高效低汽蚀无过载离心泵叶轮设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103047174A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN103047174A(43)申请公布日2013.04.17(21)申请号201210574324.7(22)申请日2012.12.26(71)申请人合肥通用机械研究院地址230031安徽省合肥市高新区长江西路888号(72)发明人张兴林李鲲吴生盼沈宗沼丁强民姚黎明刘海山丁思云李香(74)专利代理机构合肥和瑞知识产权代理事务所(普通合伙)34118代理人王挺(51)Int.Cl.F04D29/22(2006.01)F04D29/66(2006.01)权利要求书权利要求书1页1页说明书说明书44页页附图附图66页(54)发明名称高效低汽蚀无过载离心泵叶轮设计方法(57)摘要本发明涉及离心泵叶轮技术领域，具体涉及一种高效低汽蚀无过载离心泵叶轮设计方法。本离心泵叶轮的水力模型几何参数如下：β2s＝14°～21°；β2p＝10°～16°；Δβ2＝β2s－β2p＝2°～7°；β1s＝15°～36°；β1p＝16°～35°；Z＝4～6；θ＝155°～210°；Y＝0.8～1.5；式中：β2s—叶片出口背面安放角；β2p—叶片出口工作面安放角；Δβ2—叶片两面出口安放角的角度差；β1s—叶片进口背面安放角；β1p—叶片进口工作面安放角；Z—叶片数；θ—叶包角；Y—面积比。本发明不仅提高了泵效率和改善了汽蚀性能，而且达到真正理想的无过载特性，从而实现离心泵高效节能、全扬程全流量理想的无过载稳定可靠地运行。CN10347ACN103047174A权利要求书1/1页1.一种高效低汽蚀无过载离心泵叶轮设计方法，其特征在于本离心泵叶轮的水力模型几何参数如下：β2s＝14°～21°；β2p＝10°～16°；Δβ2＝β2s－β2p＝2°～7°；β1s＝15°～36°；β1p＝16°～35°；Z＝4～6；θ＝155°～210°；Y＝0.8～1.5；式中：β2s—叶片出口背面安放角，度；β2p—叶片出口工作面安放角，度；Δβ2—叶片两面出口安放角的角度差，度；β1s—叶片进口背面安放角，度；β1p—叶片进口工作面安放角，度；Z—叶片数，个；θ—叶片包角，度；Y—面积比。2.根据权利要求1所述的高效低汽蚀无过载离心泵叶轮设计方法，其特征在于：所述Y＝1.1～1.5。2CN103047174A说明书1/4页高效低汽蚀无过载离心泵叶轮设计方法技术领域[0001]本发明涉及离心泵叶轮技术领域，具体涉及一种高效低汽蚀无过载离心泵叶轮设计方法。背景技术[0002]目前公知的离心泵叶轮设计方法是：在满足流量、扬程等设计要求下，尽可能减小叶轮外径，以提高泵效率，从而使得叶片出口安放角较大。因此，一般离心泵轴功率随流量增大而不断增加，且比转速越低，轴功率曲线随流量增大而上升越快，当离心泵在较大流量运行时，易使轴功率超过配套的原动机功率，导致原动机过载。然而很多工作场合要求离心泵同时具备效率高、汽蚀性能优以及实现大流量工况下（全扬程全流量）安全可靠地无过载运行。[0003]现有专利“一种无过载低比速离心泵叶轮”（申请号：90214606.8）指出：“中国专利89212885.2‘用于旋转式流体机械渐开线叶轮’能较好地解决泵轴功率随流量增大而不断增加的问题，但其不足是泵的效率难以提高……泵的效率仅达到国标GB9477-88的B线水平。”[0004]现有专利“一种低比速离心泵叶轮设计方法”（申请号：200410014937.0）进一步指出：“现有的专利技术89212885.2号专利‘用于旋转式流体机械渐开线叶轮’和90214606.8号专利‘一种无过载低比速离心泵叶轮’，提出了一些新的设计方法……但这两个专利仍然存在以下三个方面的问题……还有可能在使用工况发生超载……设计工况效率偏低。”[0005]然而，现有专利（申请号分别为：89212885.2、90214606.8以及200410014937.0）中所记载的技术方案均还存在以下三方面的问题：其一、离心泵无过载特性不理想，主要表现为大流量区轴功率未真正出现功率极大值（即轴功率随流量增大而继续缓慢增加，在大流量区，叶轮由于发生汽蚀而致轴功率下降），如图1所示；或轴功率极大值与设计点（额定点）轴功率之比大于1.1，致使配套的原动机功率较大，从而在很大程度上失去了无过载特性的意义；其二、汽蚀性能较差，叶轮易汽蚀，并产生振动、噪声和轴功率下降，主要表现为某些离心泵的无过载特性，实际上是由于汽蚀现象导致大流量区轴功率下降而产生的无过载假象，而不是离心泵真正具备无过载特性；当该种离心泵用于进口液面远高于叶轮或者进口压力较高的闭式管路系统等场合时，则不存在汽蚀现象，从而在大流量运行时仍然出现过载问题，如图2所示；汽蚀性能较差的另一方面是，由