高比轉數軸流泵導葉體的製作方法

2023-05-08 09:46:51 1

專利名稱：高比轉數軸流泵導葉體的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種高比轉數軸流泵後導葉體，屬於水力機械領域。
技術背景導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後，具有一定的 出口旋渦能，佔總能量的6% 20% (比轉數Iis= 1600 500)。如果作旋轉運動的液體 直接進入壓力水管，旋轉的動能就會在管道中全部損失掉。軸流泵導葉的作用就是將葉輪 出口處的大部分旋渦能有效地轉換成壓力能，因此，導葉體對軸流泵性能有較大的影響。水泵比轉數ns表達式為
_4] 二 3.65禁(1)式中，η為轉速；Q為流量；H為揚程。軸流泵實際揚程H的方程為H =- Flll)(2)式中，D為葉輪直徑；nh為水力效率；vul、vu2分別為葉輪進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，當流量Q—定，轉速η—定，葉輪進口無預旋，在水力效率變 化不大時，比轉速ns越高，則揚程H越低，意味著V2u越小，導葉可回收的能量越小。大量水力模型試驗數據證明，對比轉速ns = 900 1000左右的軸流泵，導葉將旋 轉動能轉化為壓力能的能力大約佔總壓的10%。隨著比轉速增加，導葉這種能力將持續下 降。而導葉在回收能量的同時，還會帶來相應的水力損失，如導葉進口衝擊損失，形狀 損失和尾流混滲損失等。高比轉速軸流泵的揚程相對低，則其V2u也小，導葉回收能相對也 小，但導葉帶來的各種損失則基本不變，這樣可能導致安裝導葉後水泵的總效率得不到有 效的提高甚至還可能下降。對比目前已有的優秀的軸流泵水力模型參數可以發現，在比轉 數~超過1000以後，其效率開始顯著降低，主要是因為導葉體所損失的揚程佔總揚程的比 例在增大，而導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到了較高的設計水平，如專利號為ZL02133456. 0的《軸 流泵葉輪葉片》，但普遍存在對導葉體研究不足的問題，特別是對高比轉數的軸流泵導葉體仍 然按照低比轉數的導葉體設計方法進行設計，導致低揚程高比轉數的軸流泵效率偏低。
發明內容為了克服現有的高比轉數軸流泵導葉體水力損失比例較大、水泵效率較低的不 足，本實用新型提供一種高比轉數軸流泵導葉體的優化設計方法，能夠有效降低導葉體的 水力損失，提升泵及泵裝置的效率。[0014]隨著軸流泵比轉數的提高，葉輪出口流體的絕對速度在圓周方向的分量在減小， 因此導葉體的導葉片進口安放角^在增大。導葉體中某一圓柱流面相鄰葉片間流道的擴 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。比轉數達到1000以後，ε平均值僅 為2° 3°。目前，在導葉體設計時取錐形擴散管的中心擴散角θ彡(6° 10° )(見 《現代泵技術手冊》，關醒凡編著，宇航出版社，1995)，而在實際設計時通常由於受到導葉體 出口直徑D4要取標準管徑的限制，θ大概通常取6°左右，並沒有充分利用擴散空間。而 錐形漸擴管的阻力係數的最小值實際上在θ =4° 12°的範圍內，為了充分利用擴散空 間，這裡可取大值。而在確定導葉體的擴散度時應對相鄰兩個導葉片之間的流道的當量擴散角進行 核算。由於高比轉數軸流泵的導葉體在同一流面上相鄰導葉片之間的擴散角ε較小，在輪 轂側的一面又沒有擴散，應此為了進行充分擴散，可以把外側的單面的擴散角作為中心擴 散角進行設置。本實用新型提供的一種高比轉數軸流泵導葉體，其特徵在於加大導葉體錐形管的 擴散角θ，使其較常規增加△ θ，擴大後使其單邊擴散角滿足 本實用新型的有益效果是，由於導葉體擴散度的增加，在保證不造成邊壁脫流的 基礎上降低了流速，由於水力損失與流速的平方成正比，所以可以有效降低導葉體的水力 損失，提高泵的效率；同時高比轉數的軸流泵常用於大型低揚程泵站，導葉體的出口直徑不 需要受標準管徑的限制，出口通常接具有擴散段的出水流道，由於導葉體擴散角度的加大 和出口直徑增加，使後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一步的提升。

圖1為軸流泵導葉體剖面結構示意圖；圖2為導葉體葉片在半徑為R的圓柱流面上的型線；圖3為肘形進水、直管式出水的立式軸流泵裝置結構示意圖，上部⑴系剖面圖， 下部⑵系平面圖；圖4為肘形進水、虹吸式出水的立式軸流泵裝置結構示意圖，上部(1)系剖面圖， 下部⑵系平面圖；圖中1是出水流道，2是導葉體，3是葉輪，4是進水流道；圖中虛線部分表示導葉體錐形管加大擴散角度後的型線。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型進一步說明。[0029]實施例1，導葉體經過加大擴散角後在直管式出水的立式軸流泵裝置中的應用，見 圖3所示。由於導葉體的擴散角度加大，使出口直徑加大，為後續的直管式出水流道增大了 過流空間，但並沒有增加出水流道的最大寬度，不需要增加土建投資。由於出水流道過流空 間的加大，流速的降低，使水力損失大大減小，由於大型低揚程泵站中出水流道的水力損失 佔全部進出水流道損失的70% 80%，所以可以有效提升泵裝置效率。實施例2，導葉體經過加大擴散角後在虹吸式出水的立式軸流泵裝置中的應用，見 圖4所示。由於導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段的整體寬度得到了增加，並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。
權利要求一種高比轉數軸流泵導葉體，其特徵在於加大了導葉體錐形管的擴散角，使其單邊擴散角為6°～10°，可以擴大導葉體及後續段出水流道的過流空間，降低流速，提升泵及泵裝置的效率。
專利摘要本實用新型公開了一種高比轉數軸流泵導葉體，能夠克服現有的高比轉數軸流泵導葉體水力損失較大導致水泵效率較低的不足。本實用新型將導葉體錐形管的擴散角擴大，使其單邊擴散角在6°～10°，由於導葉體擴散度的增加，在保證不造成邊壁脫流的基礎上降低了流速，所以可以有效降低導葉體的水力損失，提高泵的效率；同時由於導葉體擴散角度的加大和出口直徑增加，使後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一步的提升。
文檔編號F04D29/54GK201636087SQ20092028243
公開日2010年11月17日 申請日期2009年12月21日 優先權日2009年12月21日
發明者施偉, 李彥軍, 鄧東升, 黃道見 申請人:江蘇大學