本發(fā)明涉及一種螺旋軸流式多相混輸泵，尤其是一種高效防氣滯型多相混輸泵葉輪。

背景技術(shù)：

1、在深海油氣開采、油氣管網(wǎng)輸送和油氣集輸管網(wǎng)等領(lǐng)域，多相混輸泵是核心裝備之一。螺旋軸流式多相混輸泵因其結(jié)構(gòu)簡單緊湊、適合輸送大流量的氣液混合介質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，成為當(dāng)前和未來一段時期的理想選擇。然而，在實(shí)際運(yùn)行中，尤其是在中高含氣率工況下，混輸泵的輸送效率顯著下降，主要原因在于葉輪內(nèi)部流動特性導(dǎo)致的氣液分離和氣相滯留問題。研究表明，旋轉(zhuǎn)葉輪內(nèi)的徑向壓力梯度是導(dǎo)致氣液分離的主要原因。由于氣液兩相的密度差異，氣體在離心力作用下向葉輪中心聚集，而液體則被甩向外緣，形成氣液分離現(xiàn)象。此外，逆壓力梯度導(dǎo)致的氣相滯留進(jìn)一步加劇了流動的不穩(wěn)定性，降低了泵的輸送效率。這些問題不僅導(dǎo)致能量損失，還會引發(fā)振動、噪聲和氣蝕，嚴(yán)重影響泵的可靠性和使用壽命。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種高效防氣滯型多相混輸泵葉輪，以解決現(xiàn)有技術(shù)中葉片尾緣氣體聚集導(dǎo)致的間歇性流道堵塞的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種高效防氣滯型多相混輸泵葉輪，包括輪轂和輪緣，以及位于輪轂和輪緣之間的葉片，在所述輪轂與輪緣之間設(shè)有環(huán)形的隔板，所述隔板將泵的流道分為內(nèi)段和外段，位于內(nèi)段的葉片為內(nèi)葉片，位于外段的葉片為外葉片，在所述外葉片末段處的隔板上設(shè)有貫穿的射流孔，所述射流孔位于兩個外葉片之間，在所述內(nèi)葉片末段處的輪轂上設(shè)有防氣滯葉片，所述防氣滯葉片位于兩個內(nèi)葉片之間，所述防氣滯葉片的型線與內(nèi)葉片的背面型線一致，所述隔板的內(nèi)外兩側(cè)均為負(fù)曲率結(jié)構(gòu)。

3、進(jìn)一步改進(jìn)：當(dāng)l1為葉片型線長度時，在流動方向上，所述射流孔到外葉片前端的距離l2=(0.7~0.9)l1，在垂直流動方向上，所述射流孔與外葉片的距離l3=1~2mm，射流孔的孔徑為1~3mm。

4、進(jìn)一步改進(jìn)：所述防氣滯葉片的長度l4=(0.1~0.3)l1，在垂直流動方向上，所述防氣滯葉片的前端與內(nèi)葉片的間距l(xiāng)5=1~2mm，在流動方向上，所述防氣滯葉片的前端到內(nèi)葉片前端的距離l6=（0.7~0.9）l1，所述防氣滯葉片與內(nèi)葉片末端的偏轉(zhuǎn)角α=4~6°。

5、進(jìn)一步改進(jìn)：所述輪轂的外側(cè)與輪緣的內(nèi)側(cè)均為負(fù)曲率，其中輪轂、隔板、輪緣的曲率半徑r2=(2~2.4)r1，r1為輪緣半徑。

6、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)：將傳統(tǒng)的單一流道沿徑向被分為內(nèi)外兩段雙流道結(jié)構(gòu)，避免了混輸泵葉輪流道過大導(dǎo)致的壓力梯度過大，從而在一定程度上減小了流道內(nèi)的氣液分離程度。此外，隔板的內(nèi)外兩側(cè)均采用負(fù)曲率結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)離心力方向相反的曲率離心力，以平衡部分離心力，進(jìn)一步降低氣液分離程度，減少氣相聚集現(xiàn)象。

7、在內(nèi)段流道結(jié)構(gòu)中，在內(nèi)葉片的末段設(shè)置防氣滯葉片，防氣滯葉片能夠?qū)?nèi)葉片尾端的逆壓梯度轉(zhuǎn)變?yōu)轫槈禾荻取ｍ槈禾荻攘梢詫⒕奂趦?nèi)葉片尾緣的氣體推出，避免了內(nèi)段流道的氣堵。

8、在外段流道結(jié)構(gòu)中，通過在外葉片末段設(shè)置射流孔，引導(dǎo)部分內(nèi)段射流流體流向外段的氣相聚集區(qū)域，并利用射流沖擊外段的氣滯氣體，從而有效避免外段流道的氣堵現(xiàn)象。

9、綜上所述，本發(fā)明通過對內(nèi)外兩段流道采取不同的控制策略，避免了葉片尾緣氣體聚集導(dǎo)致的間歇性流道堵塞。

技術(shù)特征：

1.一種高效防氣滯型多相混輸泵葉輪，包括輪轂和輪緣，以及位于輪轂和輪緣之間的葉片，其特征在于：在所述輪轂與輪緣之間設(shè)有環(huán)形的隔板，所述隔板將泵的流道分為內(nèi)段和外段，位于內(nèi)段的葉片為內(nèi)葉片，位于外段的葉片為外葉片，在所述外葉片末段處的隔板上設(shè)有貫穿的射流孔，所述射流孔位于兩個外葉片之間，在所述內(nèi)葉片末段處的輪轂上設(shè)有防氣滯葉片，所述防氣滯葉片位于兩個內(nèi)葉片之間，所述防氣滯葉片的型線與內(nèi)葉片的背面型線一致，所述隔板的內(nèi)外兩側(cè)均為負(fù)曲率結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高效防氣滯型多相混輸泵葉輪，其特征在于：當(dāng)l1為葉片型線長度時，在流動方向上，所述射流孔到外葉片前端的距離l2=(0.7~0.9)l1，在垂直流動方向上，所述射流孔與外葉片的距離l3=1~2mm，射流孔的孔徑為1~3mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高效防氣滯型多相混輸泵葉輪，其特征在于：所述防氣滯葉片的長度l4=(0.1~0.3)l1，在垂直流動方向上，所述防氣滯葉片的前端與內(nèi)葉片的間距l(xiāng)5=1~3mm，在流動方向上，所述防氣滯葉片的前端到內(nèi)葉片前端的距離l6=（0.7~0.9）l1，所述防氣滯葉片與內(nèi)葉片末端的偏轉(zhuǎn)角α=4~6°。

4.根據(jù)權(quán)利要求1~3其中任意一項(xiàng)所述的一種高效防氣滯型多相混輸泵葉輪，其特征在于：所述輪轂的外側(cè)與輪緣的內(nèi)側(cè)均為負(fù)曲率，其中輪轂、隔板、輪緣的曲率半徑r2=(2~2.4)r1，r1為輪緣半徑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高效防氣滯型多相混輸泵葉輪，包括輪轂和輪緣，在輪轂與輪緣之間設(shè)有環(huán)形的隔板，隔板將泵的流道分為內(nèi)段和外段，在外葉片末段處的隔板上設(shè)有貫穿的射流孔，射流孔位于兩個外葉片之間，在內(nèi)葉片末段處的輪轂上設(shè)有防氣滯葉片，防氣滯葉片位于兩個內(nèi)葉片之間，防氣滯葉片的型線與內(nèi)葉片的背面型線一致，隔板的內(nèi)外兩側(cè)均為負(fù)曲率結(jié)構(gòu)；將傳統(tǒng)的單一流道沿徑向被分為內(nèi)外兩段雙流道結(jié)構(gòu)，避免了混輸泵葉輪流道過大導(dǎo)致的壓力梯度過大，從而在一定程度上減小了流道內(nèi)的氣液分離程度。此外，隔板的內(nèi)外兩側(cè)均采用負(fù)曲率結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生與旋轉(zhuǎn)離心力方向相反的曲率離心力，以平衡部分離心力，進(jìn)一步降低氣液分離程度，減少氣相聚集現(xiàn)象。

技術(shù)研發(fā)人員：周菊萍,韓偉,李仁年,楊士祺,楊濤
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘭州理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24