專利名稱：輪蓋上開有射流通孔的離心閉式葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流體機械領(lǐng)域，涉及一種離心閉式葉輪，特別是一種輪蓋上 開有射流通孔的離心閉式葉輪，該種葉輪可以有效地改善閉式離心風(fēng)機和壓 縮機葉輪的內(nèi)部流場，消除或減弱小流量時的葉片通道內(nèi)的流動分離，全面 提高離心式流體機械性能。
背景技術(shù)：
離心式風(fēng)機和壓縮機是廣泛應(yīng)用在各個工業(yè)系統(tǒng)中的通用機械，工作介 質(zhì)復(fù)雜，比如可用于具有高含塵的氣固兩相流體，且能耗大、長期連續(xù)運行， 因此，提高離心式風(fēng)機和壓縮機的運行效率、擴大其穩(wěn)定工況范圍，保證其 能長期連續(xù)工作，是提高整個運行系統(tǒng)效率、節(jié)能減耗的關(guān)鍵問題，對于建 設(shè)節(jié)約型社會也具有非常重大的意義。
離心式風(fēng)機和壓縮機的葉輪內(nèi)部流動非常復(fù)雜，氣體在葉輪內(nèi)部經(jīng)過
90度轉(zhuǎn)彎，在此過程中，由于離心力、哥氏力和粘性力等的共同作用，葉 片通道內(nèi)將出現(xiàn)很大的壓力梯度，在輪盤、輪蓋之間，葉片壓力面和吸力面 之間出現(xiàn)很強的二次流，導(dǎo)致葉輪出口流場非常不均勻， 一般低速區(qū)出現(xiàn)在 輪蓋和葉片吸力面上，且隨著流量減小，該低速區(qū)會越來越大，甚至出現(xiàn)流 動分離。
其次，葉輪內(nèi)部流場隨著工況的變化還會發(fā)生相應(yīng)的變化，因此，在葉 片通道內(nèi)不可避免地要出現(xiàn)一些流動分離和低速區(qū)域，如果流體介質(zhì)是氣固 兩相，則固體灰塵將會黏附于流動分離區(qū)域的葉片角落里，出現(xiàn)積灰、結(jié)塊， 導(dǎo)致葉輪振動。如果在低速區(qū)內(nèi)引入一股射流，將可以提高低速區(qū)的流體能 量，防止分離，從而提高葉輪效率，同時也可以減輕葉輪內(nèi)部的積灰結(jié)垢現(xiàn)
象。
為了減小離心葉輪內(nèi)的分離和低速區(qū)，擴大高效范圍，國內(nèi)外都有人采 用串列葉柵方法形成射流，以提高低速區(qū)流體能量，從有限的資料看，該方 法在大流量區(qū)域效果明顯，但在小流量區(qū)域效果一般，而氣固兩相流動積灰 卻常常發(fā)生在小流量工況下，因此，如何改進離心葉輪在小流量工況下的性 能，是本申請研究的目的。

發(fā)明內(nèi)容
如前所述， 一般情況下，特別是小流量時，低速流體容易積聚在輪蓋和 葉片吸力面，導(dǎo)致效率降低、葉輪積灰和振動。
本發(fā)明的目的在于，提供了一種輪蓋上開有射流通孔的離心閉式葉輪結(jié) 構(gòu)，以提高離心閉式葉輪的運行效率和運行穩(wěn)定性。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案是， 一種輪蓋上開有射流通孔的離心閉式葉輪， 包括輪蓋、輪盤以及含有多個葉片組成的葉輪，整個葉輪繞轉(zhuǎn)軸中心旋轉(zhuǎn)， 其特征在于，所述的輪蓋上至少在圓周方向均勻開有三個以上射流通孔，該 射流通孔將葉輪內(nèi)的流道和離心葉輪外部連通。
這種射流通孔沿圓周可以存在于每一個離心葉片通道上或每間隔幾個 離心葉片通道開設(shè)，每個葉片通道沿流向可以有一個或多個射流通孔。
本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的技術(shù)效果
以往采用射流技術(shù)消除低速或分離區(qū)的方法就是采用串列葉柵或葉片 上面開設(shè)射流口，但有限的實驗數(shù)據(jù)表明，串列葉柵對設(shè)計和大流量工況較 有效，對小流量工況效果不明顯。但離心式葉輪的小流量工況是非常重要的 工作區(qū)域，此時的葉片吸力面分離區(qū)大，效率下降明顯，且當葉輪工作在氣 固兩相流條件下，低速和分離區(qū)域的固體灰粒將會從主流區(qū)域分離出來，黏 附在葉片的非工作面上，葉輪非常容易出現(xiàn)積灰結(jié)垢，嚴重影響葉輪安全穩(wěn) 定運行。本發(fā)明提出的輪蓋上開有射流通孔的離心閉式葉輪，則是利用離心
葉輪外部的高壓氣體，在輪蓋的特定的位置開設(shè)射流通孔，向葉片通道中的 低速和分離區(qū)氣體進行射流，從而提高氣體能量，消除低速和分離區(qū)。由于 該射流是利用葉輪外部和葉輪內(nèi)部的氣體壓力差實現(xiàn)，在小流量工況下，該 壓差將增大，從而提供更大更強的射流流動，因此，本發(fā)明可明顯改善離心 葉輪的設(shè)計和小流量工況，特別適合高壓離心葉輪和用于氣固兩相介質(zhì)的離 心葉輪，可提高葉輪工作效率和安全穩(wěn)定運行性能。


圖1是輪蓋上開有射流通孔的離心閉式葉輪的子午面結(jié)構(gòu)簡圖，圖中的
標號為l.輪蓋，2.輪盤，3.離心葉輪葉片，4.各種射流通孔，5.離心閉式 葉輪轉(zhuǎn)軸中心線。
圖2是輪蓋上開有射流通孔的離心閉式葉輪的回轉(zhuǎn)面結(jié)構(gòu)簡圖，圖中的 標號意義與圖1中相同。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作原理作詳細說明。
具體實施例方式
參見圖1，本發(fā)明的輪蓋上開有射流通孔的離心閉式葉輪，包括輪蓋1、 輪盤2以及多個葉片3組成的葉輪，整個葉輪繞轉(zhuǎn)軸中心旋轉(zhuǎn)，至少要有三 個以上射流通孔4沿圓周均勻開在葉輪的輪蓋1上，該射流通孔將葉輪內(nèi)部 流道和離心葉輪外部連通起來，整個葉輪繞轉(zhuǎn)軸中心5旋轉(zhuǎn)。
射流通孔4位于輪蓋上，且沿流動方向，從葉輪的入口到出口通道之間 的任何地方，數(shù)目不限。
射流通孔4沿周向方向，開在每個葉片通道內(nèi)，或每隔幾個葉片通道開 一些射流通孔4。
射流通孔4是圓孔、方孔、長方孔、狹長的窄縫或其他幾何形狀，射流 通孔4的兩端不必平齊也不必與葉輪或葉蓋平齊，也可以與輪蓋面成一定角 度。
閉式離心葉輪的葉片可以是正常的各種離心葉輪葉片，包括前彎、徑向 出口和后彎的，板型的或翼型的。射流通孔將開在輪蓋上，由于這些射流通 孔的存在，葉輪外部的高壓流體將通過射流通孔向葉片通道內(nèi)部流動，當位 置合適時，這些射流氣流可以消除或減弱離心葉輪內(nèi)部的分離流動或低速區(qū) 域，從而提高閉式離心葉輪性能和整機性能。
本發(fā)明的工作原理是，當離心葉輪轉(zhuǎn)動時，氣體在離心葉輪的做功下， 出口流體的壓力大大增加，閉式離心葉輪內(nèi)外的流體具有較大的壓力差，且 隨著流量的減少，出口壓力和葉輪內(nèi)的壓力差也會變得越來越大，同時，位 于輪蓋和葉片吸力面的低速和分離流動越來越嚴重，相應(yīng)地，葉輪效率開始 下降。特別是當流體是氣固兩相流體時，固體灰粒將特別傾向于在分離流動 區(qū)域黏附于葉輪上，形成積灰結(jié)垢，導(dǎo)致葉輪振動。此時，如果在分離區(qū)域 引入其他高能量氣流沖擊分離流動，為低速流體提供能量，就可以減弱甚至 消除分離流動。因此，通過在葉輪中的輪蓋上開設(shè)相應(yīng)的射流通孔，將離心 葉輪外部的高壓流體以射流方式引入葉片通道內(nèi)的低速區(qū)域，就可以為低速 流體提供能量，從而消除或減弱流動分離，也減輕固體灰粒黏附在葉輪上的 趨勢，進而提高離心葉輪的效率，提高壓力，且減弱葉輪的積灰結(jié)垢的趨勢， 這就是本發(fā)明的工作原理。
計算例按本發(fā)明的技術(shù)方案，用得到廣泛應(yīng)用的商業(yè)流場計算程序，
對我國風(fēng)機行業(yè)推廣使用的9-19型離心風(fēng)機進行計算對比，原9-19風(fēng)機葉 輪是前向葉輪，帶有旋轉(zhuǎn)擴壓器。算例為6號風(fēng)機，申請人首先對風(fēng)機整機 的性能曲線進行了計算，與實際測試結(jié)果非常吻合，證明算法和網(wǎng)格等各個 計算設(shè)置是正確的。其次，在直徑500毫米處，在葉輪的每個葉片通道上的 輪蓋上，在靠近葉片吸力面位置都開了個5毫米X8毫米的長方形射流通孔 4，對改進后的風(fēng)機特性曲線也進行了計算，在整個計算區(qū)間，開有射流通 孔4的風(fēng)機效率都比原始風(fēng)機效率高。特別是在設(shè)計點和小流量區(qū)域，改進
后的風(fēng)機效率最大提高了 1.1%,壓力最大提高了2.1%，流場顯示表明，原 風(fēng)機葉輪內(nèi)的分離流動在改進后有了很大的改善，特別是在設(shè)計流量和小流
量工況。這僅僅是申請人任意在輪蓋上某位置開了射流通孔4，以驗證本發(fā) 明的效果。相信，當該風(fēng)機用于氣固兩相流體時，本發(fā)明提出的改進措施將 大大改善葉輪的積灰結(jié)垢現(xiàn)象。另外，申請人還對輪蓋開射流通孔后的葉輪 應(yīng)力變化進行了計算對比，葉輪應(yīng)力分布基本沒有發(fā)生變化。
權(quán)利要求
1.一種輪蓋上開有射流通孔的離心閉式葉輪，包括輪蓋(1)、輪盤(2)以及多個葉片(3)組成的葉輪，整個葉輪繞轉(zhuǎn)軸中心旋轉(zhuǎn)，其特征在于，所述的輪蓋(1)圓周上至少均勻開有三個以上射流通孔(4)，該射流通孔(4)將葉輪的葉片流道和離心葉輪外部連通。
2. 如權(quán)利要求1所述的輪蓋上開有射流通孔的離心閉式葉輪，其特征 在于，所述的射流通孔(4)位于輪蓋上，且沿氣流運動方向，可設(shè)置從葉 輪入口到出口之間的任何地方，數(shù)目不限。
3. 如權(quán)利要求1所述的輪蓋上開有射流通孔的離心閉式葉輪，其特征 在于，所述的射流通孔(4)沿周向方向，開在每個葉片通道內(nèi)，或每隔幾 個葉片通道開一些射流通孔(4)。
4. 如權(quán)利要求l所述的輪蓋上開有射流通孔的離心閉式葉輪，其特征 在于，所述的射流通孔(4)是圓孔、方孔、長方孔、狹長的窄縫或其他幾 何形狀的孔，射流通孔(4)的兩端不必平齊也不必與葉輪或葉蓋平齊，或 者與輪蓋面成一定角度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種輪蓋上開有射流通孔的離心閉式葉輪，包括輪蓋、輪盤以及多個葉片組成的葉輪，整個葉輪繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。至少要有三個以上射流通孔沿圓周均勻開在葉輪的輪蓋上，該射流通孔將葉輪內(nèi)的流道和離心葉輪外部連通起來，使得離心葉輪外部氣流以射流方式流到葉片通道內(nèi)，對葉輪內(nèi)部的低速氣流區(qū)域進行干擾，以消除低速或分離區(qū)，或沖刷葉片通道內(nèi)部的積灰，從而提高離心葉輪性能和整機性能。該類射流通孔可以采用各種方法生成，如鉆孔、用管子作為通孔，通孔的兩端也不必是平齊的或與輪蓋的表面平齊。離心閉式葉輪的葉片可以是各種類型的離心風(fēng)機葉片，如前彎、徑向出口和后彎的，板型的或翼型的。
文檔編號F04D29/30GK101187382SQ20071001901
公開日2008年5月28日 申請日期2007年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月7日
發(fā)明者光 席, 李景銀, 梁亞勛, 陳巍巍 申請人:西安交通大學(xué)