一種中高比轉(zhuǎn)速離心泵葉輪雙端折邊葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種中高比轉(zhuǎn)速離心泵葉輪雙端折邊葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。通過折邊葉片使葉片在葉輪進(jìn)出口處錯(cuò)開，設(shè)計(jì)錯(cuò)開的葉片有不同的進(jìn)口安放角和包角且在葉輪進(jìn)口處有不同的寬度，根據(jù)折邊葉片的要求合理設(shè)計(jì)出葉輪的進(jìn)口當(dāng)量直徑、葉輪進(jìn)口直徑、葉輪出口直徑、葉輪出口寬度、葉片出口安放角、葉片包角、葉輪折邊上下葉片之間出口處對(duì)應(yīng)的弧長、葉輪葉片厚度，使葉輪流道分為兩個(gè)，當(dāng)中高比轉(zhuǎn)速離心泵在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，兩個(gè)流道很好的保證了泵正常的運(yùn)行。
【專利說明】
一種中高比轉(zhuǎn)速離心泵葉輪雙端折邊葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及到一種中高比轉(zhuǎn)速離心栗葉輪葉片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，特別涉及一種中高 比轉(zhuǎn)速離心栗葉輪雙端折邊葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 栗是一種應(yīng)用極其廣泛的通用機(jī)械，種類繁多，與人類的生活有著密不可分的關(guān) 系，凡是有液體流動(dòng)的地方，幾乎都有栗的運(yùn)行工作。隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷的提高，栗運(yùn) 用的領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大。離心栗結(jié)構(gòu)多種多樣，是各種栗中應(yīng)用最為廣泛的一種，廣泛應(yīng)用 于城市給水、石油化工、船舶工業(yè)、航天航空、農(nóng)業(yè)灌溉等社會(huì)生活和國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門 中。因此對(duì)離心栗的性能提出了越來越高的要求，如抗空化性能、偏工況穩(wěn)定運(yùn)行的要求、 低噪音振動(dòng)的要求和高可靠性等。傳統(tǒng)的離心栗葉輪水力設(shè)計(jì)方法是理論和經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合， 已經(jīng)不能最大程度滿足不斷出現(xiàn)的新設(shè)計(jì)要求。因此，為了繼續(xù)滿足這些不斷出現(xiàn)的新設(shè) 計(jì)要求，需要改善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如低比轉(zhuǎn)速短葉片偏置設(shè)計(jì)就是在葉輪流道靠近出口處放置 短葉片可改善葉輪及栗體內(nèi)的水力性能。近年來隨著中高比轉(zhuǎn)速離心栗的運(yùn)行環(huán)境不斷變 化，可能導(dǎo)致中高比轉(zhuǎn)速離心栗在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行。傳統(tǒng)的葉輪水力設(shè)計(jì)方法可使離心 栗在多工況下運(yùn)行，但是，不能保證離心栗偏離的工況點(diǎn)就是設(shè)計(jì)的多工況點(diǎn)。因此，可導(dǎo) 致中高比轉(zhuǎn)速不能正常的運(yùn)行會(huì)產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，惡化工作環(huán)境，不利于生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對(duì)中高比轉(zhuǎn)速離心栗運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的問題，本發(fā)明提供了一種中高比轉(zhuǎn)速 離心栗葉輪雙端折邊葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法。通過折邊葉片使葉片在葉輪進(jìn)出口處錯(cuò)開，設(shè) 計(jì)錯(cuò)開的葉片有不同的進(jìn)口安放角和包角且在葉輪進(jìn)口處有不同的寬度，根據(jù)折邊葉片的 要求合理設(shè)計(jì)出葉輪的進(jìn)口當(dāng)量直徑、葉輪進(jìn)口直徑、葉輪出口直徑、葉輪出口寬度、葉片 出口安放角、葉片包角、葉輪折邊上下葉片之間出口處對(duì)應(yīng)的弧長、葉輪葉片厚度，使葉輪 流道分為兩個(gè)，當(dāng)中高比轉(zhuǎn)速離心栗在非設(shè)計(jì)工況下運(yùn)行，兩個(gè)流道很好的保證了栗正常 的運(yùn)行。可有效減輕葉片負(fù)荷，提高離心栗的抗空化性能和運(yùn)行的可行性;實(shí)現(xiàn)上述目的所 采用的技術(shù)方案是:1、葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑Do由下式確定：
[0004]
[0005] 式中：
[0006] Do-葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑，m;
[0007] Q-流量，m3/s;
[0008] Η一揚(yáng)程，m;
[0009] η一轉(zhuǎn)速，rev/min;
[0010] 2、葉輪葉片進(jìn)口寬度匕由以下公式確定：
[0011 ] (a)葉輪折邊上葉片進(jìn)口寬度bn由以下公式確定：
[0012]
[0013] (b)葉輪折邊下葉片進(jìn)口寬度b12由以下公式確定：
[0014]
[0015] 式中：
[0016] bn-上葉輪進(jìn)口寬度，m;
[0017] b12-下葉輪進(jìn)口寬度，m;
[0018] η一轉(zhuǎn)速，rev/min;
[0019] Q-流量，m3/s;
[0020] Η-揚(yáng)程，m;
[0021] 3、葉輪出口直徑D2由下式確定：
[0022]
[0023] 式中：
[0024] D2-葉輪出口直徑，m;
[0025] z-葉片數(shù)，枚；
[0026] η一轉(zhuǎn)速，rev/min;
[0027] Q 一流量，m3/s;
[0028] Η-揚(yáng)程，m;
[0029] 4、葉片進(jìn)口安放角fo大小由下式確定：
[0030] (a)葉輪折邊上葉片進(jìn)口安放角βιι由以下公式確定：
[0031]
[0032] (b)葉輪折邊下葉片進(jìn)口安放角β12由以下公式確定：
[0033]
[0034] 式中：
[0035] βιι-上葉片進(jìn)口安放角，°;
[0036] β12-下葉片進(jìn)口安放角，％
[0037] Do-葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑，m;
[0038] bn-上葉輪進(jìn)口寬度，m;
[0039] b12-下葉輪進(jìn)口寬度，m;
[0040] Q-流量，m3/s;
[0041] Z-葉片數(shù)，枚；
[0042] 5、葉輪葉片出口安放角說由以下公式確定：
[0043] (a)葉輪折邊上葉片出口安放角021由以下公式確定：
[0044]
[0045] (b)葉輪折邊下葉片出口安放角β22由以下公式確定：
[0046]
[0047] 式中：
[0048] β21-上葉片出口安放角，％
[0049] β22-下葉片出口安放角，％
[0050] Η一揚(yáng)程，m;
[0051] Z-葉片數(shù)，枚；
[0052] 6、葉片出口寬度匕大小由下式確定：
[0053] (a)葉輪折邊上葉片出口寬度b21由以下公式確定：
[0054] ?21 =0I)057(M)I)05D; +0I)3D: +0Λ)87)/;° Υ^ 7/
[0055] (b)葉輪折邊下葉片出口 口寬度b22由以下公式確定：
[0056] = 0·0133(-+ 0.〇3 m]十 0.99)，?ι,5β0 5/Γ0 5
[0057] 式中：
[0058] b21-上葉片出口寬度，m;
[0059] b22-下葉片出口寬度，m;
[0060] D2-葉輪出口直徑，m;
[0061] η一轉(zhuǎn)速，rev/min;
[0062] Q-流量，m3/s;
[0063] Η一揚(yáng)程，m;
[0064] 7、葉片包角0大小由下式確定：
[0065] (a)葉輪折邊上葉片包角Φ_ι由以下公式確定：
[0066]
[0067] (b)葉輪折邊下葉片包角奶由以下公式確定：
[0068]
[0069] 式中：
[0070] 灼一上葉片包角，％
[0071] 0-下葉片包角，％
[0072] Do-葉輪進(jìn)口直徑，m;
[0073] D2-葉輪出口直徑，m;
[0074] Z-葉片數(shù)，枚；
[0075] 8、葉輪折邊上下葉片之間出口處對(duì)應(yīng)的弧長大小由以下公式確定：
[0076] (a)葉輪折邊上下葉片之間進(jìn)口處對(duì)應(yīng)的弧長h大小由以下公式確定：
[0077]
[0078] (b)葉輪折邊上下葉片之間出口處對(duì)應(yīng)的弧長12大小由以下公式確定：
[0079]
[0080] 式中：
[0081 ] h-葉輪折邊上下葉片之間進(jìn)口處對(duì)應(yīng)的弧長，m;
[0082] 12-葉輪折邊上下葉片之間出口處對(duì)應(yīng)的弧長，m;
[0083] Do-葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑，m;
[0084] D2-葉輪出口直徑，m;
[0085] Π -上葉片包角，％
[0086] f 2-下葉片包角，％
[0087] 9、葉輪葉片的進(jìn)出口處厚度S由以下公式確定：
[0088] (a)葉輪折邊葉片進(jìn)口處厚度Si由以下公式確定：
[0089]
[0090] (b)葉輪折邊葉片出口處厚度S2由以下公式確定：
[0091]
[0092] 式中：
[0093] Si!一葉輪折邊上葉片進(jìn)口處厚度，m;
[0094] Si2一葉輪折邊下葉片進(jìn)口處厚度，m;
[0095] S21-葉輪折邊上葉片出口處厚度，m;
[0096] S22一葉輪折邊下葉片出口處厚度，m;
[0097] D2-葉輪出口直徑，m;
[0098] Do-葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑，m。
[0099] 本發(fā)明的有益效果是：
[0100]通過折邊葉輪出口處的葉片合理設(shè)計(jì)中高比轉(zhuǎn)速離心栗的最佳結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高了 離心栗的性能及運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0101]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的平面投影圖。
[0102] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例的軸面圖。
[0103] 圖3是本發(fā)明實(shí)施葉輪葉片示意圖。
[0104] 圖1:βη-上葉片進(jìn)口安裝角，β12-下葉片進(jìn)口安裝角，β2-葉片出口安裝角，外一 上葉片包角，奶一下葉片包角。
[0105] 圖2: Do-葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑，D2-葉輪出口直徑，bn-上葉片進(jìn)口寬度，b12-下葉 片進(jìn)口寬度，b2-葉片出口寬度，Sn-葉輪折邊上葉片進(jìn)口處厚度，S12-葉輪折邊下葉片進(jìn) 口處厚度，S21-葉輪折邊上葉片出口處厚度，S22-葉輪折邊下葉片出口處厚度。
[0106] 圖3:1-葉輪上葉片，2-葉輪下葉片，1 :一上下葉片之間進(jìn)口處對(duì)應(yīng)的弧長，12- 上下葉片之間出口處對(duì)應(yīng)的弧長。
【具體實(shí)施方式】
[0107] 設(shè)計(jì)要求：設(shè)計(jì)工況流量為0.09676位方米/秒，設(shè)計(jì)工況揚(yáng)程為60米，轉(zhuǎn)速為 2900轉(zhuǎn)/秒，g取10米/平方米，葉片數(shù)取5枚。
[0108] 根據(jù)以上數(shù)據(jù)可求出葉輪結(jié)構(gòu)參數(shù)的數(shù)值:D〇= 170mm;D2 = 390mm;Pii = 17° ;β?2 = 18。；β21 = 21。；β22 = 21。；灼口.10'0。.;：奶=1()5。；1311=111]1111;1312 = 8111111;匕21=1〇111111;匕22 = 7111111;311 = 6mm ； S12 = 5mm ； S21 = 7mm ； S22 = 6mm ；
[0109] 在設(shè)計(jì)過程中，其它系數(shù)的選擇需要根據(jù)具體實(shí)際情況進(jìn)行系數(shù)選取，如葉輪的 蝸殼參數(shù)需要根據(jù)栗的實(shí)際運(yùn)行來選擇等。
[0110] 以上，為本發(fā)明參照實(shí)施例所做出的具體說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例， 也包含本發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)的其它實(shí)施例或變形例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種中高比轉(zhuǎn)速離心栗葉輪雙端折邊葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，其特征在于:在設(shè)計(jì)離 心栗葉輪葉片時(shí)，葉輪葉片雙端采用分層折邊結(jié)構(gòu);其中葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑Do由下式確定： 式中：Do-葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑，m; Q一流量，m3/s; Η-揚(yáng)程，m; η-車專速，rev/min 〇2. 如權(quán)利要求1所述一種中高比轉(zhuǎn)速離心栗葉輪雙端折邊葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，其特 征在于:葉輪葉片進(jìn)口寬度匕由以下公式確定： (a) 葉輪折邊上葉片出口寬度bn由以下公式確定：(b) 葉輪折邊上葉片出口寬度bi2由以下公式確定：式中： bn-上葉輪進(jìn)口寬度，m; bi2一下葉輪進(jìn)口寬度，m; η-車專速，rev/min; Q一流量，m3/s; Η-揚(yáng)程，m〇3. 如權(quán)利要求1所述一種中高比轉(zhuǎn)速離心栗葉輪雙端折邊葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，其特 征在于:葉輪出口直徑出由下式公式確定：式中： D2-葉輪出口直徑，m; Z一葉片數(shù)，枚； η-車專速，rev/min; Q一流量，m3/s; Η-揚(yáng)程，m〇4. 如權(quán)利要求1所述一種中高比轉(zhuǎn)速離心栗葉輪雙端折邊葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，其特 征在于:葉輪葉片進(jìn)口安放角扮由以下公式確定： (a) 葉輪折邊上葉片進(jìn)口安放角βιι由以下公式確定： Iη"0σ1( (b) 葉輪折邊下葉片進(jìn)口安放角β?2由以下公式確定： 式中：βη-上葉片進(jìn)口安放角，％ β12-下葉片進(jìn)口安放角，％ Do-葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑，m; bn-上葉輪進(jìn)口寬度，m; bi2一下葉輪進(jìn)口寬度，m; Q一流量，m3/s; Z-葉片數(shù)，枚。5. 如權(quán)利要求1所述一種中高比轉(zhuǎn)速離心栗葉輪雙端折邊葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，其特 征在于:葉輪葉片出口安放角β2由以下公式確定： (a) 葉輪折邊上葉片出口安放角β2?由以下公式確定：(b) 葉輪折邊下葉片出口安放角β22由以下公式確定： 式中：^21一上葉片出口安放角，° ; S>22一下葉片出口安放角，° ; Z一葉片數(shù)，枚； Η-揚(yáng)程，m〇6. 如權(quán)利要求1所述一種中高比轉(zhuǎn)速離心栗葉輪雙端折邊葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，其特 征在于:葉輪葉片出口寬度匕由以下公式確定： (a) 葉輪折邊上葉片出口寬度b2i由以下公式確定：(b) 葉輪折邊下葉片出口寬度b22由以下公式確定：式中： b21-上葉片出口寬度，m; b22-下葉片出口寬度，m; D2-葉輪出口直徑，m; η-車專速，rev/min; Q一流量，m3/s; Η-揚(yáng)程，m〇7. 如權(quán)利要求1所述一種中高比轉(zhuǎn)速離心栗葉輪雙端折邊葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，其特 征在于:葉輪葉片包角Φ由以下公式確定： (a) 葉輪折邊上葉片包角Φ_1由以下公式確定：(b) 葉輪折邊下葉片包角物由以下公式確定： 式中：灼一上葉片包角，°; _ 一下葉片包角，°; Do-葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑，m; D2-葉輪出口直徑，m; 一葉片出口安放角，° ; b2-葉輪出口寬度，m。8. 如權(quán)利要求1所述一種中高比轉(zhuǎn)速離心栗葉輪雙端折邊葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，其特 征在于:葉輪折邊上下葉片之間進(jìn)出口處對(duì)應(yīng)的弧長大小由以下公式確定： (a) 葉輪折邊上下葉片之間進(jìn)口處對(duì)應(yīng)的弧長h大小由以下公式確定：(b) 葉輪折邊上下葉片之間出口處對(duì)應(yīng)的弧長12大小由以下公式確定：式中： ll· 一葉輪折邊上下葉片之間進(jìn)口處對(duì)應(yīng)的弧長，m; 12-葉輪折邊上下葉片之間出口處對(duì)應(yīng)的弧長，m; Do-葉輪進(jìn)口當(dāng)量當(dāng)量直徑，m; D2-葉輪出口直徑，m; 灼一上葉片包角，°; Ψ.1一下葉片包角，°。9.如權(quán)利要求1所述一種中高比轉(zhuǎn)速離心栗葉輪雙端折邊葉片結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，其特 征在于:葉輪葉片的進(jìn)出口處厚度S由以下公式確定： (a) 葉輪折邊上葉片進(jìn)口處厚庶Si由以下公式確奮，(b) 葉輪折邊下葉片出口處厚度S2由以下公式確定： 式中：Sn-葉輪折邊上葉片進(jìn)口口處厚度，m; S12-葉輪折邊下葉片進(jìn)口處厚度，m; 521- 葉輪折邊上葉片出口處厚度，m; 522- 葉輪折邊下葉片出口處厚度，m; D2-葉輪出口直徑，m; Do-葉輪進(jìn)口當(dāng)量直徑，m。
【文檔編號(hào)】F04D29/24GK105864098SQ201610349981
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】王秀禮, 鐘華舟, 朱榮生, 付強(qiáng), 蔡崢, 王學(xué)吉, 鐘偉源
【申請人】江蘇大學(xué)