這導(dǎo)致氣泡的形成并且氣泡隨后在葉輪的表面上破裂。無數(shù)這樣的氣泡破裂，每個(gè)氣泡產(chǎn)生微小振動(dòng)，局部地腐蝕葉輪的表面，并最終引起葉輪的坑坑洼洼、穿孔和損壞。
對(duì)于需要以小功率和高壓頭運(yùn)行的泵，最希望的是使設(shè)計(jì)功率接近運(yùn)行功率，以便減少所有與非設(shè)計(jì)工況運(yùn)行相關(guān)的負(fù)作用。這樣的泵應(yīng)是最佳化以適于低流量系數(shù)、高壓頭系數(shù)、高效和低凈正吸入壓頭(NPSH)。因此推薦在葉輪的出口處采用一個(gè)小直徑葉輪和大數(shù)量具有陡峭刀口角度和窄寬度的葉片，與此同時(shí)在入口處采用低葉片封閉(少量葉片)和小的刀口角度。
以上敘述說明了存在于目前離心泵中已知局限性。因此，針對(duì)克服一個(gè)或多個(gè)上述局限性，提供一種可替換方法是有利的。因此，提供一種具有在下文被更充分公開的特點(diǎn)的適當(dāng)替換方法。
發(fā)明概述在本發(fā)明的一個(gè)方面，這是通過對(duì)離心泵提供一種流體葉輪達(dá)到的，此流體葉輪包括一個(gè)輪轂，此輪轂大體呈盤狀，帶有第一和第二表面；一個(gè)中心和一個(gè)邊緣；一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線，圍繞此軸線的圓形對(duì)稱部分；和可被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)；第一多重葉片，大體上軸向地和垂直地從輪轂的第一表面伸出，并從接近輪轂中心的軌跡向接近輪轂邊緣的另一軌跡徑向向外延伸；以及與第一多重葉片分開的第二多重葉片，大體上軸向地和垂直地從輪轂的第一表面伸出，并從接近輪轂中心的另一軌跡向接近輪轂中心的軌跡徑向向外延伸。
當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，從下面對(duì)本發(fā)明的詳述中，前面敘述的內(nèi)容和其他方面會(huì)變得明顯。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是一個(gè)示意的剖視圖，顯示了大體為盤狀的輪轂橫截面以及第一和第二多重葉片的徑向范圍；圖2是一個(gè)葉輪的示意平面圖，顯示一個(gè)敞開的、未屏蔽的葉輪的實(shí)施例；和圖3是一個(gè)葉輪的示意平面圖，顯示一個(gè)被屏蔽的葉輪的實(shí)施例。
發(fā)明詳述上述設(shè)計(jì)問題通過在葉輪入口采用分開偏置的成排扭曲葉片、同時(shí)在出口保持多重葉片原則，以便形成較高排放壓頭系數(shù)而加以解決。這樣，葉片入口角度被最佳化，并且通過選擇較少的入口葉片而減少了入口的封閉。這樣所得到的泵在低吸入壓力下運(yùn)行的能力增大了，并保持了泵的高排放壓頭能力。下面參照附圖特別詳盡地說明了本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。葉輪的圖不包括泵的外殼及其底座、入口和排放口以及旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。這些是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)而不是權(quán)利要求所述的發(fā)明部分。
圖1和2是一種敞開的葉輪100的示意性說明圖，分別顯示了離心流體泵葉輪的橫截面圖(在圖2中箭頭1-1方向)和平面圖，此葉輪有分開的、偏置的和扭曲的入口葉片。最好參照兩個(gè)圖來敘述本發(fā)明，圖中給出的數(shù)字用于標(biāo)示所有顯示情況下的同一部件。在橫截面圖和平面圖中所見的葉輪100有一個(gè)圓形對(duì)稱的盤狀輪轂105、第一(頂)表面101、第二(底)表面102、旋轉(zhuǎn)軸線A-A，和一個(gè)用于接收旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)件的非圓柱形孔機(jī)構(gòu)103。注意此非圓柱形孔103也可以是從輪轂的第二表面伸出的一根軸，這由應(yīng)用的空間局限性和設(shè)計(jì)因素來決定。
第一多重葉片110從接近輪轂中心的大致呈環(huán)形的軌跡210向外延伸到接近輪轂邊緣的另一個(gè)軌跡150，并大體上軸向地和垂直地從輪轂105的第一表面101伸出。如圖2中所示，葉輪100逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而且葉片110以這樣方式排列，使得當(dāng)葉輪100旋轉(zhuǎn)時(shí)葉片外端尾隨內(nèi)端。這樣導(dǎo)致從葉輪100的中心向其邊緣壓力增大。注意，為易于圖解，葉片110被顯示為有大體上直的徑向構(gòu)型，但由應(yīng)用決定，它們也可設(shè)計(jì)為具有變化的弧度。此外，在葉輪外緣上的刀口角度B2b(見圖2)可從大約0°(切向刀口)變化至90°(徑向刀口)。
第二多重葉片120也大體上軸向地和垂直地從輪轂105的第一表面101伸出，并從接近輪轂105中心的另一軌跡220向接近輪轂105中心的軌跡210延伸。這些葉片120是扭曲的，并與第一多重葉片110分開，并且因?yàn)槿~片120的數(shù)量最好較少，所以它們與葉片110偏置。也可能有和葉片110一樣數(shù)量的葉片120，但是為了不過分限制(或堵塞)入口的流徑，通常優(yōu)選的是有較少的入口葉片120。在圖2中容易看到對(duì)于入口流徑的這種可能限制，圖中只有1/4抽吸葉片110那么多的入口葉片120。
圖1的橫截面是沿圖2中1-1線截取的，并且兩個(gè)圖用字母a，b，c，d和e標(biāo)記指示圖中可見的局部抽吸葉片110。字母w，x，y和z指示圖1中可見的部分入口葉片120。圖2也顯示葉輪100，此葉輪100有帶扇形邊緣的輪轂105，此扇形邊緣是將葉片110間的邊緣截短而形成的，以減少在輪轂上的離心負(fù)載。然而，如果某些應(yīng)用需要，此邊緣也可以是完整的圓形。
圖3示出一個(gè)葉輪200，除了這個(gè)葉輪被遮蔽外和圖2中一樣。遮板180顯示有一個(gè)內(nèi)邊緣170和一個(gè)外邊緣190并遮蓋葉片110，其中一些葉片110在圖中以虛線表示。遮板連接于葉片110(通常與葉輪一起鑄造)并且可比圖示情況有或多或少的葉片遮蓋程度，這取決于總體設(shè)計(jì)。在運(yùn)行期間遮板180減小了外殼和葉輪200之間的旋轉(zhuǎn)流體阻力，并且也減小外殼和葉輪200的噪聲和磨損，此噪聲和磨損是由于敞開的葉輪100在抽吸流體中引發(fā)擾動(dòng)而產(chǎn)生的。如果某些應(yīng)用場(chǎng)合需要，遮板180也可以覆蓋第二多重葉片。
在運(yùn)行中，葉輪100和200以基本上相同的方式運(yùn)行。如圖2和3所示，葉輪100、200在泵殼(未示出)中逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，并從外殼入口(未示出)接收運(yùn)行的流體。將葉片適當(dāng)取向時(shí)，當(dāng)然葉輪也可順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。入口葉片120預(yù)先加壓流體，有效地提高局部的吸入壓頭，并從入口向外驅(qū)動(dòng)流體至抽吸葉片110，這增加了流體的速度和壓力，并在所期望的高出口壓頭系數(shù)下將流體輸送到外殼排放口(未示出)。由于預(yù)先加壓流體，入口葉片120有效地增加了吸入壓頭，因此減小或消除了空蝕引起的損壞和抽吸效率損失。這樣對(duì)每一種應(yīng)用場(chǎng)合，允許使用合適尺寸的泵，并且由于泵在其設(shè)計(jì)的參數(shù)下運(yùn)行而更經(jīng)濟(jì)。
權(quán)利要求
1.一種用于離心泵的流體葉輪，包括一個(gè)具有大體盤狀的輪轂，此輪轂帶有第一和第二表面，一個(gè)中心和一個(gè)邊緣、一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸線、圍繞軸線圓形對(duì)稱部分和可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)；第一多重葉片，它們大體上軸向地和垂直地從所述輪轂的第一表面伸出，并從接近輪轂中心的軌跡徑向向外地延伸至接近輪轂邊緣的另一軌跡；和第二多重葉片，它們與所述第一多重葉片分開；第二多重葉片是扭曲的，大體上軸向地和垂直地從輪轂的第一表面伸出，并徑向向外地從接近輪轂中心的另一軌跡延伸至接近輪轂中心的軌跡。
2.如權(quán)利要求1所述的葉輪，其特征在于，所述第二多重葉片中的葉片數(shù)量少于所述第一多重葉片中的葉片數(shù)量。
3.如權(quán)利要求1所述的葉輪，還包括一個(gè)遮板，它大體上平行于輪轂的第一表面，覆蓋至少第一多重葉片，并連接在所述葉片上。
4.如權(quán)利要求1所述的葉輪，其特征在于，輪轂的邊緣延伸至比其在所述葉片下直徑小的在所述第一多重葉片的葉片之間的直徑處，以便形成扇形邊緣。
5.在帶有一個(gè)吸入口和排出口，一個(gè)抽吸流體的葉輪，和用于所述葉輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的外殼的離心泵中，與所述離心泵配合，改進(jìn)包括一個(gè)大體上呈盤形的葉輪輪轂，所述輪轂有一個(gè)中心和一個(gè)邊緣，圓形對(duì)稱部分和可被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)；第一多重葉片，大體上垂直地從所述輪轂的一個(gè)表面伸出，并大體上徑向向外地從接近輪轂中心的軌跡延伸至接近輪轂邊緣的另一個(gè)軌跡；和第二多重葉片，與所述第一多重葉片分開；所述第二多重葉片是扭曲的，大體上垂直地從輪轂的所述的一個(gè)表面伸出，并徑向向外地從接近輪轂中心的另一軌跡延伸至接近輪轂中心的軌跡。
6.如權(quán)利要求5所述的改進(jìn)，其特征在于，所述第二多重葉片中的葉片數(shù)量少于在第一多重葉片中的葉片數(shù)量。
7.如權(quán)利要求5所述的改進(jìn)，還包括一個(gè)遮板，它軸向偏離葉輪輪轂的第一表面，從接近輪轂中心的軌跡向外至接近輪轂邊緣的軌跡覆蓋第一多重葉片，并連接在所述葉片上。
8.如權(quán)利要求5所述的葉輪，其特征在于，所述輪轂的邊緣延伸至比其在所述葉片下直徑小在第一多重葉片的葉片之間的直徑處，以便有一個(gè)扇形邊緣。
9.在帶有一個(gè)大體軸向的吸入口和一個(gè)排出口、帶有盤狀輪轂的可旋轉(zhuǎn)的葉輪和第一多重葉片的外殼離心泵中，其中這些葉片大體上垂直地從所述輪轂的一個(gè)表面伸出，并大體上徑向向外地從接近輪轂中心的軌跡延伸至接近輪轂邊緣的另一個(gè)軌跡，與所述離心泵配合的改進(jìn)包括第二多重葉片；所述第二多重葉片是扭曲的，大體上垂直地從接近吸入口的輪轂的一個(gè)表面伸出，并徑向向外地從那里延伸至接近輪轂中心的所述軌跡。
10.如權(quán)利要求9所述的改進(jìn)，其特征在于，所述第二多重葉片中的葉片數(shù)量少于在第一多重葉片中的葉片數(shù)量。
11.如權(quán)利要求9所述的改進(jìn)，還包括一個(gè)遮板，它軸向地偏離葉輪輪轂的第一表面，從接近輪轂中心的軌跡附近的地方向外至接近輪轂邊緣的地方覆蓋第一多重葉片，并連接在所述葉片上。
12.如權(quán)利要求11所述的改進(jìn)，其特征在于，遮板還至少覆蓋第二多重葉片的一部分。
14.如權(quán)利要求11所述的改進(jìn)，其特征在于，側(cè)板還有一個(gè)扇形邊緣。
全文摘要
一種用于離心泵的流體葉輪(100),包括一個(gè)大體上呈盤狀的輪轂(105),此輪轂有一個(gè)中心和一個(gè)邊緣、圓形對(duì)稱部分和能被旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。第一多重抽吸葉片(110)大體上垂直地從輪轂的第一表面伸出,并且徑向向外地從接近輪轂中心的軌跡(210)延伸至接近輪轂邊緣的另一個(gè)軌跡(150)。這些葉片(110)以小直徑葉輪提供了高壓頭。分開和扭曲的第二多重入口葉片(120)也大體上垂直地從輪轂的第一表面伸出,并徑向向外地從接近輪轂中心的另一軌跡(220)延伸至接近輪轂中心的軌跡(210)。通過旋轉(zhuǎn)和預(yù)加壓流體分開的第二多重葉片(120)提供一種在低的凈正吸入壓頭(NPSH)下具有無空蝕作用抽吸能力的葉輪。可以使用前側(cè)板(180),它能局部或全部覆蓋第一和/或第二多重葉片。
文檔編號(hào)F04D29/24GK1209194SQ96180043
公開日1999年2月24日 申請(qǐng)日期1996年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月26日
發(fā)明者A·帕頓, B·施爾維羅, G·里加蒙蒂 申請(qǐng)人:英格索爾－備雷澤泵公司