专利名称：高比转数轴流泵导叶体的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高比转数轴流泵后导叶体，属于水力机械领域。
技术背景导叶是轴流泵中的一个重要组成部件，液流在流出轴流泵叶轮之后，具有一定的 出口旋涡能，占总能量的6% 20% (比转数Iis= 1600 500)。如果作旋转运动的液体 直接进入压力水管，旋转的动能就会在管道中全部损失掉。轴流泵导叶的作用就是将叶轮 出口处的大部分旋涡能有效地转换成压力能，因此，导叶体对轴流泵性能有较大的影响。水泵比转数ns表达式为
_4] 二 3.65禁(1)式中，η为转速；Q为流量；H为扬程。轴流泵实际扬程H的方程为H =- Flll)(2)式中，D为叶轮直径；nh为水力效率；vul、vu2分别为叶轮进出口速度三角形中绝对 速度沿圆周方向的分量，通常Vul = 0 ；g为重力加速度；π为圆周率。由式(1)与式(2)知，当流量Q—定，转速η—定，叶轮进口无预旋，在水力效率变 化不大时，比转速ns越高，则扬程H越低，意味着V2u越小，导叶可回收的能量越小。大量水力模型试验数据证明，对比转速ns = 900 1000左右的轴流泵，导叶将旋 转动能转化为压力能的能力大约占总压的10%。随着比转速增加，导叶这种能力将持续下 降。而导叶在回收能量的同时，还会带来相应的水力损失，如导叶进口冲击损失，形状 损失和尾流混渗损失等。高比转速轴流泵的扬程相对低，则其V2u也小，导叶回收能相对也 小，但导叶带来的各种损失则基本不变，这样可能导致安装导叶后水泵的总效率得不到有 效的提高甚至还可能下降。对比目前已有的优秀的轴流泵水力模型参数可以发现，在比转 数~超过1000以后，其效率开始显著降低，主要是因为导叶体所损失的扬程占总扬程的比 例在增大，而导叶所能回收的能量却在减少的原因所致。目前，我国轴流泵叶轮已达到了较高的设计水平，如专利号为ZL02133456. 0的《轴 流泵叶轮叶片》，但普遍存在对导叶体研究不足的问题，特别是对高比转数的轴流泵导叶体仍 然按照低比转数的导叶体设计方法进行设计，导致低扬程高比转数的轴流泵效率偏低。
发明内容为了克服现有的高比转数轴流泵导叶体水力损失比例较大、水泵效率较低的不 足，本实用新型提供一种高比转数轴流泵导叶体的优化设计方法，能够有效降低导叶体的 水力损失，提升泵及泵装置的效率。[0014]随着轴流泵比转数的提高，叶轮出口流体的绝对速度在圆周方向的分量在减小， 因此导叶体的导叶片进口安放角^在增大。导叶体中某一圆柱流面相邻叶片间流道的扩 散角ε可由下式确定
(3)式中，1/t为叶栅稠密度。由式(3)可知，随着CI3的增大，ε在减小。比转数达到1000以后，ε平均值仅 为2° 3°。目前，在导叶体设计时取锥形扩散管的中心扩散角θ彡(6° 10° )(见 《现代泵技术手册》，关醒凡编著，宇航出版社，1995)，而在实际设计时通常由于受到导叶体 出口直径D4要取标准管径的限制，θ大概通常取6°左右，并没有充分利用扩散空间。而 锥形渐扩管的阻力系数的最小值实际上在θ =4° 12°的范围内，为了充分利用扩散空 间，这里可取大值。而在确定导叶体的扩散度时应对相邻两个导叶片之间的流道的当量扩散角进行 核算。由于高比转数轴流泵的导叶体在同一流面上相邻导叶片之间的扩散角ε较小，在轮 毂侧的一面又没有扩散，应此为了进行充分扩散，可以把外侧的单面的扩散角作为中心扩 散角进行设置。本实用新型提供的一种高比转数轴流泵导叶体，其特征在于加大导叶体锥形管的 扩散角θ，使其较常规增加△ θ，扩大后使其单边扩散角满足 本实用新型的有益效果是，由于导叶体扩散度的增加，在保证不造成边壁脱流的 基础上降低了流速，由于水力损失与流速的平方成正比，所以可以有效降低导叶体的水力 损失，提高泵的效率；同时高比转数的轴流泵常用于大型低扬程泵站，导叶体的出口直径不 需要受标准管径的限制，出口通常接具有扩散段的出水流道，由于导叶体扩散角度的加大 和出口直径增加，使后面的出水流道的过流空间也得到了增加，降低了出水流道的水力损 失，使泵装置效率得到了进一步的提升。
图1为轴流泵导叶体剖面结构示意图；图2为导叶体叶片在半径为R的圆柱流面上的型线；图3为肘形进水、直管式出水的立式轴流泵装置结构示意图，上部⑴系剖面图， 下部⑵系平面图；图4为肘形进水、虹吸式出水的立式轴流泵装置结构示意图，上部(1)系剖面图， 下部⑵系平面图；图中1是出水流道，2是导叶体，3是叶轮，4是进水流道；图中虚线部分表示导叶体锥形管加大扩散角度后的型线。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型进一步说明。[0029]实施例1，导叶体经过加大扩散角后在直管式出水的立式轴流泵装置中的应用，见 图3所示。由于导叶体的扩散角度加大，使出口直径加大，为后续的直管式出水流道增大了 过流空间，但并没有增加出水流道的最大宽度，不需要增加土建投资。由于出水流道过流空 间的加大，流速的降低，使水力损失大大减小，由于大型低扬程泵站中出水流道的水力损失 占全部进出水流道损失的70% 80%，所以可以有效提升泵装置效率。实施例2，导叶体经过加大扩散角后在虹吸式出水的立式轴流泵装置中的应用，见 图4所示。由于导叶体出口直径的增加，使出水流道的过流空间也得到了增大，但仅使虹吸 出水流道前部分渐扩段的整体宽度得到了增加，并没有增大流道的最大宽度，却能够使泵 装置效率得到有效的提升。
权利要求一种高比转数轴流泵导叶体，其特征在于加大了导叶体锥形管的扩散角，使其单边扩散角为6°～10°，可以扩大导叶体及后续段出水流道的过流空间，降低流速，提升泵及泵装置的效率。
专利摘要本实用新型公开了一种高比转数轴流泵导叶体，能够克服现有的高比转数轴流泵导叶体水力损失较大导致水泵效率较低的不足。本实用新型将导叶体锥形管的扩散角扩大，使其单边扩散角在6°～10°，由于导叶体扩散度的增加，在保证不造成边壁脱流的基础上降低了流速，所以可以有效降低导叶体的水力损失，提高泵的效率；同时由于导叶体扩散角度的加大和出口直径增加，使后面的出水流道的过流空间也得到了增加，降低了出水流道的水力损失，使泵装置效率得到了进一步的提升。
文档编号F04D29/54GK201636087SQ20092028243
公开日2010年11月17日 申请日期2009年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者施伟, 李彦军, 邓东升, 黄道见 申请人:江苏大学