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CN113828187A - 一种叶轮组件及混合装置 - Google Patents

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CN113828187A CN202111190681.9A CN202111190681A CN113828187A CN 113828187 A CN113828187 A CN 113828187A CN 202111190681 A CN202111190681 A CN 202111190681A CN 113828187 A CN113828187 A CN 113828187A
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石桥
徐勇程
白淑娟
金旭东
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Abstract

本发明公开了一种叶轮组件及混合装置，涉及固体和液体混合设备技术领域，包括叶轮结构和壳体结构，叶轮结构包括本体，本体的表面设置有若干后弯叶片，后弯叶片在任一个流面上的叶片角从进口向出口先减小后增大，本体的下部设置有第一挡板，壳体结构包括第二挡板，第一挡板上开设有第一导向槽，第二挡板上开设有第二导向槽，流体从本体上部的进口进入，沿本体的表面流动，通过本体的下部的出口、第一导向槽和第二导向槽流出，第一导向槽的中心线向叶轮结构的转动方向的反方向偏转，第二导向槽的中心线向叶轮结构的转动方向偏转。本发明解决了出料不稳定、振动和噪音大、工作效率不够高的问题。

Description

一种叶轮组件及混合装置
技术领域
本发明涉及固体和液体混合设备技术领域，特别是涉及一种叶轮组件 及混合装置。
背景技术
公开号为CN110394082A的中国专利公开了一种叶轮组件及使用该组 件的固体和液体混合设备，并具体公开了在截锥状叶轮下部外侧的区域增 加多层挡板来增强固液混合与分散效果的技术方案，能够实现固液混合物 的良好分散，并通过挡板外侧的排料叶片实现了高粘度固液混合物的出料。
在上述技术方案的实际应用过程中，由于对内侧叶片的叶型以及流体 的流道没有特殊设计，叶片对流体的做功能力有限，且多层挡板对流体的 运动产生较大的阻碍使得出料困难，因此需要利用挡板外侧的排料叶片的 做功将流体加速并排出。但是排料叶片对流体的强制加速和排出会导致出 料腔内的压力波动大，引起出料流量的脉动，产生大的噪音和振动，并降 低了分散装置的工作效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种叶轮组件及混合装置，以解决上述现有技术 存在的问题，解决了固液混合物粘度大时采用离心式出料方式的分散装置 容易出现的出料不稳定、振动和噪音大、工作效率不够高的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种叶轮组件，包括相对转动的叶轮结构和壳体结构， 所述叶轮结构包括本体，所述本体的表面沿所述本体的周向设置有若干后 弯叶片，所述本体的下部设置有至少一层第一挡板，所述第一挡板设置在 各所述后弯叶片的外侧，所述壳体结构包括至少一层第二挡板，所述第二 挡板位于所述第一挡板的内侧和/或外侧，所述第一挡板上开设有若干第一 导向槽，所述第二挡板上开设有若干第二导向槽，流体从所述本体上部的进口进入，沿所述本体的表面流动，通过所述本体的下部的出口、所述第 一导向槽和所述第二导向槽流出，所述第一导向槽的中心线向所述叶轮结 构的转动方向的反方向偏转，所述第二导向槽的中心线向所述叶轮结构的 转动方向偏转。。
优选地，所述本体的尺寸由所述本体的上部向所述本体的下部增大， 所述本体的表面为曲面。
优选地，所述后弯叶片在任一个流面上的叶片角从所述进口向所述出 口先减小后增大，所述叶片角为所述后弯叶片表面弧线的切线与所述叶轮 结构的轴面的夹角。
优选地，所述进口处的所述叶片角的角度为20-80°，所述出口处的所 述叶片角的角度为0-30°。
优选地，所述第一导向槽的中心线与所述本体的径向之间的夹角为 15-50°。
优选地，所述第二导向槽的中心线与所述本体的径向之间的夹角为 35-80°。
本发明还提供了一种混合装置，包括所述的叶轮组件。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明采用的后弯叶片旋转时能够与流体的流动达到较佳耦合，使得 设置在本体上的后弯叶片高效对流体做功；特别是，通过仿真计算发现， 将后弯叶片在任一个流面上的叶片角设计成从进口到出口先减小后增大可 以使得后弯叶片更高效地对流体做功；另一方面通过在第一挡板上开设第 一导向槽、第二挡板上开设第二导向槽，通过第一导向槽和第二导向槽的 方向来减小流体通过第一挡板和第二挡板时的动能损失。流体在通过第一 挡板和第二挡板之间的分散区进行分散后仍然具有足够的动能通过离心的 方式进行出料，无需再增加对流体做功的排料叶片，极大减少了对排料区 流体的扰动，使得排料区的流体压力能够保持均匀和稳定，流体能够以稳 定的流速出料，消除了脉动导致的振动和噪音。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对 实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附 图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出 创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的叶轮组件示意图；
图2为图1的A-A剖视图；
图3为图2的局部放大图；
图4为本发明的叶轮结构示意图；
图5为本发明的壳体结构示意图；
其中：100-叶轮组件，1-叶轮结构，2-壳体结构，3-本体，4-后弯叶片， 5-第一挡板，6-第二挡板，7-第一导向槽，8-第二导向槽。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进 行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没 有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护 的范围。
本发明的目的是提供一种叶轮组件及混合装置，以解决上述现有技术 存在的问题，解决了固液混合物粘度大时采用离心式出料方式的分散装置 容易出现的出料不稳定、振动和噪音大、工作效率不够高的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附 图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1-图5所示：本实施例提供了一种叶轮组件100，包括相对转动 的叶轮结构1和壳体结构2，叶轮结构1包括本体3，本体3的表面沿本体 3的周向设置有若干后弯叶片4，本体3的下部设置有至少一层第一挡板5， 第一挡板5设置在各后弯叶片4的外侧，壳体结构2包括至少一层第二挡 板6，第二挡板6位于第一挡板5的内侧和/或外侧，本实施例中，壳体结 构2包括两层第二挡板6，分别位于第一挡板5的内侧和外侧，第一挡板5 上沿周向开设有若干第一导向槽7，第二挡板6上沿周向开设有若干第二导 向槽8，第一导向槽7和第二导向槽8的截面形状类似于菱形，流体从本体3上部的进口进入，沿本体3的表面流动，通过本体3的下部的出口、第一 导向槽7和第二导向槽8流出，第一导向槽7的中心线向叶轮结构1的转 动方向的反方向偏转，第二导向槽8的中心线向叶轮结构1的转动方向偏 转。
本实施例中，以图2的摆放方向为准，叶轮结构1围绕本体3的轴线 沿顺时针方向转动。
本实施例中，本体3的尺寸由本体3的上部向本体3的下部增大，本 体3呈截锥体，本体3的表面为曲面。本体3从进口到出口的子午流道线 为向内弯曲的类圆弧形曲线。
本实施例中，后弯叶片4在任一个流面上的叶片角从进口向出口先减 小后增大，叶片角为后弯叶片4表面弧线的切线与叶轮结构1的轴面的夹 角，取正值。
本实施例中，后弯叶片4与壳体之间的间隙从进口到出口是连续平滑 变化的。
本实施例中，进口处的叶片角的角度为20-80°，出口处的叶片角的角 度为0-30°，最小的叶片角的角度为0-30°。叶片角的角度分布与后弯叶片4 的气动载荷分布相关，根据后弯叶片4中流体仿真结果，调整叶片角的角 度分布使流体流动与后弯叶片4达到较佳耦合，以保证后弯叶片4对流体 高效做功。
本实施例中，第一导向槽7的中心线与本体3的径向之间的夹角(即 β2)为15-50°。第二导向槽8的中心线与本体3的径向之间的夹角(即β1和β3)为35-80°。具体参见图3，β1为第二导向槽8的中心线L1与径向线 R1之间的角度，β2为第一导向槽7的中心线L2与径向线R2之间的角度， β3为第二导向槽8的中心线L3与径向线R3之间的角。径向线R1、径向线 R2和径向线R3均是从本体3的轴心出发的沿半径方向的线。内层的第二 挡板6的第二导向槽8的中心线L1与径向线R1的交点位于内层的第二挡 板6的内壁所在的圆周上，第一导向槽7的中心线L2与径向线R2的交点 位于第一挡板5的内壁所在的圆周上，外层的第二挡板6的第二导向槽8 的中心线L3与径向线R3的交点位于外层的第二挡板6的内壁所在的圆周 上。
叶轮组件100的转动方向如图3中箭头所示，本实施例一方面通过调 整叶片角来控制后弯叶片4的流体载荷分布，叶片角分布使后弯叶片4旋 转与流体的流动达到较佳耦合，使得设置在本体3上的后弯叶片4高效对 流体做功；另一方面通过在第一挡板5上开设第一导向槽7、第二挡板6 上开设第二导向槽8，通过第一导向槽7和第二导向槽8的方向来减小流体 通过第一挡板5和第二挡板6时的动能损失。具体地，固定在壳体结构2 上的第二挡板6是静止的，第二导向槽8的中心线向叶轮结构1的转动方 向偏转，可以使得流体不用大幅度改变方向就能够顺利地通过第二导向槽 8。固定在叶轮结构1上的第一挡板5随叶轮结构1一起转动，可以把除第 一导向槽7之外的剩余部分看作是后弯叶片4的延伸，第一导向槽7也做 成后弯的结构，更有利于对流体做功。
流体在通过第一挡板5和第二挡板6之间的分散区进行分散后仍然具 有足够的动能通过离心的方式进行出料，无需在最外层的第二挡板6的外 侧再增加对流体做功的排料叶片，极大减少了对排料区流体的扰动，使得 排料区的流体压力能够保持均匀和稳定，流体能够以稳定的流速出料，消 除了脉动导致的振动和噪音。
实施例二
本实施例提供了一种包括实施例一的叶轮组件100的混合装置。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述， 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时， 对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用 范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的 限制。

Claims (7)

1.一种叶轮组件，其特征在于：包括相对转动的叶轮结构和壳体结构，所述叶轮结构包括本体，所述本体的表面沿所述本体的周向设置有若干后弯叶片，所述本体的下部设置有至少一层第一挡板，所述第一挡板设置在各所述后弯叶片的外侧，所述壳体结构包括至少一层第二挡板，所述第二挡板位于所述第一挡板的内侧和/或外侧，所述第一挡板上开设有若干第一导向槽，所述第二挡板上开设有若干第二导向槽，流体从所述本体上部的进口进入，沿所述本体的表面流动，通过所述本体的下部的出口、所述第一导向槽和所述第二导向槽流出，所述第一导向槽的中心线向所述叶轮结构的转动方向的反方向偏转，所述第二导向槽的中心线向所述叶轮结构的转动方向偏转。
2.根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于：所述本体的尺寸由所述本体的上部向所述本体的下部增大，所述本体的表面为曲面。
3.根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于：所述后弯叶片在任一个流面上的叶片角从所述进口向所述出口先减小后增大，所述叶片角为所述后弯叶片表面弧线的切线与所述叶轮结构的轴面的夹角。
4.根据权利要求3所述的叶轮组件，其特征在于：所述进口处的所述叶片角的角度为20-80°，所述出口处的所述叶片角的角度为0-30°。
5.根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于：所述第一导向槽的中心线与所述本体的径向之间的夹角为15-50°。
6.根据权利要求1所述的叶轮组件，其特征在于：所述第二导向槽的中心线与所述本体的径向之间的夹角为35-80°。
7.一种混合装置，其特征在于：包括如权利要求1-6任一项所述的叶轮组件。
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