一种叶片进水边可折转的轴流式水泵的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种栗，具体涉及一种进水边可折转的轴流式水栗。
【背景技术】
[0002] 叶片栗广泛应用于农田灌溉、抗旱排涝、生态环境改善及调水工程等领域，现有的 低扬程轴流式水栗，在采用叶片调节方式时，叶片的安放角随着上、下游水位差（即扬程)或 流量改变的需要而变化，当扬程减小或需要大流量时，叶片安放角增大，反之叶片安放角减 小。这样可以使叶片的进口冲角比较接近水流的方向，减少撞击损失。根据相关试验资料， 当轴流栗叶轮内未产生回流前，叶轮进口处水流是没有或者基本上没有旋转的，即可以认 为进口水流符合叶轮设计条件轴向进口。
[0003] 根据水栗基本方程式：
[0005]式中，h、Γ2分别为叶轮前后水流按照动量平均的环量(m2/s);H为栗的扬程(m); η为栗的转速(r/min); η为栗的效率。当水流为轴向进口时Γ : = 0，则上式为：
[0007]另外，根据叶轮的特征方程有：
[0009] 式中，K、idPra仅与叶轮的几何参数有关，与工况无关。而且对于轴流栗有iQ<0。
[0010] 由式（1)和式⑶容易得到扬程与流量之间的关系，即H随着Q的增加而减小。根据 轴流栗的特点，当叶轮的叶栅稠密度It~1时，式(3)中的K值非常小，这时出口相对速度的 方向与叶片出口处的安放角很接近。虽然在最优工况下可近似地认为进口相对速度的方向 与叶片头部骨线相切(未计及几何冲角），但是当扬程愈高(流量愈小)时，进、出口水流的折 向角A Θ愈大，反之进、出口水流折向角愈小。如果叶轮的叶片固定不调节，则在非设计工况 下，冲角大大增加，引起脱流。因此定桨式轴流栗的工作区域十分狭窄。
[0011] CN2688942Y公开了一种双向贯/轴流栗，该栗的导叶片为线型分段可调节形式，导 叶分为两段。由于导叶不是旋转部件，而且与水栗叶片的作用不同，在工况条件发生变化 时，该水栗不能在较宽的区域内高效运行。
[0012] CN102588329A是发明人在前的研究成果，其能够较好的改善栗中液体的流态，改 善空化性能，但该技术中栗采用长度相同的拐臂和长度不同的连杆与操作架联接，这样的 设置仍有部分弊端，特别是无法有效的适应不同工况下水流进口冲角和出口水流角的要 求，工作效率仍有待提高。
[0013] 出现上述问题，主要是因为一般全调节轴流栗在H>H〇时可以将叶片安放角调小， 使之在叶片进口处不致产生脱流，但此时在叶轮出口处却不能保证必需的Γ 2。为了保证H (正比于Γ 2)不得不又加大进口冲角，以使出口能够产生必需的Γ 2。加大冲角使升力系数Cy 增加，但叶片绕流将偏离较优的品质系数Cy/Cx，导致损失可能增大，这始终是一对矛盾。
[0014] 显然在运行参数发生变化时，采用叶轮的叶片安放角可以调节的方式虽然能保持 较宽的运行区域，但效率仍然会受到影响。在偏离最优工况点后效率和空化性能下降较多， 经济效益降低、耗能增加。
[0015] 因此通过设计一种叶型在工况变化时使叶片进口保持不大的冲角，出口又让水流 具有所需要的偏转，这样的水栗能够确保在较宽的区域内高效运行。本发明的目的正是为 了克服上述现有技术的不足，提供一种高效率和高空化性能的叶片进水边可折转的轴流式 水栗。
【发明内容】
[0016] 本发明的技术方案是：
[0017] -种叶片进水边可折转的轴流式水栗，包括分段叶片1、轮毂2、第一同心枢轴3、第 二同心枢轴4、前段拐臂5、后段拐臂6、第一连杆7、第二连杆8和操作架9,所述的分段叶片1 通过同心枢轴3和同心枢轴4安装在轮毂2上，第一同心枢轴3与前段拐臂5连接，第二同心枢 轴4与后段拐臂6连接，前段拐臂5和后段拐臂6分别经过长度相同的第一连杆7和第二连杆8 安装在操作架9上。所述前段拐臂5和后段拐臂6的长度不同，其中：
[0018] 所述后段拐臂6的长度Lhb为：
[0021]其中调节力矩Mp系由调节装置决定;k为安全系数，一般取1.1~1.4;Mt为水力矩； Ao为除水力矩以外的综合力矩山为当量力臂;Rp为拐臂的转动半径；Φ为叶片安放角的调 节范围，α是拐臂与连杆之间的夹角，一般取1°。
[0022]所述前段拐臂5的长度Lqb为：
[0024]其中f(Cy，A0，lmax)是与所选择翼型的升力系数、进口头部冲角、翼型最大弦长有 关的分析回归系数，具体表达式为：
[0026] 其中，Di为水栗叶轮直径(mm) ;ns水栗比转速;t为叶片的截距(mm); Imax为叶片最大 弦长(mm) ;Cy和△ Θ为翼型的升力系数和头部冲角大小，与所选择的翼型有关。
[0027] 进一步地，所述分段叶片1的前后两段之间采用柱形铰状接触。
[0028] 进一步地，所述第一同心枢轴3和第二同心枢轴4分别调整所述分段叶片1中前段 叶片的进水边折转角和后段叶片的安放角。
[0029] 进一步地，所述的第一同心枢轴3和第二同心枢轴4之间采用机械密封部件10进行 密封。
[0030]进一步地，安放角在一8°~+8°范围内调节，对应的进水边折转角在Δ φ = -4°~+ 4°范围内调节。
[0031] 本发明的优点和效果在于:本发明能明显地改善水栗中的流态，减小了水力损失、 改进了空化性能。根据模型栗在高精度试验台上测试的对比结果，比转速n s = 700的轴流栗 叶轮，与拐臂长度相同的进水边可折转的分段式叶片相比，在进水边折转角A Φ = -4°~+4° 的范围内变化时，最优效率可以提高5%，运行范围内加权平均效率提高2%以上，空化特性 可提高16%左右，扩大了高效率区范围，提高了水栗效率，改进了水栗的空化特性。本发明 适用于低扬程立式全调节轴流式水栗，也可以适用于各种型式的全调节贯流式水栗。
【附图说明】
[0032] 图1为本发明轴流式水栗的结构示意图；
[0033]图2为A-A面局部结构放大示意图；
[0034]图3为叶片进水边折转示意图；
[0035]图4为不同长度拐臂调节示意图。
[0036] 图中各标号对应部件说明如下：1 一分段叶片；2 -轮毂;3-第一同心枢轴;4一第 二同心枢轴;5-前段拐臂;6-后段拐臂;7-第一连杆;8-第二连杆;9 一操作架；10-机械 密封部件。
【具体实施方式】
[0037] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步的说明：
[0038] 如附图1-2所示，一种叶片进水边可折转的轴流式水栗，包括分段叶片1、轮毂2、第 一同心枢轴3、第二同心枢轴4、前段拐臂5、后段拐臂6、第一连杆7、第二连杆8和操作架9,所 述的分段叶片1通过同心枢轴3和同心枢轴4安装在轮毂2上，第一同心枢轴3与前段拐臂5连 接，第二同心枢轴4与后段拐臂6连接，前段拐臂5和后段拐臂6分别经过长度相同的第一连 杆7和