帶有葉片的葉輪是渦輪機械(例如離心泵)中的旋轉零件,通過葉輪葉片對流體的作用,允許機械功率(葉片上的能量)轉換為泵的功率輸出。
根據EUROPUMP TERMINOLOGY和DIN 24250標準,順著流體進入的方向看,逆時針和順時針葉輪之間是有區別的。
根據多級泵中的流體流動模式和葉輪在泵軸上的佈置,葉輪的設計和佈置分為:單級、多級;開式、閉式、單吸入口(單吸)、雙吸入口(雙吸)、多吸入口;串聯或背靠背佈置。典型的葉輪佈置如圖17到19。
根據葉輪中的流線型式(尤其是葉輪外徑區域),葉輪細分為以下主要類型:
– 徑向葉輪。見圖1和圖2。
– 混流葉輪。見圖3、圖4和圖6。
– 軸流葉輪。見圖5。
– 旋渦式葉輪(外圍葉輪)。見圖15。
圖1:帶有純徑向葉片的徑向葉輪,駐點S(右圖所示為移除前蓋板的葉輪)
圖2:葉片延伸到吸入口中的徑向葉輪(右圖所示為移除前蓋板的葉輪)
圖3:混流葉輪(斜葉輪)(右圖所示為移除前蓋板的葉輪)
圖4:混流葉輪(混流推進器)
圖5:軸流葉輪(軸流推進器)
圖6:混流葉輪的變體,顯示瞭閉式葉輪和開式葉輪、單吸葉輪和雙吸葉輪之間的區別。a)閉式單吸葉輪;b)開式單吸葉輪;c)閉式雙吸葉輪
為瞭容納葉片,所有葉輪都配備瞭後蓋板(或者加強筋),在閉式葉輪的情況下,還配備瞭前蓋板。根據角度的不同,也可以將其視為內蓋板(護罩),如果是閉式葉輪,則視為外蓋板(護罩)。如果葉輪沒有前(外)蓋板(護罩),則將其歸類為開式葉輪。
為瞭達到最佳泵效率和最小NPSHR值,葉輪必須配備一定數量的葉片。采用少量葉片可增加通過葉輪的自由、無阻礙流動截面。這使得葉輪能夠處理或多或少受污染的流體(污水泵、紙漿泵)和固體。
實際上,處理含有污泥或固體的液體的徑向流和混流葉輪的葉片,其數量通常減少到一至三隻。這些葉輪稱為流道式葉輪(channel impeller)或單葉片葉輪,可以是開式或閉式葉輪。見圖7至圖13。
圖7:閉式單葉片葉輪(右圖所示為已移除蓋板的葉輪)
圖8:開式單葉片葉輪
圖9:閉式單流道式葉輪(右圖所示為已移除前蓋板的葉輪)
圖10:閉式雙流道式葉輪(右圖所示為已移除蓋板)
圖11:帶S形葉片的開式雙流道葉輪
圖12:閉式三流道葉輪(右圖所示為已移除蓋板)
圖13:帶圓柱葉片的開式三流道葉輪
閉式單葉片葉輪用於泵送含有大顆粒固體的流體。其特點是具有無堵塞的自由通道。這種葉輪的缺點是由於壓力場不對稱導致的所謂的水力不平衡。見圖7。
開式流道葉輪或單葉片葉輪用於處理含氣液體。如果葉輪中的流線呈對角向外延伸,則單葉片葉輪被稱為開式、對角單葉片葉輪(D葉輪)。它特別適用於未經處理、含有固體和氣體的污水,以及粘度較高的流體。見圖16。
軸流和混流式螺旋漿(推進器)的葉片可以是固定的,也可以是可調節的或可變螺距型的。在可調節或可變螺距葉片的情況下,泵殼和輪轂在調節區域中的輪廓通常是球形的。這確保瞭輪轂處的內部和外部間隙寬度對於所有葉片變漿調整角度都保持恒定。見圖4。
自由流動葉輪和旋渦式葉輪(周邊葉輪)代表特殊的葉輪類型。見圖14和15。
圖14:自由流動葉輪
圖15:旋渦式葉輪(周邊葉輪)
在為給定流量(Q)和給定揚程選擇泵時,葉輪類型是決定性的。軸向、混流、徑向或周邊葉輪類型的選擇,受到以下因素的限制:預期轉速(n)和預期葉輪直徑的值(D)不能太極端。因此,在比轉速(ns)下實現最佳泵效率或級效率的能力取決於特定的葉輪設計:
– 徑向葉輪:ns ≈ 12 to 80 rpm
– 混流葉輪:ns ≈ 80 to 160 rpm
– 軸流葉輪:ns ≈ 160 to 400 rpm ~
圖16:開式、對角單葉片葉輪(D葉輪)
圖17:單入口、串聯葉輪佈置
a)單級;b)兩級;c)6級
圖18:雙入口、背靠背葉輪佈置
a)雙入口、單級;b)四入口、單級;c)雙入口、3級
圖19:單入口、背靠背葉輪佈置 a)2級(背靠背);b)四級(交叉);c)6級(背靠背)
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