一种低比转数叶轮及其叶片设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103291653A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103291653103291653A(43)申请公布日2013.09.11(21)申请号201310256131.1(22)申请日2013.06.24(71)申请人江苏大学地址212013江苏省镇江市学府路301号(72)发明人张金凤王文杰袁寿其袁野陆伟刚冒杰云张云蕾(74)专利代理机构南京正联知识产权代理有限公司32243代理人卢霞(51)Int.Cl.F04D29/24(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图1页附图1页(54)发明名称一种低比转数叶轮及其叶片设计方法(57)摘要本发明公开了一种低比转数叶轮及其叶片设计方法，前后盖板均为圆盘结构，叶片形式采用圆柱和扭曲相结合方法进行设计，即工作面（4）或者背面（5）其中一面采用后弯式圆柱叶片形式，另一面采用后弯式扭曲叶片形式，符合流体运动规律，减小水力损失，提高低比转数离心泵的效率；靠近前盖板的进口边叶片厚度2-3mm，而靠近后盖板的进口边叶片厚度5-7mm，有利于提高砂型铸造拔模精度，同时可堵塞部分进口流道，从而减小了叶片进口排挤系数，有利于提高低比转数离心泵的无过载特性。本发明可应用于高效无过载低比转速叶轮设计领域。CN103291653ACN1032965ACN103291653A权利要求书1/1页1.一种低比转数叶轮，叶轮采用闭式结构，包括前盖板（1）、后盖板（2）和叶片（3），其特征在于：叶片（3）的工作面（4）和背面（5）之中，一面为后弯式圆柱型，另一面为后弯式扭曲型。2.一种如权利要求1所述的低比转数叶轮，其特征在于：靠近前盖板（1）的进口边叶片厚度为2-3mm，靠近后盖板（2）的进口边叶片厚度为5-7mm。3.一种如权利要求1所述的低比转数叶轮的叶片设计方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，计算比转数ns=30-80，属于低比转数离心泵的范畴；n为叶轮转速，单位是r/min；Q为设计点的流量，单位是m3/h；H为设计点的扬程，单位是m；步骤二，要满足无过载的要求，因此取出口安放角设计为β2＝13～18°；步骤三，叶轮外径D2是影响扬程的主要参数，再根据设计经验适当加大并圆整D2，即取D2计算结果的整数部分加1或2后作为D2；kD2为叶轮外径修正系数，取1.021～1.175；步骤四，因为选取了较小的叶片出口安放角β2，为了获得较光顺的叶片型线，以增加流体控制能力和避免流道扩散严重，同时也可扩大泵的高效区，根据设计过程中方格网上型线的调整，取包角步骤五，在叶轮无过载设计中，由于β2较小、包角较大，取叶片数Z=5～6；步骤六，对叶片进行绘型：叶片圆柱面是根据单流线进行方格保角变换绘制成圆柱式，叶片的扭曲面是根据三流线进行方格保角法绘制成扭曲式；步骤七，对叶片进行加厚：在靠近前盖板叶片进口边厚度设计为2～3mm，靠近后盖板叶片进口边厚度设计为5～7mm，叶片出口边宽度为4～5mm。2CN103291653A说明书1/4页一种低比转数叶轮及其叶片设计方法技术领域[0001]本发明属于离心泵领域，具体涉及一种高效、无过载的低比转数离心泵叶轮相关技术。背景技术[0002]低比转数离心泵因其流量小、扬程高的性能特性，广泛应用于国民经济的农业排灌、城市供水、矿山、石油和石化等各个领域。低比转数离心泵一般指比转数为30～80的离心泵，其叶轮外径大，叶片出口宽度小，所以流道长而窄，通常采用易于拔模的圆柱叶片形式；圆盘摩擦损失及水力损失较大，泵的效率低，是工业领域耗能的设备之一。而且泵在系统中的运行稳定性不高，在大流量区运行易产生过载现象，缩短泵的使用寿命。[0003]目前，低比数泵叶轮通常采用圆柱叶片形式，便于铸造加工，然而泵的水力效率偏低，易发生过载现象；若采用扭曲叶片形式，泵的效率较高，但不利于铸造加工。关于提高低比数离心泵的效率、无过载性能以及铸造加工工艺，还没有针对叶轮叶片结构的设计方法。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种低比转数叶轮及其叶片设计方法，以提高低比转速离心泵水力效率、满足无过载特性，同时便于铸造加工。[0005]为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：[0006]一种低比转数叶轮，叶轮采用闭式结构，包括前盖板（1）、后盖板（2）和叶片（3），其特征在于：叶片（3）的工作面（4）和背面（5）之中，一面为后弯式圆柱型，另一面为后弯式扭曲型。[0007]靠近前盖板（1）的进口边叶片厚度为2-3mm，靠近后盖板（2）的进口边叶片厚度为5-7mm。[0008]根据低比转数离心泵的设计参数，对所述叶轮的叶片几何尺寸进行计算，包括如下步骤：[0009]步骤一，计算比转数[0010]ns=30-8