实施方案
[0015] 如图1所示,混流泵包括同轴心安装的进水喇叭1、转轮室2、导叶室3、泵轴4、叶轮5等,混流泵的进口段由进水喇叭1和转轮室2通过螺栓8沿轴向固定连接组成,转轮室2出口端通过螺栓9固定连接导叶室3的进口端,在转轮室2和导叶室3内部的中心轴位置处安装泵轴4,泵轴4上安装有叶轮5和导叶6,导叶6安装在导叶室3内,叶轮5安装在转轮室2内,叶轮5通过平键10和叶轮螺母7固定在泵轴4上。导叶6与叶轮5同轴安装,随泵轴4一起旋转。叶轮5由叶片与叶轮轮毂组成,叶片与叶轮轮毂为一体结构,叶片的叶顶与转轮室2的内壁面之间存在间隙。导叶6内装有轴承13,导叶由导叶叶片与导叶轮毂组成,导叶叶片与导叶轮毂为一体结构,导叶轮毂与叶轮轮毂通过螺钉12固定在一起。轴承13通过轴承压盖11轴向定位,轴承13两端安装有骨架油封14。
[0016] 如图2和图3所述,混流泵的转轮室2的内壁面是一圆球面,圆球面的半径为R1,转轮室2出口端的径向断面是圆形,圆球面的球心和转轮室2的出口端径向断面的圆心O重合。转轮室2的轴向长度为H,转轮室2的进口端的径向断面是圆形,进口端的径向断面的半径为R2,其中 。
[0017] 在转轮室2的内壁面加工有具有密封及泵送功能的螺旋槽15,螺旋槽15是螺旋形凹槽,螺旋槽15沿周向盘绕于转轮室2的内壁面上,螺旋槽15的圈数为3圈。
[0018] 螺旋槽15的中心轨迹线16是位于转轮室2的内壁面上的一条空间曲线。如图4所示中心轨迹线16是由转轮室2出口端的径向断面上的螺旋线P1P2沿轴向的拉伸曲面与转轮室2的内壁面相交得到。在转轮室2出口端的径向断面上,螺旋线P1P2的起点P1的极径、极角是0°;终点P2的极径 、极角是1080°;螺旋线P1P2的半径随极角的增加而均匀地增加,面朝转轮室2出口方向看,螺旋线P1P2的旋向为顺时针方向。
[0019] 如图5所示,过螺旋槽15的中心轨迹线16上任一点M做中心轨迹线16的垂面20,垂面20所截得的螺旋槽15的轮廓面是螺旋槽15的过流断面17,过流断面17是长方形,如图6所示,过流断面17的长度方向是螺旋槽15槽宽方向,过流断面17的宽度方向是螺旋槽15槽深方向。
[0020] 如图6,过流断面17的中心线18通过M点以及转轮室2的球心O。在螺旋槽15的槽宽方向上,过流断面17关于其中心线18对称。螺旋槽15的槽宽b=2mm,槽深h=1mm,槽口处的半径为R1,等于转轮室2的内壁面圆球面的半径R1。
[0021] 沿螺旋槽15的中心轨迹线16的全程,螺旋槽15的过流断面17的结构尺寸保持不变,过流断面17的中心线18始终通过转轮室2的球心。
[0022] 螺旋槽15可以通过数控机床铣削加工获得。螺旋槽15的中心轨迹线16即铣刀的行进路径,转轮室2内壁面的球心至中心轨迹线16上每一点的连线方向即该点处铣刀的朝向,铣刀在和螺旋槽15的中心轨迹线16垂直的平面内铣出过流断面17的形状。
[0023] 混流泵运转时,由泵轴4带动叶轮5转动,流体从进水喇叭1进入转轮室2,在叶轮5的作用下,转轮室2的出口侧的流体压力大于进口侧流体的压力,在这一压差的作用下,部分流体将沿叶轮5和转轮室2之间的间隙(即叶顶间隙)从转轮室2的出口侧向进口侧回流,形成叶顶泄漏流。叶顶泄漏流进入转轮室2的内壁面上加工的螺旋槽15,螺旋槽15的存在相当于在转轮室2的内壁面上增加了迷宫密封,流动阻力增加,流体的部分动能被消耗,达到减少泄漏流的效果。同时,因为高速旋转的叶轮5的带动作用,叶顶泄漏流同样具有较高的绕泵轴4的圆周速度分量,而螺旋槽15静止不动,这样螺旋槽15的侧壁19相对叶顶泄漏流高速转动,对叶顶泄漏流做功,使其压力升高,进而将这部分流体泵送回转轮室2的出口侧。因此,螺旋槽15的密封及泵送作用减少了叶顶泄漏量,削弱叶顶泄漏涡,提高混流泵水力性能和运行稳定性。