【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及泵類技術(shù)設(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種分段式葉片圓盤泵葉輪及其自動(dòng)化調(diào)節(jié)方法。
技術(shù)介紹
1、圓盤泵是一種用于特殊介質(zhì)輸送的離心式泵類。在運(yùn)行過程中，主要通過兩側(cè)圓盤高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的邊界層以及流體內(nèi)部分子間的粘性來牽引輸送流體。如圖1所示，葉輪主要由前蓋板、后蓋板、葉片和連接柱組合而成。葉片安裝于兩側(cè)蓋板之上，主要用于增強(qiáng)圓盤泵對(duì)流體做功的能力。連接柱結(jié)構(gòu)主要用于連接兩側(cè)蓋板，可以是螺栓形式連接，也可以采用焊接，使葉輪成為一個(gè)整體并通過軸孔與電機(jī)軸連接，利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪作為剛體旋轉(zhuǎn)。
2、傳統(tǒng)離心泵由于葉片將葉輪內(nèi)部流道切割為數(shù)個(gè)小流道，因此在介質(zhì)含氣（氣液兩相流）的工況下運(yùn)行時(shí)，一旦介質(zhì)含氣率達(dá)到臨界值，氣泡就會(huì)在葉片進(jìn)口邊附近形成大體積的氣團(tuán)，堵塞流道引起輸送失效。與傳統(tǒng)離心泵相比，圓盤泵由于葉片不隔斷流道，具有流道寬闊、不宜被氣團(tuán)堵塞的特點(diǎn)，能夠承受的含氣率臨界值遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)離心泵，因此特別適用于輸送氣液兩相流介質(zhì)，具有顯著的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用領(lǐng)域。
3、但盡管圓盤泵適用于輸送氣液兩相流介質(zhì)，但是在高含氣率下依舊會(huì)發(fā)生氣泡聚集、氣液分離、氣團(tuán)堵塞等現(xiàn)象。
4、因此，如何在高含氣率下進(jìn)一步優(yōu)化其內(nèi)部氣液兩相分布，使氣液混合更加均勻，提高其能輸送的氣液兩相流最高含氣率，具有進(jìn)一步提升圓盤泵優(yōu)勢(shì)功能，鞏固圓盤泵在氣液兩相流輸送領(lǐng)域應(yīng)用的重大意義。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種分段式葉片圓盤泵葉輪及其自動(dòng)化調(diào)節(jié)方法，
2、本專利技術(shù)通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
3、一種分段式葉片圓盤泵葉輪，包括：
4、前蓋板和后蓋板，所述前蓋板和后蓋板的相對(duì)面上均環(huán)向均布有若干葉片；
5、每根所述葉片中部位置均留有缺口。
6、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中，盡管圓盤泵適用于輸送氣液兩相流介質(zhì)，但是在高含氣率下依舊會(huì)發(fā)生氣泡聚集、氣液分離、氣團(tuán)堵塞等現(xiàn)象的問題，本專利技術(shù)提供了一種分段式葉片圓盤泵葉輪及其自動(dòng)化調(diào)節(jié)方法，采用本方案，在流道內(nèi)氣相聚集位置對(duì)葉片進(jìn)行分段處理，當(dāng)分段位置缺口高速掃掠過氣團(tuán)時(shí)，可以有效切割破壞氣團(tuán)聚集，減小氣團(tuán)體積，從而解決局部大體積氣團(tuán)對(duì)流道的堵塞，使氣液兩相介質(zhì)能夠更均勻地被輸送出葉輪。
7、具體方案中，包括常規(guī)的前蓋板和后蓋板，在前蓋板和后蓋板上均環(huán)向布置若干葉片；而從圓盤泵葉輪內(nèi)流體流動(dòng)情況分析，含氣流體在進(jìn)入葉輪后，所攜帶的氣泡受到流體的正向拽曳力和壓力梯度的負(fù)向壓力（以葉輪進(jìn)口到出口方向?yàn)檎较颍?。在高含氣率條件下，液體流量減小導(dǎo)致流體的拽曳力減小，此時(shí)壓力梯度產(chǎn)生的負(fù)向壓力大于拽曳力，因此氣泡容易在葉輪內(nèi)部聚集，形成流道堵塞。通過仿真計(jì)算，發(fā)現(xiàn)圓盤泵內(nèi)氣泡聚集并形成氣團(tuán)堵塞主要發(fā)生在葉片吸力面中間位置。為改善這種現(xiàn)象，需要采取技術(shù)手段破壞該區(qū)域的氣相聚集現(xiàn)象，解決高含氣率工況下，該區(qū)域氣相聚集導(dǎo)致的局部流動(dòng)堵塞，提高圓盤泵的氣液兩相流輸送能力，強(qiáng)化其優(yōu)勢(shì)能力。故本專利技術(shù)在葉片的中部位置開設(shè)缺口，形成一種分段式的葉片，從而在流道內(nèi)氣相聚集位置對(duì)葉片進(jìn)行分段處理，當(dāng)分段位置缺口高速掃掠過氣團(tuán)時(shí)，可以有效切割破壞氣團(tuán)聚集，減小氣團(tuán)體積，從而解決局部大體積氣團(tuán)對(duì)流道的堵塞，使氣液兩相介質(zhì)能夠更均勻地被輸送出葉輪。
8、為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)調(diào)整功能，還包括驅(qū)動(dòng)件；所述葉片包括位于同一線性上的內(nèi)桿和外桿，所述缺口位于內(nèi)桿和外桿之間；
9、所述驅(qū)動(dòng)件用于分別或同時(shí)帶動(dòng)所述外桿與內(nèi)桿位于所述缺口的端部移動(dòng)，所述移動(dòng)方向?yàn)樽陨淼木€性方向，以改變所述缺口的位置和大小。本方案中，葉片的分段位置可以通過驅(qū)動(dòng)件進(jìn)行自動(dòng)化調(diào)節(jié)，其中葉片為分段式，包括位于內(nèi)側(cè)位置的內(nèi)桿和位于外側(cè)位置的外桿，內(nèi)桿和外桿之間的間隙則為缺口，其中，內(nèi)桿和外桿可以和蓋板通過滑動(dòng)連接的方式，從而改變分段缺口位置和大小，也可以將內(nèi)桿和外桿設(shè)置成伸縮桿的形式，通過自身長(zhǎng)度的伸縮改變，從而改變分段缺口位置和大小；故驅(qū)動(dòng)件的作用可以是帶動(dòng)內(nèi)桿和外桿滑動(dòng)，或帶動(dòng)內(nèi)桿和外桿伸縮。
10、作為一種改變分段缺口位置和大小的更優(yōu)的實(shí)現(xiàn)方式，所述內(nèi)桿和所述外桿均為伸縮桿；所述伸縮桿的伸縮端朝向所述缺口。
11、作為一種伸縮桿的具體結(jié)構(gòu)，所述伸縮桿包括固定葉片和活動(dòng)葉片，所述固定葉片將所述活動(dòng)葉片一端活動(dòng)套設(shè)在內(nèi)，且所述活動(dòng)葉片能沿所述固定葉片長(zhǎng)度方向移動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)件設(shè)置于所述固定葉片內(nèi)部，且所述驅(qū)動(dòng)件的輸出端用于帶動(dòng)所述活動(dòng)葉片沿所述固定葉片長(zhǎng)度方向移動(dòng)。其中，驅(qū)動(dòng)件可以采用伸縮驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，也可以通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
12、作為一種高精度調(diào)節(jié)的具體驅(qū)動(dòng)方式，所述驅(qū)動(dòng)件包括伺服電機(jī)、絲桿、螺母座和連桿，所述伺服電機(jī)固定于所述固定葉片內(nèi)部，所述伺服電機(jī)的輸出端上連接有絲桿，并用于帶動(dòng)所述絲桿旋轉(zhuǎn)，所述絲桿沿所述固定葉片長(zhǎng)度方向設(shè)置；所述螺母座螺紋套設(shè)于所述絲桿上；所述螺母座通過連桿和所述活動(dòng)葉片一端連接；
13、所述固定葉片和活動(dòng)葉片均為相適配的多邊形。本方案中，伸縮驅(qū)動(dòng)通過伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，具體結(jié)構(gòu)中，包括伺服電機(jī)，絲桿一端通過聯(lián)軸器和伺服電機(jī)的輸出端連接，而絲桿的另一端連接有支撐端，支撐端固定在固定葉片內(nèi)部，且絲桿另一端為光滑桿段，并和支撐端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，從而提高絲桿穩(wěn)定性；在絲桿上螺紋套設(shè)有螺母座，螺母座再通過連桿和活動(dòng)葉片一端連接，由于活動(dòng)葉片和固定葉片均為多邊形，故在多邊形的限制下，絲桿旋轉(zhuǎn)過程中螺母座和活動(dòng)葉片只能做線性運(yùn)動(dòng)，從而控制活動(dòng)葉片的伸出長(zhǎng)度，達(dá)成動(dòng)態(tài)調(diào)整活動(dòng)葉片伸縮量的功能，使葉片分段位置與氣團(tuán)中心位置保持一致，提高對(duì)氣團(tuán)的破壞效果。
14、為形成動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的智能化控制，還包括氣泡監(jiān)測(cè)傳感器和信號(hào)接收單元，所述氣泡監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)置于葉輪流道內(nèi)，并用于將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸于所述信號(hào)接收單元，所述信號(hào)接收單元用于根據(jù)所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，控制所述驅(qū)動(dòng)件的運(yùn)行。其中，氣泡監(jiān)測(cè)傳感器可以采用光學(xué)傳感器或超聲波傳感器等，并可安裝壓力傳感器，從而實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氣團(tuán)的聚集位置和體積變化；氣泡監(jiān)測(cè)傳感器應(yīng)優(yōu)選設(shè)置于葉片吸力面的中間位置，如設(shè)置在活動(dòng)葉片的吸力面上。
15、為提高對(duì)氣團(tuán)的破壞效果，所述前蓋板上的若干葉片和所述后蓋板上的若干葉片，在所述前蓋板和后蓋板相對(duì)面上的投影相互錯(cuò)開。本方案中，由于圓盤泵內(nèi)氣相聚集位置一般出現(xiàn)在葉片吸力面中間位置附近，圓盤泵前、后蓋板上的葉片對(duì)齊安裝，葉輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期時(shí)，前蓋板、后蓋板上的一組葉片同時(shí)對(duì)氣團(tuán)產(chǎn)生破壞效果。故本方案對(duì)圓盤泵前蓋板、后蓋板的固定連接進(jìn)行改變，根據(jù)實(shí)際情況需求，可對(duì)葉輪前、后蓋板進(jìn)行一定角度的錯(cuò)位連接，使兩側(cè)蓋板上的分段葉片交錯(cuò)，增加一個(gè)葉輪旋轉(zhuǎn)周期內(nèi)葉片對(duì)氣團(tuán)作用的次數(shù)，進(jìn)一步提高對(duì)氣團(tuán)的破壞作用；這樣，在葉輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)周期內(nèi)，前、后蓋板上的葉片分本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種分段式葉片圓盤泵葉輪，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分段式葉片圓盤泵葉輪，其特征在于，還包括驅(qū)動(dòng)件；所述葉片（3）包括位于同一線性上的內(nèi)桿和外桿，所述缺口位于內(nèi)桿和外桿之間；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分段式葉片圓盤泵葉輪，其特征在于，所述內(nèi)桿和所述外桿均為伸縮桿；所述伸縮桿的伸縮端朝向所述缺口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種分段式葉片圓盤泵葉輪，其特征在于，所述伸縮桿包括固定葉片（6）和活動(dòng)葉片（7），所述固定葉片（6）將所述活動(dòng)葉片（7）一端活動(dòng)套設(shè)在內(nèi)，且所述活動(dòng)葉片（7）能沿所述固定葉片（6）長(zhǎng)度方向移動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)件設(shè)置于所述固定葉片（6）內(nèi)部，且所述驅(qū)動(dòng)件的輸出端用于帶動(dòng)所述活動(dòng)葉片（7）沿所述固定葉片（6）長(zhǎng)度方向移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種分段式葉片圓盤泵葉輪，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件包括伺服電機(jī)（10）、絲桿（12）、螺母座（13）和連桿（15），所述伺服電機(jī)（10）固定于所述固定葉片（6）內(nèi)部，所述伺服電機(jī)（10）的輸出端上連接有絲桿（12），并用于帶動(dòng)所述絲桿（12）旋轉(zhuǎn)，所述絲
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分段式葉片圓盤泵葉輪，其特征在于，還包括氣泡監(jiān)測(cè)傳感器（8）和信號(hào)接收單元（9），所述氣泡監(jiān)測(cè)傳感器（8）設(shè)置于葉輪流道內(nèi)，并用于將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸于所述信號(hào)接收單元（9），所述信號(hào)接收單元（9）用于根據(jù)所述監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，控制所述驅(qū)動(dòng)件的運(yùn)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分段式葉片圓盤泵葉輪，其特征在于，所述前蓋板（1）上的若干葉片（3）和所述后蓋板（2）上的若干葉片（3），在所述前蓋板（1）和后蓋板（2）相對(duì)面上的投影相互錯(cuò)開。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種分段式葉片圓盤泵葉輪，其特征在于，還包括固定柱（4），所述固定柱（4）兩端均分別可拆卸連接于所述前蓋板（1）與所述后蓋板（2）的相對(duì)面上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種分段式葉片圓盤泵葉輪，其特征在于，在所述前蓋板（1）相鄰葉片之間設(shè)置有固定孔（16），在所述后蓋板（2）相鄰葉片之間設(shè)置有若干活動(dòng)孔（17），若干所述活動(dòng)孔（17）均和所述固定孔（16）位于同一徑向的圓周方向上；
10.根據(jù)權(quán)利要求2～9任一項(xiàng)所述的一種分段式葉片圓盤泵葉輪的自動(dòng)化調(diào)節(jié)方法，其特征在于，包括以下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種分段式葉片圓盤泵葉輪，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分段式葉片圓盤泵葉輪，其特征在于，還包括驅(qū)動(dòng)件；所述葉片（3）包括位于同一線性上的內(nèi)桿和外桿，所述缺口位于內(nèi)桿和外桿之間；
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分段式葉片圓盤泵葉輪，其特征在于，所述內(nèi)桿和所述外桿均為伸縮桿；所述伸縮桿的伸縮端朝向所述缺口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種分段式葉片圓盤泵葉輪，其特征在于，所述伸縮桿包括固定葉片（6）和活動(dòng)葉片（7），所述固定葉片（6）將所述活動(dòng)葉片（7）一端活動(dòng)套設(shè)在內(nèi)，且所述活動(dòng)葉片（7）能沿所述固定葉片（6）長(zhǎng)度方向移動(dòng)；所述驅(qū)動(dòng)件設(shè)置于所述固定葉片（6）內(nèi)部，且所述驅(qū)動(dòng)件的輸出端用于帶動(dòng)所述活動(dòng)葉片（7）沿所述固定葉片（6）長(zhǎng)度方向移動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種分段式葉片圓盤泵葉輪，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)件包括伺服電機(jī)（10）、絲桿（12）、螺母座（13）和連桿（15），所述伺服電機(jī)（10）固定于所述固定葉片（6）內(nèi)部，所述伺服電機(jī)（10）的輸出端上連接有絲桿（12），并用于帶動(dòng)所述絲桿（12）旋轉(zhuǎn)，所述絲桿（12）沿所述固定葉片（6）長(zhǎng)度方向設(shè)置；所述螺母座（13）螺紋套設(shè)于所述絲桿（12）上；所述螺...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：衡亞光，羅西棚，涂云川，江啟峰，張惟斌，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西華大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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