本發(fā)明涉及一種離心泵技術(shù)領(lǐng)域的離心泵葉輪，具體涉及一種平衡孔狀態(tài)可調(diào)的離心泵葉輪。

背景技術(shù)：

離心泵葉輪是把原動(dòng)機(jī)的能量傳遞給泵內(nèi)液體，使泵內(nèi)液體增加速度和壓力，促使泵內(nèi)液體排出去，進(jìn)口管路中的液體被吸進(jìn)來，是離心泵中最重要的部分之一。隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，離心泵被應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域?！稓?液兩相條件下葉輪開孔對高速離心泵的影響》一文中基于計(jì)算流體力學(xué)(cfd)對q5h26型高速離心泵進(jìn)行數(shù)值模擬分析，研究氣-液兩相條件下葉輪開孔泵在不同入口含氣率對其效率和揚(yáng)程的變化規(guī)律。結(jié)果表明:入口含氣率在10％以下時(shí)，開孔后泵的揚(yáng)程和效率均低于初始泵；入口含氣率達(dá)到10％時(shí)，開孔前后揚(yáng)程和效率基本持平；入口含氣率超過10％，開孔后的泵的外特性性能超過初始泵。

故為了使離心泵在最優(yōu)狀態(tài)下運(yùn)行，需要根據(jù)含氣量不同而選擇葉輪是否開孔。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決背景技術(shù)中存在的問題和需求，本發(fā)明提供了一種平衡孔狀態(tài)可調(diào)的離心泵葉輪。

本發(fā)明包括葉片組件、后板、輪轂和平衡孔調(diào)節(jié)組件；葉片組件固定焊接在后板的一端面上，后板的另一端面上安裝有平衡孔調(diào)節(jié)組件，后板中心開設(shè)有軸孔，輪轂固定安裝在軸孔中，沿軸孔圓周方向的后板上開設(shè)有多個(gè)間隔布置的后板平衡孔，平衡孔調(diào)節(jié)組件對多個(gè)后板平衡孔的狀態(tài)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)平衡孔狀態(tài)可調(diào)。

所述平衡孔調(diào)節(jié)組件包括上限位塊、側(cè)限位塊、下限位塊、移動(dòng)圓盤、彈簧安裝柱、壓縮彈簧、限位柱和限位管；移動(dòng)圓盤中心開有圓盤通孔，沿圓盤通孔圓周方向的移動(dòng)圓盤上開設(shè)多個(gè)間隔布置的圓盤平衡孔，移動(dòng)圓盤與后板同軸安裝使得輪轂穿過圓盤通孔且各個(gè)后板平衡孔與各個(gè)圓盤平衡孔相對應(yīng)重合；

安裝平衡孔調(diào)節(jié)組件的后板端面上設(shè)置有凸起圓周緣，限位管的一端固定連接在凸起圓周緣的頂部，限位柱的下端與移動(dòng)圓盤上端的圓周側(cè)面活動(dòng)連接，限位柱的上端活動(dòng)插裝到限位管中，上限位塊固定安裝在限位管和移動(dòng)圓盤之間的后板端面上，上限位塊與限位柱活動(dòng)配合形成限位開關(guān)；

移動(dòng)圓盤下端的圓周側(cè)與彈簧安裝柱的上端固定連接，移動(dòng)圓盤下方的后板端面上固定安裝有下限位塊，下限位塊中開設(shè)有下限位通孔，彈簧安裝柱的下端穿過下限位通孔并與下限位塊活動(dòng)連接，移動(dòng)圓盤與下限位塊之間的彈簧安裝柱外同軸套裝有壓縮彈簧；

移動(dòng)圓盤端面的兩側(cè)各開有一個(gè)條形凹槽，每個(gè)條形凹槽處均設(shè)有一個(gè)用于對移動(dòng)圓盤滑動(dòng)導(dǎo)向的側(cè)限位塊，每個(gè)側(cè)限位塊的下端直接固定安裝在后板上，每個(gè)側(cè)限位塊與各自的條形凹槽相連的端面上均開有一個(gè)側(cè)限位凹槽，每個(gè)側(cè)限位塊上端均通過自個(gè)側(cè)限位凹槽與條形凹槽配合，使得移動(dòng)圓盤沿兩側(cè)的側(cè)限位凹槽上下滑動(dòng)。

所述上限位塊與限位柱配合形成限位開關(guān)具體為：

上限位塊中開設(shè)有上限位通孔并同軸活動(dòng)安裝限位柱，上限位塊的下端面為臺(tái)階狀端面，臺(tái)階狀端面的兩個(gè)臺(tái)階分為第一端面和第二端面，第一端面和第二端面在上限位通孔的兩側(cè)，第一端面和第二端面均開設(shè)有方向相同的圓弧形凹槽，限位柱中部的圓周側(cè)上設(shè)置有兩個(gè)中心軸線處于同一平面且夾角呈90度的凸起柱，一個(gè)凸起柱安裝在一個(gè)圓弧形凹槽中，另一個(gè)凸起柱和另一個(gè)圓弧形凹槽空置。

葉片組件包括多個(gè)弧狀的葉片，多個(gè)弧狀的葉片沿圓周等間隔均布地焊接在后板的端面上。

所述側(cè)限位塊的側(cè)限位凹槽深度比移動(dòng)圓盤凹面處厚度大0.2mm至0.5mm。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明所述的一種平衡孔狀態(tài)可調(diào)的離心泵葉輪，因平衡孔本身具有較強(qiáng)的平衡軸向力性能，可以有效地改善泵的性能。

2、本發(fā)明所述的一種平衡孔狀態(tài)可調(diào)的離心泵葉輪，可根據(jù)不同的工況選擇是否打開平衡孔，從而使離心泵找到最優(yōu)的工況點(diǎn)，使泵在較大的工況范圍內(nèi)保持高效率。

3、本發(fā)明所述的一種平衡孔狀態(tài)可調(diào)的離心泵葉輪，平衡孔只在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，不會(huì)發(fā)生碰撞，操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)，可在保證不碰撞的情況下，實(shí)現(xiàn)平衡孔的調(diào)節(jié)。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1為本發(fā)明的葉片組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的平衡孔調(diào)節(jié)組件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中上限位塊和限位柱的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖1中平衡孔打開時(shí)的剖視圖；

圖5為圖1中平衡孔關(guān)閉時(shí)的剖視圖；

圖6為圖1中一種平衡孔狀態(tài)可調(diào)的離心泵葉輪的后板的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為圖3中平衡孔打開時(shí)限位柱位置的剖視圖；

圖8為圖4中平衡孔關(guān)閉時(shí)限位柱位置的剖視圖；

圖9為葉輪開孔泵與葉輪無平衡孔泵的外特性性能對比；

圖中：1-葉片組件、101-葉片、102-上限位塊、103-側(cè)限位塊、104-下限位塊、2-移動(dòng)圓盤、201-彈簧安裝柱、3-壓縮彈簧、4-限位柱、5-后板、501-限位管、502-輪轂。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此。

如圖1、5和6所示，本發(fā)明包括葉片組件1、后板5、輪轂502和平衡孔調(diào)節(jié)組件；葉片組件1固定焊接在后板5的一端面上，后板5的另一端面上安裝有平衡孔調(diào)節(jié)組件，后板5中心開設(shè)有軸孔，輪轂502固定安裝在軸孔中，沿軸孔圓周方向的后板5上開設(shè)有多個(gè)間隔布置的后板平衡孔，平衡孔調(diào)節(jié)組件對多個(gè)后板平衡孔的狀態(tài)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)平衡孔狀態(tài)可調(diào)。

葉片組件1包括多個(gè)弧狀的葉片101，多個(gè)弧狀的葉片101沿圓周等間隔均布地焊接在后板5的端面上。

如圖2和4所示，平衡孔調(diào)節(jié)組件包括上限位塊102、側(cè)限位塊103、下限位塊104、移動(dòng)圓盤2、彈簧安裝柱201、壓縮彈簧3、限位柱4和限位管501；移動(dòng)圓盤2中心開有圓盤通孔，沿圓盤通孔圓周方向的移動(dòng)圓盤2上開設(shè)多個(gè)間隔布置的圓盤平衡孔，移動(dòng)圓盤2與后板5同軸安裝使得輪轂502穿過圓盤通孔且各個(gè)后板平衡孔與各個(gè)圓盤平衡孔相對應(yīng)重合；

安裝平衡孔調(diào)節(jié)組件的后板5端面上設(shè)置有凸起圓周緣，限位管501的一端固定連接在凸起圓周緣的頂部，限位柱4的下端與移動(dòng)圓盤2上端的圓周側(cè)面活動(dòng)連接，移動(dòng)圓盤2上端的圓周側(cè)開有定位孔，限位柱4直徑與定位孔直徑小于0.5mm，限位柱4的下端伸入定位孔與移動(dòng)圓盤2活動(dòng)連接；限位柱4的上端活動(dòng)插裝到限位管501中，上限位塊102固定安裝在限位管501和移動(dòng)圓盤2之間的后板5端面上，上限位塊102與限位柱4活動(dòng)配合形成限位開關(guān)；

如圖3所示，上限位塊102與限位柱4配合形成限位開關(guān)具體為：

上限位塊102中開設(shè)有上限位通孔并同軸活動(dòng)安裝限位柱4，上限位塊102的下端面為臺(tái)階狀端面，臺(tái)階狀端面包括第一端面和第二端面，第一端面和第二端面在上限位通孔的兩側(cè)，第一端面和第二端面均開設(shè)有方向相同的圓弧形凹槽，限位柱4中部的圓周側(cè)上設(shè)置有兩個(gè)中心軸線處于同一平面且夾角呈90度的凸起柱，一個(gè)凸起柱安裝在一個(gè)圓弧形凹槽中，另一個(gè)凸起柱和另一個(gè)圓弧形凹槽空置。

移動(dòng)圓盤2下端的圓周側(cè)與彈簧安裝柱201的上端固定連接，移動(dòng)圓盤2下方的后板5端面上固定安裝有下限位塊104，下限位塊104中開設(shè)有下限位通孔，彈簧安裝柱201的下端穿過下限位通孔并與下限位塊104活動(dòng)連接，移動(dòng)圓盤2與下限位塊104之間的彈簧安裝柱201外同軸套裝有壓縮彈簧3，下限位塊104直徑比彈簧安裝柱201直徑大0.5mm，以確保彈簧安裝柱201與下限位塊104緊密貼合和順利滑動(dòng)。移動(dòng)圓盤2的圓心始終在限位管501、限位柱4和彈簧安裝柱201的連線上；

移動(dòng)圓盤2端面的兩側(cè)各開有一個(gè)條形凹槽，每個(gè)條形凹槽處均設(shè)有一個(gè)用于對移動(dòng)圓盤2滑動(dòng)導(dǎo)向的側(cè)限位塊103，每個(gè)側(cè)限位塊103的下端直接固定安裝在后板5上，每個(gè)側(cè)限位塊103與各自的條形凹槽相連的端面上均開有一個(gè)側(cè)限位凹槽，使得每個(gè)側(cè)限位塊103與各自條形凹槽相連的端面上形成臺(tái)階，每個(gè)側(cè)限位塊103上端均通過自個(gè)側(cè)限位凹槽與條形凹槽配合，使得移動(dòng)圓盤2沿兩側(cè)的側(cè)限位凹槽上下滑動(dòng)，兩個(gè)側(cè)限位塊103對移動(dòng)圓盤2的兩側(cè)進(jìn)行導(dǎo)向限位；

如圖5、7和8所示，調(diào)節(jié)限位開關(guān)，移動(dòng)圓盤2進(jìn)行上下移動(dòng)，進(jìn)而改變后板5的平衡孔與圓盤平衡孔的相對位置，從而實(shí)現(xiàn)離心泵葉輪平衡孔的打開和關(guān)閉。

側(cè)限位塊103的側(cè)限位凹槽深度比移動(dòng)圓盤2凹面處厚度大0.2mm至0.5mm，以確保移動(dòng)圓盤2的條形凹槽在各自側(cè)限位塊103的側(cè)限位凹槽內(nèi)順利滑動(dòng)。

上限位塊102、兩個(gè)側(cè)限位塊103、下限位塊104焊接在后板5的端面，焊接后再進(jìn)行機(jī)器加工后板5，從而確保精度。限位管501、輪轂502焊接在后板5上，焊接后再進(jìn)行機(jī)器加工后板5，從而確保精度。限位管501直徑大于限位柱4直徑0.5mm，限位管501套入限位柱4并與葉片組件1焊接。離心泵葉輪的裝配遵循對稱布置原則，通過sw軟件獲取離心泵葉輪的質(zhì)心，使得在平衡孔打開與關(guān)閉兩種狀態(tài)下，離心泵葉輪的質(zhì)心盡量位于離心泵葉輪中心。移動(dòng)圓盤2的位移量為10mm，質(zhì)心的位移量為10mm，即平衡孔的直徑為10mm。

工作原理：

當(dāng)需要離心泵葉輪不開孔時(shí)，可用平口螺絲刀抵住上限位塊102第一端面的圓弧形凹槽中的限位柱4凸起柱，按下后將限位柱4抬起并順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，即可將限位柱4的另一個(gè)凸起柱安裝在第二端面的圓弧形凹槽中。

相反的，當(dāng)需要葉輪開孔時(shí)，可用平口螺絲刀抵住上限位塊102第二端面的圓弧形凹槽中的限位柱4凸起柱，按下后將限位柱4抬起并逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，即可將限位柱4的另一個(gè)凸起柱安裝在第一端面的圓弧形凹槽中。

圖9、表1和表2顯示，當(dāng)進(jìn)氣口含氣率升高時(shí)，原始泵和葉輪開孔泵效率均逐漸降低。當(dāng)含氣率小于10％時(shí)，相同含氣率條件下原始泵的效率高于葉輪開孔泵的效率；當(dāng)含氣率等于10％時(shí)，原始泵與葉輪開孔泵的效率相當(dāng)；當(dāng)含氣率大于10％時(shí)，葉輪開孔泵的效率遠(yuǎn)大于原始泵的效率。本發(fā)明旨在解決不同含氣率工況時(shí)打開或者關(guān)閉孔，使得離心泵效率處于最優(yōu)狀態(tài)。

表1為不同入口含氣率下原始泵的外特征

表2為不同入口含氣率下葉輪開孔泵的外特征

本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

技術(shù)特征：

1.一種平衡孔狀態(tài)可調(diào)的離心泵葉輪，其特征在于：包括葉片組件(1)、后板(5)、輪轂(502)和平衡孔調(diào)節(jié)組件；葉片組件(1)固定焊接在后板(5)的一端面上，后板(5)的另一端面上安裝有平衡孔調(diào)節(jié)組件，后板(5)中心開設(shè)有軸孔，輪轂(502)固定安裝在軸孔中，沿軸孔圓周方向的后板(5)上開設(shè)有多個(gè)間隔布置的后板平衡孔，平衡孔調(diào)節(jié)組件對多個(gè)后板平衡孔的狀態(tài)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)平衡孔狀態(tài)可調(diào)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平衡孔狀態(tài)可調(diào)的離心泵葉輪，其特征在于：所述平衡孔調(diào)節(jié)組件包括上限位塊(102)、側(cè)限位塊(103)、下限位塊(104)、移動(dòng)圓盤(2)、彈簧安裝柱(201)、壓縮彈簧(3)、限位柱(4)和限位管(501)；移動(dòng)圓盤(2)中心開有圓盤通孔，沿圓盤通孔圓周方向的移動(dòng)圓盤(2)上開設(shè)多個(gè)間隔布置的圓盤平衡孔，移動(dòng)圓盤(2)與后板(5)同軸安裝使得輪轂(502)穿過圓盤通孔且各個(gè)后板平衡孔與各個(gè)圓盤平衡孔相對應(yīng)重合；

安裝平衡孔調(diào)節(jié)組件的后板(5)端面上設(shè)置有凸起圓周緣，限位管(501)的一端固定連接在凸起圓周緣的頂部，限位柱(4)的下端與移動(dòng)圓盤(2)上端的圓周側(cè)面活動(dòng)連接，限位柱(4)的上端活動(dòng)插裝到限位管(501)中，上限位塊(102)固定安裝在限位管(501)和移動(dòng)圓盤(2)之間的后板(5)端面上，上限位塊(102)與限位柱(4)活動(dòng)配合形成限位開關(guān)；

移動(dòng)圓盤(2)下端的圓周側(cè)與彈簧安裝柱(201)的上端固定連接，移動(dòng)圓盤(2)下方的后板(5)端面上固定安裝有下限位塊(104)，下限位塊(104)中開設(shè)有下限位通孔，彈簧安裝柱(201)的下端穿過下限位通孔并與下限位塊(104)活動(dòng)連接，移動(dòng)圓盤(2)與下限位塊(104)之間的彈簧安裝柱(201)外同軸套裝有壓縮彈簧(3)；

移動(dòng)圓盤(2)端面的兩側(cè)各開有一個(gè)條形凹槽，每個(gè)條形凹槽處均設(shè)有一個(gè)用于對移動(dòng)圓盤(2)滑動(dòng)導(dǎo)向的側(cè)限位塊(103)，每個(gè)側(cè)限位塊(103)的下端直接固定安裝在后板(5)上，每個(gè)側(cè)限位塊(103)與各自的條形凹槽相連的端面上均開有一個(gè)側(cè)限位凹槽，每個(gè)側(cè)限位塊(103)上端均通過自個(gè)側(cè)限位凹槽與條形凹槽配合，使得移動(dòng)圓盤(2)沿兩側(cè)的側(cè)限位凹槽上下滑動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種平衡孔狀態(tài)可調(diào)的離心泵葉輪，其特征在于：所述上限位塊(102)與限位柱(4)配合形成限位開關(guān)具體為：

上限位塊(102)中開設(shè)有上限位通孔并同軸活動(dòng)安裝限位柱(4)，上限位塊(102)的下端面為臺(tái)階狀端面，臺(tái)階狀端面的兩個(gè)臺(tái)階分為第一端面和第二端面，第一端面和第二端面在上限位通孔的兩側(cè)，第一端面和第二端面均開設(shè)有方向相同的圓弧形凹槽，限位柱(4)中部的圓周側(cè)上設(shè)置有兩個(gè)中心軸線處于同一平面且夾角呈90度的凸起柱，一個(gè)凸起柱安裝在一個(gè)圓弧形凹槽中，另一個(gè)凸起柱和另一個(gè)圓弧形凹槽空置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種平衡孔狀態(tài)可調(diào)的離心泵葉輪，其特征在于：葉片組件(1)包括多個(gè)弧狀的葉片(101)，多個(gè)弧狀的葉片(101)沿圓周等間隔均布地焊接在后板(5)的端面上。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種平衡孔狀態(tài)可調(diào)的離心泵葉輪，其特征在于：所述側(cè)限位塊(103)的側(cè)限位凹槽深度比移動(dòng)圓盤(2)凹面處厚度大0.2mm至0.5mm。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種平衡孔狀態(tài)可調(diào)的離心泵葉輪。本發(fā)明包括葉片組件、后板、輪轂和平衡孔調(diào)節(jié)組件；葉片組件固定焊接在后板的一端面上，后板的另一端面上安裝有平衡孔調(diào)節(jié)組件，后板中心開設(shè)有軸孔，輪轂固定安裝在軸孔中，沿軸孔圓周方向的后板上開設(shè)有多個(gè)間隔布置的后板平衡孔，平衡孔調(diào)節(jié)組件對多個(gè)后板平衡孔的狀態(tài)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)平衡孔狀態(tài)可調(diào)。本發(fā)明可以有效地改善泵的性能；可根據(jù)不同的工況選擇是否打開平衡孔，從而使離心泵找到最優(yōu)的工況點(diǎn)，使泵在較大的工況范圍內(nèi)保持高效率；平衡孔只在一定的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，不會(huì)發(fā)生碰撞，操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)，可在保證不碰撞的情況下，實(shí)現(xiàn)平衡孔的調(diào)節(jié)。

技術(shù)研發(fā)人員：崔寶玲;劉金鑫;李超凡;安寅初;楊倩倩

受保護(hù)的技術(shù)使用者：浙江理工大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2021.01.20

技術(shù)公布日：2021.05.07