一种离心泵.pdf

本发明公开了一种离心泵，包括泵壳及安装于泵壳内的叶轮，所述叶轮包括若干个叶片，相邻所述叶片之间形成叶轮流道，所述泵壳内的环形流道为梯形截面，所述环形流道的梯形截面中梯形的窄边等于所述叶轮流道的出口宽度。本发明具有结构简单紧凑、能够清除泵的流道内形成的涡流，从而能提高泵整体效率等优点。

1.  一种离心泵，包括泵壳（1）及安装于泵壳（1）内的叶轮（2），所述叶轮（2）包括若干个叶片（201），相邻所述叶片（201）之间形成叶轮流道（202），其特征在于，所述泵壳（1）内的环形流道（10）为梯形截面，所述环形流道（10）的梯形截面中梯形的窄边等于所述叶轮流道（202）的出口宽度。

2.  根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述梯形截面为环形渐扩式梯形流道。

3.  根据权利要求2所述的离心泵，其特征在于，所述梯形横截面中梯形的小边宽度与叶轮流道（202）之间留有配合余量3～5mm。

4.  根据权利要求2所述的离心泵，其特征在于，所述环形流道（10）中梯形截面的两侧面为圆锥曲面。

5.  根据权利要求1或2或3或4所述的离心泵，其特征在于，每个所述叶轮流道（202）出口弧长为相邻两个所述叶片（201）之间的外圆弧长的0.3～0.8。

6.  根据权利要求1或2或3或4所述的离心泵，其特征在于，所述叶轮（2）与主轴（3）相连，并在主轴（3）及驱动部件的驱动下转动。

7.  根据权利要求1或2或3或4所述的离心泵，其特征在于，所述泵壳（1）的顶部开设有出水口（4），所述泵壳（1）的侧面上开设有进水口（5），所述叶轮（2）的进水口朝向泵壳（1）的进水口（5）。

8.  根据权利要求6所述的离心泵，其特征在于，所述主轴（3）上设有轴套（6），并通过压盖（7）固定于泵壳（1）上。

9.  根据权利要求8所述的离心泵，其特征在于，所述压盖（7）、轴套（6）与泵壳（1）之间设有密封填料层（8）。

一种离心泵
技术领域
本发明主要涉及到输送液体的离心泵设备领域，特指一种离心泵。
背景技术
离心泵是各行各业的通用设备，应用范围非常广泛，例如：离心式水泵。目前，现有高扬程小流量离心泵，运行效率非常低，造成了大量能源的浪费，产生这种现象是因为泵的结构设计不合理。
基于理论流体动力学的理论，可以推定：凡是效率偏低的泵，其泵内流体的运动不是简单的层流或紊流，而是存在严重的涡旋流动，消除此类涡旋流动就能在一定程度上同时达到节能的目的。
离心泵的叶轮流道中也存在严重的涡旋流动，因为流体在叶轮流道中流动时受到两种力的作用，一是离心力，二是科氏力，前一种力的作用方向是向叶轮的外圈，后一种力的作用方向是叶轮旋转相反的切线方向，此二力的合力方向为向后又向外的倾斜方向，由于科氏力的存在，叶轮流道的流体会紧靠着叶轮工作面流动，从而使非工作面附近行成负压空穴区，此区域的负压会把泵壳内的高压流体吸引进来而产生严重的涡流。
传统离心泵因泵壳流道为圆形横截面，当流体从叶轮流道喷出时的宽度要比泵壳圆截面小很多，此种流动现象就象水管没入水池内喷水一样，其水流周围为静止水，所以会形成强烈的涡旋流动。这在流体力学中称为“潜流”。由于涡旋流动所消耗的无用功很大，所以就会造成此类泵的运行效率很低。此种现象对高扬程和小流量的泵就非常严重，所以其运行效率极低。
发明内容
本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、能够提高泵整体效率的离心泵。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种离心泵，包括泵壳及安装于泵壳内的叶轮，所述叶轮包括若干个叶片，相邻所述叶片之间形成叶轮流道，所述泵壳内的流道为梯形截面，所述流道的梯形截面中梯形的窄边等于所述叶轮流道的出口宽度。
作为本发明的进一步改进：所述梯形截面为环形渐扩式梯形流道。
作为本发明的进一步改进：所述梯形横截面中梯形的小边宽度与叶轮流道之间留有配合余量3～5mm。
所述环形流道中梯形截面的两侧面为圆锥曲面。
作为本发明的进一步改进：每个所述叶轮流道出口弧长为相邻两个所述叶片之间的外圆弧长的0.3～0.8。
作为本发明的进一步改进：所述叶轮与主轴相连，并在主轴及驱动部件的驱动下转动。
作为本发明的进一步改进：所述泵壳的顶部开设有出水口，所述泵壳的侧面上开设有进水口，所述叶轮的进水口朝向泵壳的进水口。
作为本发明的进一步改进：所述主轴上设有轴套，并通过压盖固定于泵壳上。
作为本发明的进一步改进：所述压盖、轴套与泵壳之间设有密封填料层。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的离心泵，泵壳内的环形流道为梯形横截面，即形成环形渐扩式梯形流道，所述梯形横截面中梯形的小边即为叶轮流道的出口宽度。这样，流体从叶轮流道的出口喷出时截面没有突然扩大，喷出的流体周围将不会出现静止的流体，也就不会形成涡旋流动，因此就能够从根本上完全消除由于泵壳内的涡流所消耗的无用功，最终可以大大提高离心泵整机的运行效率。
2、本发明的离心泵，叶轮流道出口实际弧长为两叶片之间的出口弧长的0.3～0.8倍。这样就能消除两叶片之间的负压空穴区，从而彻底消除了由此产生的涡流，可大大提高离心泵的运行效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明另一个视角的局部结构示意图。
图3是本发明在具体应用实例中泵壳内流体的流层分布示意图。
图4是本发明中叶轮的结构示意图。
图5是本发明中叶轮的侧视结构示意图。
图例说明：
1、泵壳；2、叶轮；3、主轴；4、出水口；5、进水口；6、轴套；7、压盖；8、密封填料层；9、端盖；10、环形流道；201、叶片；202、叶轮流道；203、工作面；204、非工作面。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
如图1～图5所示，本发明的离心泵，包括泵壳1及安装于泵壳1内的叶轮2，叶轮2与主轴3相连，并在主轴3及驱动部件的驱动下转动；泵壳1的顶部开设有出水口4，泵壳1的侧面上开设有进水口5，叶轮2的工作面朝向进水口5。叶轮2包括若干个叶片201，相邻叶片201之间形成叶轮流道202。本发明中泵壳1内的环形流道10为梯形横截面，即形成环形渐扩式梯形流道，所述梯形横截面中梯形的小边即为叶轮流道202的出口宽度。通过这种设计，流体从叶轮流道202的出口喷出时截面没有突然扩大，喷出的流体周围将不会出现无静止的流体，也就不会形成涡旋流动，因此就能够从根本上完全消除由于泵壳1内的涡流所消耗的无用功，最终可以大大提高离心泵整机的运行效率。
在较佳的实施例中，考虑到装配精度的问题，梯形横截面中梯形的小边宽度与叶轮流道202之间留有配合余量3～5mm。即：与叶轮流道202之间共留有间隙3～5mm 或者改为各边留有间隙1.5～2.5mm。
作为较佳的实施例，本发明中环形流道10中梯形截面的两侧面为圆锥曲面。
如图3所示，采用本发明的上述结构之后，泵壳1内的流体将会是形成许多平行长条梯形曲面流层，其最外一片流层贴整泵外周曲面内壁。由于在泵壳1内的截面无突变，整个流线顺畅，每个曲面流层的扩散角几乎相等，而且其扩散角很小，还大大小于无压出口的拉伐尔喷咀角5?范围内（泵的出水口4为有压出口，渐扩管喷咀角大点也无关）。可以断定此种结构的泵壳1内无论流体的流速多快，绝对形成不了涡流，因为这不是射流也不是潜流，而是象流体在曲管内的稳定流动。
本实施例中，主轴3上设有轴套6，并通过压盖7固定于泵壳1上。压盖7、轴套6与泵壳1之间设有密封填料层8。在进水口5的一端上还设有端盖9。
参见图4和图5，流体在水泵的叶轮2内流动过程中受两种力的作用：一种是离心力，另一种是所谓的“科氏”力。离心力是向叶轮2外的作用力，而科氏力是向叶轮2旋转方向相反的切线方向作用，此两种力的合力方向为：向外、又向后倾斜。由于叶轮2的外周长比内周长大很多，所以相邻两叶片201之间的叶轮流道202也是外弧长比内弧长大很多，由于上述所说的科氏力的存在，流体将会拼命地往后靠近叶片201的工作面203挤去，从而造成叶片201的非工作面204附近形成空穴负压区。正是由于此空穴负压区的存在，一来可把泵壳1内的高压流体一部分吸进来而产生涡流，极大的影响到泵的效率；二来会因科氏力的作用造成靠近工作面203处流速加快，使流体出叶轮后的绝对速度加大，直接冲向泵壳的外壁而产生水击和涡流。
本发明中，每个所述叶轮流道202出口弧长为相邻两个所述叶片201之间的外圆弧长的0.3～0.8，这样由叶轮外径与内径的比值变化而改变。上述叶轮流道202内的负压空穴区由加厚叶片201出口端所覆盖，从而彻底消除了由此而产生的涡流，可大大提高离心泵的运行效率。
进一步，以在铸造叶轮时把此“空穴区”做成实体也不会增加很多重量。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。