專利名稱：一種高效無堵塞的不連續(xù)葉片泵葉輪的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及泵主要部件葉輪，尤其涉及一種高效的輸送高粘度、高濃度、含大固體顆粒、氣體或對剪切較敏感介質的泵用葉輪。
背景技術：
現(xiàn)有的流體輸送泵多為離心泵，其葉輪結構有閉式和開式兩種，但現(xiàn)有流體輸送的主要問題是流體介質和葉輪必須接觸，致使葉輪磨損大，而且氣蝕現(xiàn)象嚴重，造成離心泵的葉輪表面嚴重破壞，特別是輸送介質中含有高硬度顆粒時，這種現(xiàn)象更為嚴重。此外，現(xiàn)有離心泵高效區(qū)范圍較窄，流量-揚程性能曲線較陡，且在輸送高粘度、高濃度流體介質時，效率普遍較低。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種高效區(qū)較寬，高揚程，抗氣蝕性能良好，可無堵塞通過大顆粒，可高效輸送高粘度，高濃度以及對剪切力較敏感等介質的不連續(xù)葉片泵葉輪。本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的其包括主動輪蓋板和從動輪蓋板，主動輪蓋板與從動輪蓋板進口處均以圓弧或圓錐等形式由軸向過渡到徑向，圓弧半徑大小或圓錐傾斜角大小可根據(jù)具體工況設計。主動輪蓋板與從動輪蓋板之間存在有葉區(qū)和無葉區(qū)，主動輪蓋板與從動輪蓋板內側布置一定高度的葉片，葉片高度建議小于主動輪與從動輪蓋板間距的1/4，即有葉區(qū)，葉片不連續(xù)范圍為無葉區(qū)。主動輪蓋板與從動輪蓋板通過圓柱形連接臂連接。此外另一種實施形式是主動輪蓋板與從動輪蓋板之間部分葉片(例如葉片數(shù)量為8的情況下，4個葉片在小半徑范圍內是連續(xù)的)在小半徑范圍內是連續(xù)的，大半徑范圍內是不連續(xù)的，連續(xù)葉片取代上述圓柱形連接臂，不僅代替連接臂起到傳遞動力的作用，且增加葉片對流體介質做功的面積，從而提高泵的揚程和效率。有葉區(qū)葉片數(shù)量為8 10片，葉片布置形式主要有以下幾種方案(1) 一種實施例是徑向直葉片形式在主動輪蓋板與從動輪蓋板內側布置有放射狀徑向葉片，進口處以圓弧或圓錐等形式過渡到徑向，葉片出口角為90°，此種布置形式葉片易于制造加工。(2)又一較佳實施例是單傾斜葉片形式與上述徑向直葉片不同之處是，葉片是前傾斜或后傾斜形式的。其中后傾斜形式較前傾斜形式更易提高揚程和效率，且后傾斜形式的葉片具有更好的抗磨損性能。(3)雙傾斜葉片形式所述雙傾斜葉片形式是葉片不僅于進口處傾斜，在離出口約葉片全長1/3 1/5處開始第二段傾斜。在一個較佳的實施例中，第一傾斜角為后傾 30°，第二傾斜角為前傾30°，第二傾斜拐點為1/4 1/5時，效率與揚程較徑向直葉片布置形式的葉輪明顯提高。(4)更佳的葉片布置形式為復合式葉片形式，復合式葉片是在雙傾斜式葉片形式的基礎上增加了短葉片布置形式。增加的短葉片數(shù)目可根據(jù)葉片間隙合理布置，短葉片與長葉片第二傾葉片保持平行，增加的短葉片較明顯提高葉輪揚程且保持了葉輪的高效率， 同時因葉輪揚程的顯著提高，葉輪設計直徑可進一步減小，從而減小葉輪圓盤損失，降低葉輪在輸送固相顆粒介質時的磨損，葉輪效率和壽命得到進一步提高。葉輪與軸之間通過鍵或螺紋連接，葉輪在軸的帶動下高速旋轉，有葉區(qū)流體速度明顯大于無葉區(qū)流體速度，固相顆粒因質量大、慣性大而主要集中于速度小壓力高的無葉區(qū)范圍，與普通離心泵相比，葉片與固相顆粒之間無過多碰撞，從而使固相顆粒較好通過葉輪且對葉輪磨損減??；同時若有氣蝕發(fā)生，氣泡主要在無葉區(qū)破滅，對有葉區(qū)葉片影響較小，從而提高葉輪抗氣蝕性能。葉輪于進口段以圓弧或圓錐形式實現(xiàn)過渡，從而使流體介質經過葉輪由軸向過渡到徑向時更加流暢，且提高葉輪進口處最低壓力，減少氣蝕發(fā)生的可能性，同時也提高泵的揚程和效率。葉輪進口段以圓弧形式過渡，葉片布置形式為有短葉片的雙傾斜葉片布置形式， 壓水室采用準螺旋形壓水室或環(huán)形壓水室，不連續(xù)葉片泵與同類型的普通離心泵相比揚程顯著提高，同時在流量較大變化范圍內保持高效區(qū)，最高效率接近離心泵；在輸送高粘度介質時，效率明顯高于普通離心泵；輸送固相顆粒時，其抗磨損性能和工作可靠性能普遍高于現(xiàn)有固液多相流泵，并作為多相流泵可用于輸送含有氣體多達80%的介質。本發(fā)明葉輪主動輪與從動輪蓋板間距取決于輸送固體顆粒的大小，蓋板表面及葉片表面可進行噴涂處理或在表面鍍玻璃，從而進一步減小對葉輪和蓋板的磨損。本發(fā)明葉輪因采用準螺旋形或環(huán)形泵蝸殼，同時蓋板間存在無葉區(qū)，產生的徑向力和軸向力均小于普通離心泵葉輪，且加工裝配較方便，易于推廣。本發(fā)明葉輪適用場合較多，特別適用于輸送普通離心泵難于工作的場合，在石油、 化工及礦山行業(yè)具有很大的推廣價值。綜上所述本發(fā)明與現(xiàn)有輸送含有固體顆粒的泵葉輪相比具有以下優(yōu)點1、泵的流量揚程曲線平坦，工作范圍寬；2、通過性能好、葉輪磨損??；3、效率比較高；4、抗氣蝕性能良好；5、工作穩(wěn)定、噪聲小等。


圖1為本發(fā)明不連續(xù)葉片泵葉輪主動蓋板與從動蓋板以連接葉片形式連接的一實施例的結構示意圖。圖1(a)為本發(fā)明不連續(xù)葉片泵葉輪圖1實施例中一從動葉輪蓋板由進口反方向看的徑向直葉片結構示意圖。圖1(b)為本發(fā)明不連續(xù)葉片泵葉輪圖1實施例中一從動葉輪蓋板由進口反方向看的單傾斜葉片結構示意圖。圖1(c)為本發(fā)明不連續(xù)葉片泵葉輪圖1實施例中另一更佳的從動蓋板葉輪由進口反方向看的雙傾斜式葉片結構示意圖。圖1(d)為本發(fā)明不連續(xù)葉片泵葉輪圖1實施例中另一更佳的主動輪蓋板由進口方向看的復合式葉片結構示意圖。圖2為本發(fā)明不連續(xù)葉片泵葉輪主動蓋板與從動蓋板通過圓柱連接臂形式連接的實施例示意圖。圖2(a)為本發(fā)明不連續(xù)葉片泵葉輪一主動蓋板由進口方向看的葉片雙傾斜的結構示意圖。圖3為本發(fā)明不連續(xù)葉片泵葉輪進口以圓錐形式過渡的通過連接板連接的一實施例結構示意圖。圖4為本發(fā)明不連續(xù)葉片泵進口以圓錐形式過渡的通過連接柱連接的一實施例結構示意圖。圖中，1、從動輪蓋板；2、從動輪葉片；2a、從動輪徑向直葉片；2b、從動輪單傾斜葉片；2c、從動輪雙傾斜葉片；2d、短葉片；3、連接板；4、主動輪葉片；4c、雙傾斜主動輪葉片 5、主動輪蓋板；6、連接柱；7、以圓錐形式過渡的從動輪蓋板；8、圓錐形式過渡的從動輪葉片；9、圓錐形式過渡的主動輪葉片；10、圓錐形式過渡主動輪蓋板。
具體實施例方式以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明。參照圖1，本實例包括從動輪蓋板1與主動輪蓋板5，從動輪蓋板1與主動輪蓋板5 以圓弧形式從軸向過渡到徑向且彼此之間保持平行，從動輪蓋板1與主動輪5蓋板之間通過連接板3或連接柱6連接，從動輪蓋板與主動輪蓋板內側表面分別布有圓弧過渡形式的徑向葉片2，從動輪1蓋板和主動輪5蓋板之間保持一定的間距(一般根據(jù)允許通過的最大顆粒直徑來確定)。參照圖la，從動輪蓋板1上布有一定高度的徑向直葉片2a，可保持水力性能曲線平坦，揚程高及磨損小等特點，同時主動輪蓋板5上布有與從動輪蓋板1上相似的葉片形式，且主動輪蓋板與從動輪蓋板之間通過4個連接板3連接，連接板3不僅具有傳遞動力的作用，同時與葉片一起對流體介質做功，從而增加泵的揚程和效率，此外由于連接板徑向尺寸小，從而進一步減小固相顆粒對連接板的磨損。參照圖lb，從動輪蓋板1上布有一定高度的單傾斜狀葉片2b，傾斜葉片2b可前后兩個不同方向傾斜，且主動輪蓋板5同樣具有相似葉片，此實施例葉輪進一步提高泵的效率。參照圖lc，從動輪蓋板1上布有一定高度的雙傾斜狀葉片2c，較單傾斜葉片效率進一步提高，第一傾斜角后傾30°，第二傾斜角前傾30°時效率和揚程最佳。參照圖ld，主動輪蓋板5上布有一定高度的復合式葉片，復合式葉片由雙傾斜式葉片4和短葉片4d組成，短葉片4d的數(shù)量、位置、傾斜角度及長度等可根據(jù)實際工況設計。參照圖2，本實施例與參照圖1中實施例相似，不同之處是主動葉輪蓋板5和從動蓋板葉輪1間通過連接柱6代替連接板3連接。參照圖3，本實施例包括分別以圓錐形式過渡的從動輪蓋板7和主動輪蓋板10，主動輪蓋板10和從動輪蓋板7通過連接板連接，且蓋板表面布有相同方式過渡的從動輪葉片 8和主動輪葉片9，其中葉片布置形式可采用以上所述的4種布置形式中任何一種。參照圖4與參照圖3實施例方式不同之處在于主動蓋板10與從動蓋板7連接方式，以圓柱連接臂代替圓錐連接臂。泵正常工作時，流體介質速度由軸向平緩過渡到徑向，介質中含有的固體顆粒亦從軸向逐步過渡到徑向，因同體顆粒主要集中于無葉區(qū)內，且葉輪葉片表面經特殊工藝處理，對葉輪葉片磨損大大減小，且不會發(fā)生堵塞；葉輪于圓盤表面徑向布置或雙傾斜方式布置，流量揚程性能變化曲線比較平坦；因葉輪蓋板由軸向逐步以圓弧形式過渡到徑向，從而泵內部發(fā)生氣蝕的可能性進一步減?。幌嗤瑘A盤外徑情況下，由于圓盤葉輪進口端以圓弧形式過渡，從而增加葉輪做功面積，增加泵揚程，進一步提高泵的效率。葉輪主動蓋板與從動蓋板之間存在無葉區(qū)和部分有葉區(qū)，有葉區(qū)連接板主要作用是傳遞動力，同時具有對流體介質做功的作用，從而提高揚程和效率。葉輪葉片可傾斜方式布置，布置角度根據(jù)具體工況而定；葉輪蝸殼推薦使用環(huán)形蝸殼或準螺旋形蝸殼，比轉速小于50時，推薦使用環(huán)形蝸殼；葉輪亦可對稱布置成雙吸不連續(xù)葉片泵葉輪。
權利要求
1.一種高效無堵塞的不連續(xù)葉片泵葉輪，其特征在于主動輪蓋板與從動輪蓋板間葉片可以是部分連續(xù)，部分不連續(xù)；或是葉片全部不連續(xù)，部分不連續(xù)或不連續(xù)葉片區(qū)域即葉輪無葉區(qū)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種不連續(xù)葉片泵用葉輪，其特征在于葉輪部分連續(xù)時，主動輪蓋板與從動輪蓋板通過4個連續(xù)葉片連接或連接板連接；葉輪全部不連續(xù)時，主動輪蓋板與從動輪蓋板可通過4個連接臂連接。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種不連續(xù)葉片泵用葉輪，其特征在于主動輪蓋板與從動輪蓋板的進口段以圓弧形式或圓錐形式實現(xiàn)由軸向到徑向的過渡。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種不連續(xù)葉片泵用葉輪，其特征在于主動輪蓋板與從動輪蓋板內側表面均布有以圓弧形式或圓錐形式過渡的一定高度的放射狀的徑向直葉片或是單角度傾斜直葉片或是雙角度傾斜葉片或是復合式葉片。
5.如權利要求4所述的徑向直葉片，其特征在于葉片為徑向放射布置，進出口角均為 90度。
6.如權利要求4所述的單角度傾斜直葉片，其特征在于單角度傾斜直葉片是與半徑方向成一定角度，可前傾或是向后傾斜。
7.如權利要求4所述雙角度傾斜直葉片，其特征在于雙角度傾斜葉片由兩段直葉片構成，第一段直葉片與徑向之間存在一定角度，第二段直葉片與第一段直葉片之間存在一定角度，兩端葉片均可前傾或后傾，或是不同方向的傾斜，其中最佳方案是第一段直葉片與徑向后傾斜30°，第二段直葉片與第一段直葉片夾角為前傾30°，第二段直葉片于葉片總長 1/3 1/5處傾斜。
8.如權利要求4所述復合式葉片，其特征在于權利要求7中所述的基礎上增加短葉片， 短葉片高度不大于長葉片高度，增加了短葉片的復合式葉片形式，極大提高泵揚程，同時不降低泵效率。
全文摘要
一種高效無堵塞的不連續(xù)葉片泵葉輪，其包括主動輪蓋板和從動輪蓋板，所述主動輪蓋板與從動輪蓋板進口段以圓弧形式或圓錐形式由軸向過渡到徑向，主動輪蓋板與從動輪蓋板內側表面均布有圓弧形式或圓錐形式過渡的一定高度的放射狀的徑向直葉片或單傾斜直葉片或雙傾斜直葉片以及雙傾斜復合式葉片，所述主動輪蓋板與從動輪蓋板間葉片是部分連續(xù)或不連續(xù)的，即存在有葉區(qū)和無葉區(qū)。本發(fā)明葉輪可輸送多相流介質，效率高；無堵塞、抗磨損、揚程高；流量揚程性能曲線平坦，工作范圍寬；抗氣蝕性能高，工作平穩(wěn)。
文檔編號F04D29/22GK102182703SQ20111012945
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月9日 優(yōu)先權日2011年5月9日
發(fā)明者周昌靜, 尹樹孟, 徐長航, 陳國明 申請人:中國石油大學(華東)