專利名稱：高比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵導(dǎo)葉體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵后導(dǎo)葉體，屬于水力機(jī)械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
導(dǎo)葉是軸流泵中的一個重要組成部件，液流在流出軸流泵葉輪之后，具有一定的 出口旋渦能，占總能量的6% 20% (比轉(zhuǎn)數(shù)Iis= 1600 500)。如果作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的液體 直接進(jìn)入壓力水管，旋轉(zhuǎn)的動能就會在管道中全部損失掉。軸流泵導(dǎo)葉的作用就是將葉輪 出口處的大部分旋渦能有效地轉(zhuǎn)換成壓力能，因此，導(dǎo)葉體對軸流泵性能有較大的影響。水泵比轉(zhuǎn)數(shù)ns表達(dá)式為 式中，η為轉(zhuǎn)速；Q為流量；H為揚(yáng)程。軸流泵實(shí)際揚(yáng)程H的方程為 式中，D為葉輪直徑；nh為水力效率；vul、vu2分別為葉輪進(jìn)出口速度三角形中絕對 速度沿圓周方向的分量，通常Vul = 0 ；g為重力加速度；π為圓周率。由式(1)與式(2)知，當(dāng)流量Q—定，轉(zhuǎn)速η—定，葉輪進(jìn)口無預(yù)旋，在水力效率變 化不大時(shí)，比轉(zhuǎn)速ns越高，則揚(yáng)程H越低，意味著V2u越小，導(dǎo)葉可回收的能量越小。大量水力模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明，對比轉(zhuǎn)速ns = 900 1000左右的軸流泵，導(dǎo)葉將旋 轉(zhuǎn)動能轉(zhuǎn)化為壓力能的能力大約占總壓的10%。隨著比轉(zhuǎn)速增加，導(dǎo)葉這種能力將持續(xù)下 降。而導(dǎo)葉在回收能量的同時(shí)，還會帶來相應(yīng)的水力損失，如導(dǎo)葉進(jìn)口沖擊損失，形狀 損失和尾流混滲損失等。高比轉(zhuǎn)速軸流泵的揚(yáng)程相對低，則其V2u也小，導(dǎo)葉回收能相對也 小，但導(dǎo)葉帶來的各種損失則基本不變，這樣可能導(dǎo)致安裝導(dǎo)葉后水泵的總效率得不到有 效的提高甚至還可能下降。對比目前已有的優(yōu)秀的軸流泵水力模型參數(shù)可以發(fā)現(xiàn)，在比轉(zhuǎn) 數(shù)~超過1000以后，其效率開始顯著降低，主要是因?yàn)閷?dǎo)葉體所損失的揚(yáng)程占總揚(yáng)程的比 例在增大，而導(dǎo)葉所能回收的能量卻在減少的原因所致。目前，我國軸流泵葉輪已達(dá)到了較高的設(shè)計(jì)水平，如專利號為ZL02133456. 0的 《軸流泵葉輪葉片》，但普遍存在對導(dǎo)葉體研究不足的問題，特別是對高比轉(zhuǎn)數(shù)的軸流泵導(dǎo) 葉體仍然按照低比轉(zhuǎn)數(shù)的導(dǎo)葉體設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，導(dǎo)致低揚(yáng)程高比轉(zhuǎn)數(shù)的軸流泵效率偏 低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的高比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵導(dǎo)葉體水力損失比例較大、水泵效率較低的不 足，本發(fā)明提供一種高比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵導(dǎo)葉體的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，能夠有效降低導(dǎo)葉體的水力
3損失，提升泵及泵裝置的效率。隨著軸流泵比轉(zhuǎn)數(shù)的提高，葉輪出口流體的絕對速度在圓周方向的分量在減小， 因此導(dǎo)葉體的導(dǎo)葉片進(jìn)口安放角^在增大。導(dǎo)葉體中某一圓柱流面相鄰葉片間流道的擴(kuò) 散角ε可由下式確定
(3)式中，1/t為葉柵稠密度。由式(3)可知，隨著Ci3的增大，ε在減小。比轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到1000以后，ε平均值僅 為2° 3°。目前，在導(dǎo)葉體設(shè)計(jì)時(shí)取錐形擴(kuò)散管的中心擴(kuò)散角θ彡(6° 10° )(見 《現(xiàn)代泵技術(shù)手冊》，關(guān)醒凡編著，宇航出版社，1995)，而在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)通常由于受到導(dǎo)葉體 出口直徑D4要取標(biāo)準(zhǔn)管徑的限制，θ大概通常取6°左右，并沒有充分利用擴(kuò)散空間。而 錐形漸擴(kuò)管的阻力系數(shù)的最小值實(shí)際上在θ =4° 12°的范圍內(nèi)，為了充分利用擴(kuò)散空 間，這里可取大值。而在確定導(dǎo)葉體的擴(kuò)散度時(shí)應(yīng)對相鄰兩個導(dǎo)葉片之間的流道的當(dāng)量擴(kuò)散角進(jìn)行 核算。由于高比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵的導(dǎo)葉體在同一流面上相鄰導(dǎo)葉片之間的擴(kuò)散角ε較小，在輪 轂側(cè)的一面又沒有擴(kuò)散，應(yīng)此為了進(jìn)行充分?jǐn)U散，可以把外側(cè)的單面的擴(kuò)散角作為中心擴(kuò) 散角進(jìn)行設(shè)置。本發(fā)明的一種高比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵導(dǎo)葉體，其特征在于加大導(dǎo)葉體錐形管的擴(kuò)散角 θ，使其較常規(guī)增加△ θ，擴(kuò)大后使其單邊擴(kuò)散角滿足 本發(fā)明的有益效果是，由于導(dǎo)葉體擴(kuò)散度的增加，在保證不造成邊壁脫流的基礎(chǔ) 上降低了流速，由于水力損失與流速的平方成正比，所以可以有效降低導(dǎo)葉體的水力損失， 提高泵的效率；同時(shí)高比轉(zhuǎn)數(shù)的軸流泵常用于大型低揚(yáng)程泵站，導(dǎo)葉體的出口直徑不需要 受標(biāo)準(zhǔn)管徑的限制，出口通常接具有擴(kuò)散段的出水流道，由于導(dǎo)葉體擴(kuò)散角度的加大和出 口直徑增加，使后面的出水流道的過流空間也得到了增加，降低了出水流道的水力損失，使 泵裝置效率得到了進(jìn)一步的提升。


圖1為軸流泵導(dǎo)葉體剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為導(dǎo)葉體葉片在半徑為R的圓柱流面上的型線；圖3為肘形進(jìn)水、直管式出水的立式軸流泵裝置結(jié)構(gòu)示意圖，上部⑴系剖面圖， 下部⑵系平面圖；圖4為肘形進(jìn)水、虹吸式出水的立式軸流泵裝置結(jié)構(gòu)示意圖，上部(1)系剖面圖， 下部⑵系平面圖；圖中1是出水流道，2是導(dǎo)葉體，3是葉輪，4是進(jìn)水流道；圖中虛線部分表示導(dǎo)葉體錐形管加大擴(kuò)散角度后的型線。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)一步說明。實(shí)施例1，導(dǎo)葉體經(jīng)過加大擴(kuò)散角后在直管式出水的立式軸流泵裝置中的應(yīng)用，見 圖3所示。由于導(dǎo)葉體的擴(kuò)散角度加大，使出口直徑加大，為后續(xù)的直管式出水流道增大了 過流空間，但并沒有增加出水流道的最大寬度，不需要增加土建投資。由于出水流道過流空 間的加大，流速的降低，使水力損失大大減小，由于大型低揚(yáng)程泵站中出水流道的水力損失 占全部進(jìn)出水流道損失的70% 80%，所以可以有效提升泵裝置效率。實(shí)施例2，導(dǎo)葉體經(jīng)過加大擴(kuò)散角后在虹吸式出水的立式軸流泵裝置中的應(yīng)用，見 圖4所示。由于導(dǎo)葉體出口直徑的增加，使出水流道的過流空間也得到了增大，但僅使虹吸 出水流道前部分漸擴(kuò)段的整體寬度得到了增加，并沒有增大流道的最大寬度，卻能夠使泵 裝置效率得到有效的提升。
權(quán)利要求
一種高比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵導(dǎo)葉體，其特征在于加大了導(dǎo)葉體錐形管的擴(kuò)散角，使其單邊擴(kuò)散角為6°～10°，可以擴(kuò)大導(dǎo)葉體及后續(xù)段出水流道的過流空間，降低流速，提升泵及泵裝置的效率。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵導(dǎo)葉體，能夠克服現(xiàn)有的高比轉(zhuǎn)數(shù)軸流泵導(dǎo)葉體水力損失較大導(dǎo)致水泵效率較低的不足。本發(fā)明將導(dǎo)葉體錐形管的擴(kuò)散角擴(kuò)大，使其單邊擴(kuò)散角在6°～10°，由于導(dǎo)葉體擴(kuò)散度的增加，在保證不造成邊壁脫流的基礎(chǔ)上降低了流速，所以可以有效降低導(dǎo)葉體的水力損失，提高泵的效率；同時(shí)由于導(dǎo)葉體擴(kuò)散角度的加大和出口直徑增加，使后面的出水流道的過流空間也得到了增加，降低了出水流道的水力損失，使泵裝置效率得到了進(jìn)一步的提升。
文檔編號F04D29/54GK101881284SQ20091026436
公開日2010年11月10日 申請日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者施偉, 李彥軍, 鄧東升, 黃道見 申請人:江蘇大學(xué)