一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103291651A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103291651103291651A(43)申请公布日2013.09.11(21)申请号201310227009.1(22)申请日2013.06.08(71)申请人江苏科技大学地址212003江苏省镇江市梦溪路2号(72)发明人倪永燕潘希伟潘中永刘为民(74)专利代理机构南京知识律师事务所32207代理人汪旭东(51)Int.Cl.F04D29/18(2006.01)B63H11/08(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件(57)摘要本发明公开了一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件,首级叶轮为诱导轮形式；首级叶轮与次级叶轮旋转方向相反，两级叶轮的转速不同以分别满足空化性能和扬程效率需求；首级叶轮的转速n1与次级叶轮转速n2比为n1∶n2=1~2；首级叶轮的毂径比dh∶D=0.25~0.6。本发明的双级不等速对旋轴流泵，其抗空化性能好、扬程效率高、结构紧凑，拓宽了传统轴流泵使用范围，适用于抗空化性能好、扬程效率高及结构紧凑等运行要求的喷水推进领域。CN103291651ACN1032965ACN103291651A权利要求书1/1页1.一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件，从进水口到出水口，依次安装有首级叶轮(1)、次级叶轮(2)和导叶(3)，首级叶轮、次级叶轮和导叶中心线位于同一条直线且分别安装在不同的轴上；首级叶轮与次级叶轮、次级叶轮与导叶之间轴向间隙均为叶轮外径D的10%~15%；首级叶轮的轮毂为锥形，轮毂小的一端为进水口；首级叶轮叶片数与次级叶轮叶片数互为质数，取值范围为2~6；首级叶轮的叶栅稠密度s＝1.5~3；其特征在于：首级叶轮为诱导轮形式；首级叶轮与次级叶轮旋转方向相反，两级叶轮的转速不同以分别满足空化性能和扬程效率需求。2.一种如权利要求1所述的用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件，其特征在于：所述首级叶轮的转速n1与次级叶轮转速n2比为n1：n2=1~2。3.一种如权利要求1所述的用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件，其特征在于：所述首级叶轮的毂径比dh：D=0.25~0.6。2CN103291651A说明书1/3页一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件技术领域[0001]本发明属于一种喷水推进装置，具体涉及泵的过流部件。背景技术[0002]通常轴流式喷水推进泵是应用最广泛的喷水推进形式。目前其设计理论和设计方法主要借鉴叶片泵的设计理论，但是轴流式喷水推进泵的运行环境与轴流泵完全不同。受高性能船舶运行的需求，其轴流式喷水推进泵要求抗空化性能好，稳定性高，运行范围宽。[0003]到目前为止，我国轴流泵的设计方法依然在沿用前苏联的设计理论，即基于单个翼型空气动力学特性的升力法或者基于0厚度翼型叶栅的圆弧法。所谓升力法就是将单个翼型的空气动力学特性修正到直列叶栅中，而圆弧法则是将0厚度翼型叶栅修正为有厚度翼型叶栅。不过这两种以空气动力学风洞试验数据为基础的方法并不适用于介质为水的轴流泵，近年来在轴流泵设计领域又提出了在原始的离心泵一元理论基础上拓展而成的流线法。同离心泵设计一样，这种方法只关注叶栅进口前和出口后的流动，而不过度关注叶栅内部流动特征。以上所述三种方法，设计理论经验性都非常强，在实际设计和加工过程中存在较多不确定因素。[0004]由于轴流式喷水推进泵所需推力大，相对流量扬程较高，而轴流泵属于低扬程泵，采用传统的轴流泵设计，抗空化性能差，从而产生较大噪声和振动，且叶轮会遭到腐蚀破坏，导致泵性能下降。此外，轴流泵的高效区范围很窄，在小流量工况下会发生严重振动。显然采用传统的设计方法设计出的单级或多级轴流泵无法满足现代高性能船舶的抗空化性能好，稳定性高，运行范围宽要求。发明内容[0005]本发明的目的在于提供一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件,提高抗空化性能，从而增加其稳定性，并满足其高效区较宽运行要求。[0006]为了解决以上技术问题，本发明根据轴流泵的运行特点，首先根据传统方法对设计要求进行分析，然后根据分析结果在此设计方法的基础上进行调整，设计出一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件方案：它的一个叶轮单元由两个叶轮组成，即首级叶轮与次级叶轮，两级叶轮不等速且首级叶轮转速高于次级叶轮，首级叶轮采用诱导轮设计思路进行设计，进口边后掠，而次级叶轮采用速度流线法进行设计，由于首级叶轮的作用，次级叶轮进口压力较高，不需考虑其空化影响，此外两个叶轮互为反向旋转，共同将能量传递被抽送液体，且圆周方向速度分量小，次级叶轮后再连接