一種復(fù)合混流式葉輪的制作方法
【專利摘要】一種復(fù)合混流式葉輪，屬于流體機械轉(zhuǎn)子動力學(xué)領(lǐng)域，它是在一條流道內(nèi)，采用一個離心或混流式的葉輪和至少一個的軸流式葉輪，通過一根整體的或由多分段作同軸線聯(lián)接的葉輪軸將各葉輪串聯(lián)安裝而構(gòu)成，軸流式葉輪位于離心或混流式葉輪的前盤口外的一側(cè)，葉輪軸通過共軸或齒輪或皮帶等方式與原動或從動設(shè)備聯(lián)接。用于輪機和泵時，與單一式葉輪相比，復(fù)合混流式葉輪增加了流體與葉輪間的能量轉(zhuǎn)換次數(shù)，拓寬了葉輪的高效區(qū)間，從而提高了葉輪的效率和流量與壓強的適用范圍，以及可以抬高復(fù)合混流式葉輪中的離心或混流式葉輪的安裝高程，方便機組布置的場地選擇和節(jié)省投資，還可通過復(fù)合混流式葉輪實現(xiàn)氣液的交相混合，用于液洗式空氣凈化器。
【專利說明】一種復(fù)合混流式葉輪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種葉輪，它是在一條流道內(nèi)，由一個離心或混流式葉輪和至少一個的軸流式葉輪共軸或聯(lián)軸串聯(lián)所構(gòu)成的復(fù)合混流式葉輪，屬于流體機械轉(zhuǎn)子動力學(xué)領(lǐng)域，主要應(yīng)用于液體或氣體的透平或引流和增壓，還可用于采用氣液兩相工質(zhì)交相混合的水洗式空氣凈化器。
【背景技術(shù)】
[0002]葉輪是流體動力機械實現(xiàn)流體與機械進行能量轉(zhuǎn)換和傳遞的核心部件，通過它可以將流體的動能經(jīng)過葉輪轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)矩輸出，實現(xiàn)透平功能，如水輪機、汽輪機和渦輪機等；也可以通過它將原動機傳輸給葉輪軸的轉(zhuǎn)矩經(jīng)過葉輪的葉片轉(zhuǎn)換為流體的動能，實現(xiàn)對流體的引流和增壓的目的，如水泵、風(fēng)機和氣體壓縮機等。葉輪的型式主要有軸流式、離心式、混流式和渦輪式等。
[0003]軸流式葉輪主要由葉輪軸、輪轂和葉片構(gòu)成，軸流式的水輪機和水泵、電風(fēng)扇、空調(diào)外機風(fēng)扇等都是采用軸流式的葉輪，相比離心式和混流式葉輪，除汽輪機和燃氣輪機的葉輪相當(dāng)于是采用多級軸流式的葉輪串聯(lián)構(gòu)成因而其總?cè)~片數(shù)較多外，一般采用軸流式葉輪的水輪機、水泵和電風(fēng)扇的葉片數(shù)相對較少，每片葉片的面積和葉片間的間歇較大，因此適合在流量較大和壓強較低的流體動力參數(shù)下采用。流體通過軸流式葉輪時保持沿葉輪軸線的方向不變，因此軸流式葉輪能夠作多級的同軸串聯(lián)組合，也可以與一個離心或混流式的葉輪構(gòu)成本實用新型所述的一種復(fù)合混流式的葉輪。
[0004]離心式葉輪主要由葉片、曲線型前盤和平板后盤構(gòu)成，作輪機工況運行時，流體從葉輪的徑向進入從軸向流出，與作輪機工況運行時相反，作泵工況運行時，流體從葉輪的軸向進入從徑向流出。無論作哪種工況運行，流體的流向都發(fā)生了改變。相對一般軸流式葉輪而言，離心式葉輪的葉片數(shù)較多，葉片的間歇較小，因此過流量較小，在高壓強的流體動力參數(shù)下比軸流和混流式葉輪具有較高效率的運轉(zhuǎn)特性，當(dāng)輸入或要求輸出的流體壓強較高和流量較小時，適合采用離心式葉輪。
[0005]傳統(tǒng)的混流式葉輪是采用一種有子午加速特點的扭曲翼形葉片，其高效運轉(zhuǎn)特性區(qū)所對應(yīng)的流體動力參數(shù)介于離心和軸流式葉輪之間，流體經(jīng)過混流式葉輪時其流向也要發(fā)生與離心式葉輪同樣的改變。
[0006]由于流體通過離心或混流式葉輪時從流入到流出其方向發(fā)生了 90°的改變，因此不適合用于同流道共軸或聯(lián)軸組成包括兩級及以上的串聯(lián)組合。
[0007]現(xiàn)有流體動力機械的葉輪都是單一型式的，它們只在相對窄小的流體動能參數(shù)區(qū)間內(nèi)運行時具有較高的效率，偏離該區(qū)間后其運轉(zhuǎn)效率則大大降低，使其適用的流量和壓強范圍受到一定的局限；離心或混流式葉輪不適合在一條流道作兩級及以上的同軸串聯(lián)，流體通過葉輪時只經(jīng)過一次的能量轉(zhuǎn)換，作輪機工況運行時，尤其是在流體壓強越高時，難以使流體的動能得到充分的轉(zhuǎn)換，導(dǎo)致能源的浪費；作泵工況運行時，其吸出高度完全受大氣壓強的控制，導(dǎo)致機組的安裝高程因受葉輪吸出高度的控制而影響機組安裝場址的選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有葉輪存在的不足，提出一種由一個離心或混流式葉輪和至少一個的軸流式葉輪在一條流道內(nèi)共軸或聯(lián)軸串聯(lián)所構(gòu)成的復(fù)合混流式葉輪，通過增加流體與葉輪的能量轉(zhuǎn)換次數(shù)，以及結(jié)合利用離心或混流式葉輪和軸流式葉輪不同的最優(yōu)工況特性，使復(fù)合混流式葉輪具有比各種單一型式的葉輪寬闊的高效運轉(zhuǎn)特性區(qū)間、高的綜合運轉(zhuǎn)效率、寬廣的流量壓和強適用范圍；以及提高作液體泵運行時離心或混流式葉輪的安裝高程；還可用于實現(xiàn)氣液兩相工質(zhì)的交相混合。
[0009]本實用新型的技術(shù)方案是，所述的復(fù)合混流式葉輪包括一個離心或混流式的葉輪和至少一個的軸流式葉輪以及一根公共的葉輪軸，其結(jié)構(gòu)特點是，在同一條流道內(nèi)，將一個離心或混流式的葉輪和至少一個的軸流式的葉輪用一根公共的葉輪軸串聯(lián)安裝而構(gòu)成，一根公共的葉輪軸包括是整體的，還包括是由各葉輪彼此單獨的軸作同軸線的串聯(lián)聯(lián)接而構(gòu)成的，且軸流式葉輪位于離心或混流式葉輪的前盤口外一側(cè)，離心或混流式葉輪的葉片和軸流式葉輪的葉片的傾角方向保證其所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是同向的；作液體泵使用時，靠近離心或混流式葉輪的一級軸流式葉輪與離心或混流式葉輪間的最大距離小于但接近軸流式葉輪的揚程與離心或混流式葉輪的吸出高度值之和，作輪機運行時的最小距離為靠近離心或混流式葉輪的一級軸流式葉輪緊貼于離心或混流式葉輪前盤口的外側(cè)；復(fù)合混流式葉輪軸可采用共軸或齒輪或皮帶等方式與原動或從動設(shè)備聯(lián)接。
[0010]以下對本實用新型做進一步的說明。
[0011]本實用新型的工作過程是(參見圖1、圖2和圖3)，復(fù)合混流式葉輪作輪機工況運行時，由于流體在第一次能量轉(zhuǎn)換前的壓強最大，根據(jù)離心或混流式葉輪主要在高壓強時具有較高效率的運轉(zhuǎn)特性，所以將離心或混流式的葉輪作為前級，流體首先從其徑向通過葉片7，完成流體與葉輪的第一次能量轉(zhuǎn)換，將流體以壓強為主的部分動能轉(zhuǎn)換為葉輪軸I的轉(zhuǎn)矩，流體經(jīng)過第一次能量轉(zhuǎn)換后，其壓強大大降低，然后流體攜帶主要以流量體現(xiàn)的動能沿葉輪的軸線流向軸流式葉輪，而軸流式葉輪又具有低壓強大流量運轉(zhuǎn)效率較高的特性，二者配合使流體具有的能量得以充分的轉(zhuǎn)換，且兩種葉輪葉片的偏轉(zhuǎn)方向保證其在葉輪軸I上產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是同向疊加的，葉輪軸I通過直聯(lián)或齒輪、皮帶和電磁等方式將轉(zhuǎn)矩輸出給從動機；復(fù)合混流式葉輪作泵工況運行時，軸流式葉輪作為前級，原動機傳輸給葉輪軸I的轉(zhuǎn)矩帶動軸流式葉輪和離心或混流式葉輪轉(zhuǎn)動，流體首先在軸流式葉輪的作用下獲得動能而沿軸向經(jīng)離心或混流式葉輪的前盤入口 9進入離心或混流式葉輪內(nèi)，通過離心增壓使流體達到輸出的壓強要求，同樣，由軸流式葉輪和離心或混流式葉輪所轉(zhuǎn)換為流體的動能也是疊加的，因此將軸流式葉輪的揚程和離心或混流式葉輪的吸入高度兩者相加，即為復(fù)合混流式葉輪泵的離心或混流式葉輪的最大安裝高程。綜合上述兩種運行工況，即為復(fù)合混流式葉輪作為可逆式抽水蓄能電站的水輪機和水輪泵的運行工況；此外復(fù)合混流式葉輪還可用作氣液兩種相態(tài)工質(zhì)交相混合，類似于泵的運行工況，方法是在軸流式葉輪的底部設(shè)有液槽并使槽內(nèi)的液體部分沒過軸流式葉輪的葉片12，在液面與離心或混流式葉輪的前盤8之間留有滿足流量要求的氣流通道，原動機通過葉輪軸I帶動軸流式葉輪和離心或混流式葉輪同步轉(zhuǎn)動，在離心或混流式葉輪的抽吸下，被軸流式葉輪向上打起的液體與沿進氣道進入的氣流一同，經(jīng)離心或混流式葉輪的前盤8的入口 9軸向進入離心或混流式葉輪內(nèi)，在高速旋轉(zhuǎn)的離心或混流式葉輪的作用下，在離心或混流式葉輪及其機殼內(nèi)形成液霧和液膜，使氣體和液體之間發(fā)生交相碰撞和形成交相混合體，實現(xiàn)對氣體的液洗式凈化，使氣體中的污穢物被液體所吸附、溶解和分化，凈化后的氣體從出風(fēng)口排出，污穢物隨液霧被機殼和流道內(nèi)壁吸附匯成液流返回液槽。
[0012]本實用新型的技術(shù)原理和有用效果是，在一條流道內(nèi)，采用一個離心或混流式葉輪和至少一個的軸流式葉輪共軸或同軸線串聯(lián)構(gòu)成一種復(fù)合混流式葉輪，使流體在一次通過復(fù)合混流式葉輪時至少經(jīng)過兩次的能量轉(zhuǎn)換過程，且其轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)矩或流體動能是同向疊加的，結(jié)合利用離心或混流式葉輪在高壓強和軸流式葉輪在大流量工況下具有的高效率運轉(zhuǎn)特性，使復(fù)合混流式葉輪具有比單一式葉輪較寬的高效區(qū)間和較高的綜合效率，從而具有較寬的流量和壓強適用范圍；在作液體泵工況運行時，可在軸流式葉輪的揚程和離心或混流式葉輪的吸入高度之和的范圍內(nèi)選擇軸流式葉輪和離心或混流式葉輪間的距離，在特殊的地形條件下提高離心或混流式葉輪的安裝高程，方便主廠房布置的場地選擇和節(jié)省投資；復(fù)合混流式葉輪還拓展了一種一機完成氣液交相混合的應(yīng)用功能，產(chǎn)生一種新的運行工況和開辟了一種新的應(yīng)用領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是圖1作液體輪機或泵應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是圖1作液洗式空氣凈化器的結(jié)構(gòu)示意圖。 [0016]在圖中:
[0017]I一復(fù)合混流式葉輪的軸，2—葉輪軸的軸肩，
[0018]3—離心或混流式葉輪的軸套，4 一離心或混流式葉輪的輪輻，
[0019]5—離心或混流式葉輪的后盤，6—離心或混流式葉輪的支承盤，
[0020]7—離心或混流式葉輪的葉片，8—離心或混流式葉輪的前盤，
[0021]9一離心或混流式葉輪的前盤口，10—葉輪與軸肩的鎖定螺栓，
[0022]11一軸流式葉輪的輪轂，12—軸流式葉輪的葉片，
[0023]13 一從動機或原動機，14 一上機架，
[0024]15—復(fù)合混流式葉輪的上導(dǎo)軸承，16—離心或混流式葉輪，
[0025]17—軸流式葉輪，18—下導(dǎo)軸承及其支架，
[0026]19 一空氣凈化器的箱體，20—空氣凈化器的氣道隔板，
[0027]21—空氣凈化器的進氣口，22—空氣凈化器的垂直排氣口，
[0028]23—空氣凈化器的水平排氣口，24—空氣凈化器的凈化液。
【具體實施方式】
[0029]如圖1所示，所述復(fù)合混流式葉輪包括軸1，軸I上設(shè)有支承固定離心或混流式葉輪的軸肩2 ;—個包括軸套3、輪輻4、后盤5、支承盤6、葉片7和前盤8構(gòu)成的離心或混流式葉輪安裝在軸I的上端并通過螺栓10與軸肩2鎖定；至少一個的包括輪轂11和葉片12的軸流式葉輪與離心或混流式葉輪共軸I串聯(lián)安裝在離心或混流式葉輪前盤口 9的外側(cè)；離心或混流式葉輪的葉片7和軸流式葉輪葉片12的傾角方向為保證其所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩是同向施加在復(fù)合混流式葉輪軸I上的，軸流式葉輪與離心或混流式葉輪間的最大距離為軸流式葉輪的揚程與離心或混流式葉輪的吸出高度之和，最小距離為靠近離心或混流式葉輪的一級軸流式葉輪緊貼于離心或混流式葉輪前盤口 9的外側(cè)；復(fù)合混流式葉輪軸I可采用共軸直聯(lián)或齒輪或皮帶等方式與原動機或從動機聯(lián)接。
[0030]圖2所示為圖1結(jié)構(gòu)作為液體輪機或泵應(yīng)用的【具體實施方式】，它主要包括復(fù)合混流式葉輪的軸1，從動機或原動機13，上機架14，復(fù)合混流式葉輪的上導(dǎo)軸承15，離心或混流式葉輪16，軸流式葉輪17和復(fù)合混流式葉輪的下導(dǎo)軸承及其支架18所構(gòu)成。作液體輪機工況運行時，離心或混流式的葉輪16作為前級，流體首先通過其完成與葉輪的第一次能量轉(zhuǎn)換，然后流體沿葉輪的軸線流向軸流式葉輪17，流體在完成第二次能量轉(zhuǎn)換后進入尾流道排出，葉輪軸I通過直聯(lián)或齒輪、皮帶和電磁等方式將轉(zhuǎn)矩輸出給從動機13 ;作液體泵工況運行時，軸流式葉輪17作為前級，原動機13傳輸給葉輪軸I的轉(zhuǎn)矩帶動軸流式葉輪17和離心或混流式葉輪16轉(zhuǎn)動，流體首先在軸流式葉輪17的作用下獲得動能而沿葉輪軸I的軸線方向流向離心或混流式葉輪16內(nèi)，通過離心或混流式葉輪16增壓后從機殼向外輸出。由于流體從軸流式葉輪17和離心或混流式葉輪16轉(zhuǎn)換得到的動能是疊加的，因此可以將軸流式葉輪17的揚程和離心或混流式葉輪16的吸入高度兩者相加，作為復(fù)合混流式葉輪泵的離心或混流式葉輪16的最大安裝高程。上述兩種運行工況的綜合，即為復(fù)合混流式葉輪作為可逆式抽水蓄能電站的水輪機和水輪泵的運行工況。
[0031]圖3所不為圖1結(jié)構(gòu)作為氣液兩種相態(tài)工質(zhì)交相混合的液洗式空氣凈化器應(yīng)用的【具體實施方式】，它主要包括復(fù)合混流式葉輪的軸I，從動機或原動機13,上機架14,離心或混流式葉輪16，軸流式葉輪17，液洗式空氣凈化器的箱體19，液洗式空氣凈化器的氣道隔板20，液洗式空氣凈化器的進氣口 21，液洗式空氣凈化器的垂直排氣口 22，液洗式空氣凈化器的水平排氣口 23和液洗式空氣凈化器的凈化液24所構(gòu)成。在軸流式葉輪17底部設(shè)有液槽并使槽內(nèi)的液體24部分沒過軸流式葉輪17的葉片，在凈化液24的液面與離心或混流式葉輪16的前盤之間留有滿足流量要求的氣流通道，原動機13通過葉輪軸I帶動軸流式葉輪17和離心或混流式葉輪16同步轉(zhuǎn)動，在離心或混流式葉輪16的抽吸下，被軸流式葉輪17向上打起的凈化液體與沿進氣道進入的氣流一同，沿葉輪軸I的軸線方向經(jīng)離心或混流式葉輪16的前盤的入口進入離心或混流式葉輪16內(nèi)，在高速旋轉(zhuǎn)的離心或混流式葉輪16的作用下，在離心或混流式葉輪16及其機殼內(nèi)形成液霧和液膜，使氣體和液體之間發(fā)生交相碰撞和形成交相混合體，實現(xiàn)對氣體的液洗式凈化，使氣體中的污穢物被液體所吸附、溶解和分化，凈化后的氣體從出風(fēng)口 22或23排出，污穢物隨液霧被機殼和流道內(nèi)壁吸附匯成液流返回液槽。
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合混流式葉輪，它包括一個離心或混流式的葉輪和至少一個的軸流式的葉輪及一根整體的或由多分段作同軸線聯(lián)接而成的葉輪軸(1)，其特征是，在一條流道內(nèi)，離心或混流式的葉輪和軸流式的葉輪串聯(lián)安裝在葉輪軸(I)上，且軸流式葉輪位于離心或混流式葉輪的前盤口(9)外的一側(cè)，葉輪軸通過包括共軸或齒輪或皮帶的方式與原動或從動設(shè)備聯(lián)接。
【文檔編號】F03B3/12GK203717430SQ201420097727
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】肖明訓(xùn) 申請人:肖明訓(xùn)