一种平衡多级侧流道泵径向力的结构

本发明涉及流体机械设备中多级侧流道泵设计，具体是一种平衡多级侧流道泵径向力的结构。

背景技术：

1、由于单级侧流道泵空化性能较差，在工程实际应用中，大多采用首级为离心叶轮的多级侧流道泵。侧流道泵的比转数超低，一般为9～40，其结构简单、体积小巧，具有流量小、扬程高的特点，是一种介于容积式泵和离心泵之间径向式叶片泵，属于旋涡泵的一种。由于流体运动轨迹为螺旋形，侧流道泵水力损失较大，泵效率普遍偏低，一般在20％～40％之间。同时，在多级侧流道泵运行过程中，径向力也是多级侧流道泵主要激励力，由于从叶轮出口至叶轮进口存在极大的压差，作用于叶片上形成了较大的径向力，整体的径向力波动幅值远远大于离心叶轮，并且侧流道泵流动形式使得其径向力无法像离心叶轮一样相互抵消，因而导致了侧流道泵径向力偏高的现象，对侧流道泵的运行安全性及稳定性造成严重影响。

2、研究发现，现有首级为离心叶轮、次级和第三级为侧流道叶轮的多级侧流道泵在工作时，次级和第三级侧流道泵中径向力的大小近乎相同，同时其波动的周期也完全相同，且同一时刻次级和第三级侧流道泵中径向力方向也近乎相同，导致次级和第三级侧流道泵中径向力叠加产生更大的径向力，过大的径向力影响多级侧流道泵的工作性能和使用寿命，因此，急需设计一种结构来平衡次级和第三级侧流道泵中的径向力。

技术实现思路

1、针对现有首级为离心叶轮、次级和第三级为侧流道叶轮的多级侧流道泵在工作时，多级侧流道泵内径向力过大的问题，本发明提供了一种平衡多级侧流道泵径向力的结构。通过在次级侧流道和第三级侧流道之间增设过渡段流道，使第三级侧流道进口与次级侧流道进口圆周方向相位差为180°，使得次级侧流道叶轮和第三级侧流道叶轮在同一时刻受到的径向力方向相反，进而平衡多级侧流道泵工作时次级侧流道叶轮和第三级侧流道叶轮的径向力。

2、本发明采取的技术方案是：

3、一种平衡多级侧流道泵径向力的结构，所述结构为过渡段流道，所述过渡段流道设置在次级侧流道和第三级侧流道之间；过渡段流道上设置有分别位于两侧的过渡段流道进口和过渡段流道出口、以及设置在过渡段流道内部且连通过渡段流道进口和过渡段流道出口的圆弧形流道；过渡段流道进口正对次级侧流道出口设置，过渡段流道出口正对第三级侧流道进口设置，所述圆弧形流道为以过渡段流道进口为起点按照泵叶轮旋转方向旋转至与过渡段流道出口连通，使得流体在圆弧形流道内流动方向与泵叶轮旋转方向相同；所述过渡段流道出口中心与次级侧流道进口中心连线过多级侧流道泵的旋转中心线，使得第三级侧流道进口与次级侧流道进口圆周方向相位差为180°。

4、进一步的，所述过渡段流道进口和过渡段流道出口为圆形孔，过渡段流道进口直径和圆弧形流道上与过渡段流道进口连通的一端宽度相等，过渡段流道出口直径和圆弧形流道上与过渡段流道出口连通的一端宽度相等。

5、进一步的，所述圆弧形流道宽度由与过渡段流道进口连通的一端宽度渐缩/渐扩到与过渡段流道出口连通的一端宽度。

6、进一步的，所述圆弧形流道上各点到多级侧流道泵旋转中心的距离由与过渡段流道进口连通的一端到与过渡段流道出口连通的一端逐渐增大/减小。

7、进一步的，所述圆弧形流道轴向剖面为矩形。

8、进一步的，所述过渡段流道外形尺寸与次级侧流道、第三级侧流道的外形尺寸相匹配。

9、本发明的有益效果是：

10、本发明通过在次级侧流道和第三级侧流道之间增设过渡段流道，且过渡段流道出口中心与次级侧流道进口中心连线过多级侧流道泵的旋转中心线，使得在在次级侧流道和第三级侧流道之间安装过渡段流道后，第三级侧流道进口与次级侧流道进口圆周方向相位差为180°，进而将次级侧流道叶轮和第三级侧流道叶轮径向力波动周期错开180°，即使得次级侧流道叶轮和第三级侧流道叶轮在同一时刻受到的径向力方向相反，使两者径向力相互抵消进而平衡两者径向力，大大降低侧流道泵发生径向跳动的风险，提高了多级侧流道泵运行安全性及稳定性。另外，只需要在次级侧流道和第三级侧流道之间增设过渡段流道，并在装配时对应安装，原始多级侧流道泵其他地方的设计无需修改，操作简单，对多级侧流道泵整体结构影响小。

技术特征：

1.一种平衡多级侧流道泵径向力的结构，其特征在于：所述结构为过渡段流道(1)，所述过渡段流道(1)设置在次级侧流道(2)和第三级侧流道(3)之间；过渡段流道(1)上设置有分别位于两侧的过渡段流道进口(11)和过渡段流道出口(12)、以及设置在过渡段流道(1)内部且连通过渡段流道进口(11)和过渡段流道出口(12)的圆弧形流道(13)；过渡段流道进口(11)正对次级侧流道出口(22)设置，过渡段流道出口(12)正对第三级侧流道进口(31)设置，所述圆弧形流道(13)为以过渡段流道进口(11)为起点按照泵叶轮旋转方向旋转至与过渡段流道出口(12)连通，使得流体在圆弧形流道(13)内流动方向与泵叶轮旋转方向相同；所述过渡段流道出口(12)中心与次级侧流道进口(21)中心连线过多级侧流道泵的旋转中心线，使得第三级侧流道进口(31)与次级侧流道进口(21)圆周方向相位差为180°。

2.根据权利要求1所述的平衡多级侧流道泵径向力的结构，其特征在于，所述过渡段流道进口(11)和过渡段流道出口(12)为圆形孔，过渡段流道进口(11)直径和圆弧形流道(13)上与过渡段流道进口(11)连通的一端宽度相等，过渡段流道出口(12)直径和圆弧形流道(13)上与过渡段流道出口(12)连通的一端宽度相等。

3.根据权利要求1所述的平衡多级侧流道泵径向力的结构，其特征在于，所述圆弧形流道(13)宽度由与过渡段流道进口(11)连通的一端宽度渐缩/渐扩到与过渡段流道出口(12)连通的一端宽度。

4.根据权利要求1所述的平衡多级侧流道泵径向力的结构，其特征在于，所述圆弧形流道(13)上各点到多级侧流道泵旋转中心的距离由与过渡段流道进口(11)连通的一端到与过渡段流道出口(12)连通的一端逐渐增大/减小。

5.根据权利要求1所述的平衡多级侧流道泵径向力的结构，其特征在于，所述圆弧形流道(13)轴向剖面为矩形。

6.根据权利要求1所述的平衡多级侧流道泵径向力的结构，其特征在于，所述过渡段流道(1)外形尺寸与次级侧流道(2)、第三级侧流道(3)的外形尺寸相匹配。

技术总结本发明公开了一种平衡多级侧流道泵径向力的结构，所述结构为过渡段流道，所述过渡段流道设置在次级侧流道和第三级侧流道之间；过渡段流道上设置有过渡段流道进口、过渡段流道出口、圆弧形流道；过渡段流道进口正对次级侧流道出口设置，过渡段流道出口正对第三级侧流道进口设置，所述圆弧形流道为以过渡段流道进口为起点按照泵叶轮旋转方向旋转至与过渡段流道出口连通；所述过渡段流道出口中心与次级侧流道进口中心连线过多级侧流道泵的旋转中心线，使第三级侧流道进口与次级侧流道进口圆周方向相位差为180°，使次级侧流道泵和第三级侧流道泵在同一时刻受到的径向力方向相反，进而平衡工作时次级侧流道泵和第三级侧流道泵的径向力。技术研发人员：张帆,吴凡,陈轲,袁寿其,宋佳龙受保护的技术使用者：江苏大学技术研发日：技术公布日：2024/6/26