离心泵用六弯叶开式叶轮结构设计

　　这款开式六弯叶叶轮，主要适配小流量高扬程的单级离心泵，常见应用在小型循环供水系统、机床冷却输送、化工流程小流量介质输送这类工况里，和闭式叶轮不同，它没有前后盖板，叶片直接从轮毂向外延伸，对含有少量细小颗粒、短纤维的介质适应性更强，不容易出现流道堵塞的问题，日常维护时清理流道的工作量也比闭式叶轮小很多。从结构设计逻辑来看，六个叶片采用后弯式空间曲面造型，不是简单的平板直叶，叶片型线顺着流体进入叶轮的相对速度方向做了修型，能减少流体进入叶道时的冲击损失，降低叶轮运转时的水力噪声，同时叶片出口边做了斜切处理，能弱化出口处的尾迹涡流，让泵出口的压力脉动更小，提升泵运行时的稳定性。

　　轮毂中心的通孔是和泵轴配合的安装位，孔壁预留了键槽的加工余量，建模时已经考虑了轴孔配合的公差带，安装时可以根据实际选配的泵轴尺寸做最终精加工，轮毂的轴向长度做了加宽处理，能提升和泵轴的配合接触面积，避免高速运转时叶轮出现偏心晃动，也能分散键连接的受力，减少长期运转下的键槽磨损。叶片的厚度从根部到外缘做了渐变减薄处理，根部厚度更大，是因为叶片根部和轮毂连接的位置是应力集中区，运转时承受的离心力、流体冲击力最大，加厚根部能提升整体结构强度，避免长期交变载荷下出现叶片根部开裂的问题，外缘厚度适当减薄则可以降低叶轮的整体转动惯量，减少泵启动时的电机负载，同时也能减少叶片外缘和泵壳之间的间隙泄漏损失。

　　安装边界上，叶轮的轴向定位靠轮毂端面和轴肩的贴合来实现，径向定位由轴孔和泵轴的过渡配合保证，安装时需要保证叶轮出口和泵体蜗室的流道对中，偏差不能超过1mm，否则会出现偏流，导致泵的效率下降、振动值超标。和普通直叶片叶轮相比，这种弯叶设计的叶轮在相同转速、相同直径下，能获得更高的扬程系数，也就是说要达到同样的输出扬程，这款叶轮的外径可以做的更小，能缩减整个泵体的径向尺寸，让泵的整体结构更紧凑。在实际选型适配时，要注意这款叶轮的叶片流道宽度适配的介质黏度不能超过120cSt，黏度过高会导致叶道内的摩擦损失急剧上升，让泵的效率大幅下跌，如果用来输送含固体颗粒的介质，颗粒直径不能超过流道最小宽度的三分之一，避免卡涩。

　　建模过程中，叶片的曲面是通过多个截面的型线放样生成，每个截面的进出口安放角都做了差异化调整，进口边的位置延伸到了叶轮进口流道的区域，能让流体更平顺的进入叶道，减少进口处的脱流现象，降低泵的必需汽蚀余量，让泵在入口压力偏低的工况下也不容易发生汽蚀，延长叶轮的使用寿命。叶轮做动平衡校验的时候，因为是开式结构，去重可以直接在叶片的非工作面打磨，不需要额外加工平衡盘，平衡校正的操作更方便，校正后的剩余不平衡量要控制在对应转速等级的允许范围内，避免高速运转时产生过大振动损坏轴承和机械密封。