一种提高多级泵稳定性的导叶设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于多级泵导叶技术领域，尤其是涉及一种提高多级泵稳定性的导叶设计 方法。
【背景技术】
[0002] 对于多级泵而言，容易因转速过高超出泵的临界转速产生振动现象。产生共振的 转速被定义为临界转速。其中，影响泵转子系统临界转速的关键因素包括材料的圆盘质量、 弹性模量、轴承距离、轴承特性等。对于悬臂式多级离心泵而言，由于陀螺效应的影响，比两 支点支撑的多级离心泵更容易失稳，产生振动。
[0003] 常规的提高泵稳定性的方法有：①减小圆盘质量；②增加轴的刚度；③工作转速 小于第一临界转速nc的时候，工作转速< 0. 8nc;④工作转速大于第一临界转速的时候， 1. 3nc彡n彡nc2 (nc2为第二临界转速）；⑤提高轴承刚度等。但是采用上述方法增加轴的 刚度，选用轴承刚度大的轴承却带来了生产成本的增加，同时造成资源的浪费，不符合当前 产业节能的需要。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在为避免多级泵振动而增加轴承刚度造成生产成本增加和资 源浪费等不足，本发明提供了一种提高多级泵稳定性的导叶设计方法，旨在达到使用成本 较低、消耗资源较小且可有效提高多级泵稳定性的目的。
[0005] 本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006] 一种提高多级泵稳定性的导叶设计方法，包括如下步骤：
[0007] (1)确定导叶的几何参数，包括基圆直径〇3，导叶出口直径04，导叶进口宽度匕，导 叶进口安放角a3，叶片数Zd，反导叶进口直径05，反导叶出口直径D6，轴向宽度b5，反导叶进 口安放角a5，反导叶出口安放角a6;所述叶片数zd与叶轮叶片数之间存在最大公约数为 2、 3 或 4 ;
[0008] (2)通过步骤（1)中各几何参数在三维造型软件中得到导叶基本模型；
[0009] (3)在步骤（2)中所述导叶基本模型的导叶轮毂处开设多个槽结构，得导叶最终 丰旲型；
[0010] (4)按照步骤（3)中所述导叶最终模型通过开模、铸造手段得到最终导叶。
[0011] 进一步的，步骤（1)中所述导叶的几何参数如下：
[0012] 所述基圆直径D3= (1.01~1.3)D2，所述导叶出口直径D4= (1.2~1.8)D3,所述 导叶进口宽度b3=b2+(3~6)，所述反导叶进口直径D5= (0. 75~0. 9)D4;所述反导叶出 口直径D6= (0.9~1.2)Dj;所述轴向宽度b5= (1.5~2)b2;所述反导叶出口安放角a6 = 65。~100° ;其中，D2-叶轮出口直径，謹；b2-叶轮出口宽度，謹；D」一叶轮进出口直 径，mm;
[0013] 所述导叶进口安放角a3满足tana3= (1. 1~1. 5)tana'2;
[0014] 其中，
【主权项】
1. 一种提高多级泵稳定性的导叶设计方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 确定导叶的几何参数，包括基圆直径D3，导叶出口直径D4，导叶进口宽度b3，导叶进 口安放角α 3，叶片数Zd，反导叶进口直径D5，反导叶出口直径D6，轴向宽度b 5，反导叶进口 安放角α5，反导叶出口安放角α6;所述叶片数Z ,与叶轮叶片数之间存在最大公约数为2、 3或4 ; (2) 通过步骤（1)中各几何参数在三维造型软件中得到导叶基本模型； (3) 在步骤（2)中所述导叶基本模型的导叶轮毂处开设多个槽结构，得导叶最终模型； (4) 按照步骤（3)中所述导叶最终模型通过开模、铸造手段得到最终导叶。
2. 根据权利要求1所述的一种提高多级泵稳定性的导叶设计方法，其特征在于，步骤 (1) 中所述导叶的几何参数如下： 所述基圆直径D3= (1.01~1.3)D2，所述导叶出口直径D4= (1.2~1.8)D3，所述导 叶进口宽度b3= b 2+(3~6)，所述反导叶进口直径D5= (0. 75~0. 9) D 4;所述反导叶出口 直径D6= (0. 9~1.2)Dj;所述轴向宽度135= (1.5~2)132;所述反导叶出口安放角α 6 = 65°~100° ;其中，D2-叶轮出口直径，_;b2-叶轮出口宽度，_;D」一叶轮进出口直径， 所述导叶进口安放角α 3满足tan α 3= (I. 1~I. 5) tan α ' 2; 其中，
叶轮出口轴面速度， m/s ;vu2-叶轮出□圆周速度，m/s ; Φ2-排挤系数；Q-流量，m3/h ;Ht-理论扬程，m ;η-转速 r/min ； 所述反导叶进口安放角α.,满足α .,= α' .,+ (4°~15° ); 其中，
Vni5-轴面速度， m/s ; Φ 5-排挤系数；δ 5-反导叶进口真实厚度；vu5-反导叶进口 口圆周速度，m/s ; α ' 5-反 导叶进口液流角度。
3. 根据权利要求1所述的一种提高多级泵稳定性的导叶设计方法，其特征在于，步骤 (2) 中所述三维造型软件为UG或者Proe。
4. 根据权利要求2所述的一种提高多级泵稳定性的导叶设计方法，其特征在于，步骤 (3) 中所述槽结构为直沟形槽或螺旋形槽或迷宫螺旋槽。
5. 根据权利要求4所述的一种提高多级泵稳定性的导叶设计方法，其特征在于，所述 槽结构为直沟形槽，槽宽b为0.1 L~0. 15L，槽数为3~4个，相邻两个槽间距t为Ib~ 1.2b，槽厚δ为（0.04%~0.02% )L，其中L为导叶轮毂宽度。
6. 根据权利要求4所述的一种提高多级泵稳定性的导叶设计方法，其特征在于，所述 槽结构为螺旋形槽，螺距为〇. 4L~0. 8L，螺旋槽个数为3~4个，其中L为导叶轮毂宽度。
7. 根据权利要求4所述的一种提高多级泵稳定性的导叶设计方法，其特征在于，所述 槽结构为迷宫螺旋槽，正向螺旋槽个数为2~3个，正向螺距为0. 3L~IL ;反向螺旋槽个 数为2~3个，反向螺距为0. 3L~IL ;其中，L为导叶轮毂宽度。
【专利摘要】本发明提供了一种提高多级泵稳定性的导叶设计方法，包括如下步骤：确定导叶的几何参数，依据上述几何参数在三维造型软件中得到导叶基本模型，在所述导叶基本模型的导叶轮毂处开设多个槽结构，得导叶最终模型；依照所述导叶最终模型通过开模、铸造手段得到最终导叶。本发明所述方法通过在导叶叶片设计过程中选取合适的导叶叶片数，使其与叶轮叶片数之间存在最大公约数2、3或4，从而使得多级泵内部流动呈现明显的规律性，达到降低多级泵的振动幅值的目的；同时在导叶轮毂处开设多个槽结构，使多级离心泵在导叶轮毂处产生径向的较大水动力，起到较好的支撑作用，进而提高多级离心泵的稳定性。
【IPC分类】F04D29-44
【公开号】CN104879323
【申请号】CN201510225150
【发明人】马新华, 冯琦, 王伟, 蒋小平, 张琳, 闫婧竹
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年5月5日