一种减小离心泵轴向力前泵腔结构的设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于离屯、累设计领域，尤其是设及一种减小离屯、累轴向力前累腔结构的设 计方法。
【背景技术】
[0002] 离屯、累广泛应用于农业、工业等领域，目前我国离屯、累行业的设计研究多集中在 水力设计，但在提高运行效率的同时，也要务必保证运行可靠性，而减小轴向力就是一条保 证离屯、累可靠运行的重要路径。
[0003] 离屯、累产生轴向力的主要原因是前后盖板不对称，后盖板的压力大于前盖板，两 个力的方向相反，从而产生指向叶轮吸入口的力。目前减小轴向力的方法多为减小后累腔 中的压力，比如平衡孔与密封环结构、平衡盘、背叶片等结构，运些结构减小轴向力的同时， 也会降低运行效率，平衡孔与密封环、平衡盘等装置会加剧容积损失，背叶片结构增大了轴 功率，从而降低了运行效率。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种减小离屯、累轴向力前累腔结构的设 计方法，在不扰动叶轮内部流场W及降低效率的前提下，通过加大前盖板上的压力，从而减 小与后盖板上的压差，达到减小离屯、累轴向力的目的。
[0005] 本发明是通过W下技术手段实现上述技术目的的。
[0006] -种减小离屯、累轴向力前累腔结构的设计方法，包括如下步骤：
[0007] S1:选取现有离屯、累，获取累体的参数；
[000引S2:根据已选取的离屯、累确定前累腔静止叶片的参数，包括叶片数Zi、叶片厚度出、 叶片第一边缘的形状、叶片第二边缘的形状、叶片出口边与叶片第一边缘的角度0、叶片进 口边与叶片第一边缘的角度0、叶片的外径化、叶片的内径山、叶片第一边缘与叶轮前盖板的 间距；
[0009] S3:根据步骤S2中所述前累腔静止叶片参数和步骤S1中累体参数，将多对前累腔 静止叶片和累体一体铸造即可得到前累腔结构。
[0010]进一步的，步骤S2中叶片数Zi和步骤S1中离屯、累的叶轮叶片数Zo满足0 <2;叶片厚度出与叶轮厚度之比为0.1-1;叶片第一边缘的形状与叶轮前盖板曲线形状相 同；叶片第二边缘的形状与前累腔壁曲线形状相同；叶片出口边与叶片第一边缘的角度α满 足90°如。70%叶片进口边与叶片第一边缘的角度的馬足90°非。80%叶片的外径Di为 离屯、累叶轮外径的0.7-1.3倍;叶片的内径di为离屯、累进口直径的1.1-2倍;叶片第一边缘 与叶轮前盖板的间距为0.5-5mm。
[0011]进一步的，步骤S3中多对所述前累腔静止叶片周向均布在累体上。
[001^ 进一步的，步骤S2中叶片厚度出为l-20mm。
[0013]进一步的，叶片第一边缘的形状为直线状或曲线状。
[0014] 本发明的有益效果：
[0015] 本发明所述的减小离屯、累轴向力前累腔结构的设计方法，通过依托现有离屯、累设 计出前累腔静止叶片，并将该叶片周向布置在累体上，不扰动叶轮内部流场W及降低效率 的前提下，加大了前盖板上的压力，从而减小了与后盖板上的压差，减小了离屯、累的轴向 力；同时，由于前累腔静止叶片的存在，会加大前累腔的排挤系数，减小前累腔的口环泄漏 量，提高容积效率。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明所述前累腔结构的示意图。
[0017] 图2为前累腔静止叶片在累体上分布图。
[001引附图标记说明如下：
[0019] 1-前累腔静止叶片，2-叶片第一边缘，3-叶片第二边缘，4-叶片出口边，5-叶片进 口边,6-叶轮自U盖板,7-累体,8-罔·<L·、累叶轮。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图W及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并 不限于此。
[0021] 如图1所示，一种减小离屯、累轴向力前累腔结构的设计方法，包括如下步骤：
[0022] S1:选取现有离屯、累，本实施例选取IS单级累为例，获取累体7的参数；
[0023] S2:根据已选取的离屯、累确定前累腔静止叶片1的参数:叶片数Zi和离屯、累的叶轮 8叶片数Zo满足0< |Z广Zol <2;叶片厚度化与叶轮8叶片厚度化之比为0.1-1，可取叶片厚度 化为l-20mm;叶片第一边缘2的形状与叶轮前盖板6曲线形状相同，可为直线或曲线;叶片第 二边缘3的形状与前累腔壁曲线形状相同；叶片出口边4与叶片第一边缘2的角度α满足90° 如。70%叶片进口边5与叶片第一边缘2的角度的馬足90° <0。8〇°;叶片的外径Di为离 屯、累叶轮8外径的0.7-1.3倍；叶片的内径山为离屯、累进口直径的1.1-2倍;叶片第一边缘2 与叶轮前盖板6的间距为0.5-5mm;
[0024] 在本实施例中，由于叶轮8的叶片数Zo为6,选择前累腔叶片数Zi为6;叶轮8叶片厚 度化为10mm，那么得到前累腔静止叶片出的厚度为10mm;叶片第一边缘2的形状由直线和弧 线构成;叶片第二边缘3的形状为直线;叶片出口边4与叶片第一边缘2的角度α为120%叶片 进口边5与叶片第一边缘2的角度β为100° ;叶片的外径化为200mm;叶片的内径山为40mm;叶 片第一边缘2与叶轮前盖板6的间距为1.5mm。
[0025] S3:根据步骤S2中所述前累腔静止叶片1参数和步骤S1中累体7参数，将3对前累腔 静止叶片1和累体7-体铸造即可得到前累腔结构，如图2所示，其中，将3对所述前累腔静止 叶片1周向均布在累体7上。
[0026] 在不扰动叶轮内部流场W及降低效率的前提下，通过加大叶轮前盖板6上的压力， 从而减小与后盖板上的压差。在离屯、累的实际应用中，流体都是有粘性的，旋转的叶轮盖板 会带动流体旋转，一般认为前后累腔的流体转速为叶轮的一半左右，通过在前累腔的累体7 上安装前累腔静止叶片，一定程度上阻止流体旋转，根据伯努利方程（1 )，流体的动能转化 为压能，那么作用在前盖板上的压力变大，从而减小与后盖板上的压差，达到减小轴向力的 目的。
[0027]
[002引式中：Z-位置，P-压力，P-密度，g-重力加速度，V-速度，C 一常数
[0029] 而且，由于前累腔静止叶片的存在，会加大前累腔的排挤系数，减小前累腔的口环 泄漏量，提高容积效率。
[0030] 同时，对上述设计进行数值模拟，并与原设计进行对比，结果表明该离屯、累的轴向 力减小12%，改进效果明显。
[0031] 所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不 背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换 或变型均属于本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种减小离心栗轴向力前栗腔结构的设计方法，其特征在于，包括如下步骤： S1:选取现有离心栗，获取栗体(7)的参数； S2:根据已选取的离心栗确定前栗腔静止叶片（1)的参数，包括叶片数Zi、叶片厚度m、 叶片第一边缘(2)的形状、叶片第二边缘(3)的形状、叶片出口边(4)与叶片第一边缘(2)的 角度α、叶片进口边(5)与叶片第一边缘(2)的角度β、叶片的外径Di、叶片的内径di、叶片第一 边缘(2)与叶轮前盖板(6)的间距； S3:根据步骤S2中所述前栗腔静止叶片（1)参数和步骤S1中栗体(7)参数，将多对前栗 腔静止叶片（1)和栗体(7) -体铸造即可得到前栗腔结构。2. 根据权利要求1所述的一种减小离心栗轴向力前栗腔结构的设计方法，其特征在于， 步骤S2中叶片数2!和步骤S1中离心栗的叶轮(8)叶片数Z〇满足0 < IZi-Zol < 2;叶片厚度出与 叶轮(8)厚度之比为0.1-1;叶片第一边缘(2)的形状与叶轮前盖板(6)曲线形状相同；叶片 第二边缘(3)的形状与前栗腔壁曲线形状相同；叶片出口边(4)与叶片第一边缘(2)的角度α 满足90° 170° ;叶片进口边(5)与叶片第一边缘(2)的角度β满足90° 180° ;叶片的 外径Di为离心栗叶轮(8)外径的0.7-1.3倍;叶片的内径cU为离心栗进口直径的1.1-2倍;叶 片第一边缘(2)与叶轮前盖板(6)的间距为0.5-5mm。3. 根据权利要求1所述的一种减小离心栗轴向力前栗腔结构的设计方法，其特征在于， 步骤S3中多对所述前栗腔静止叶片（1)周向均布在栗体(7)上。4. 根据权利要求2所述的一种减小离心栗轴向力前栗腔结构的设计方法，其特征在于， 步骤S2中叶片厚度出为1-20臟。5. 根据权利要求1所述的一种减小离心栗轴向力前栗腔结构的设计方法，其特征在于， 叶片第一边缘(2)的形状为直线状或曲线状。
【专利摘要】本发明提供了一种减小离心泵轴向力前泵腔结构的设计方法，包括如下步骤：选取现有离心泵，获取泵体的参数；根据已选取的离心泵确定前泵腔静止叶片的参数，包括叶片数Z1、叶片厚度H1、叶片第一边缘的形状、叶片第二边缘的形状、叶片出口边与叶片第一边缘的角度α、叶片进口边与叶片第一边缘的角度β、叶片的外径D1、叶片的内径d1、叶片第一边缘与叶轮前盖板的间距；根据前泵腔静止叶片参数和泵体参数，将多对前泵腔静止叶片和泵体一体铸造即可得到前泵腔结构。本发明在不扰动叶轮内部流场以及降低效率的前提下，通过加大前盖板上的压力，减小与后盖板上的压差，达到减小离心泵轴向力的目的。
【IPC分类】F04D29/42
【公开号】CN105570195
【申请号】CN201510927250
【发明人】顾延东, 袁寿其, 裴吉, 王文杰, 黄茜, 高海司
【申请人】江苏大学
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月14日