一种不锈钢冲焊离心泵叶轮的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于离心泵技术领域，尤其是涉及一种不锈钢冲焊离心泵叶轮。
【背景技术】
[0002]冲压焊接水泵叶轮是20世纪80年代末出现的水泵新技术。近年来在国外发展很快，国内也做了大量的研宄。但目前冲压焊接叶轮存在一些不足:叶片形状比较单一，一般都为不锈钢板材冲压成梯形的平面叶片，再经过弯曲而成；大多数叶轮前盖板都冲压成和后盖板平行的平面或者冲压成和后盖板呈一定锥度的平面。因此，当梯形平面叶片弯曲后，叶片与叶轮前盖板贴合的中部明显低于叶片两端的连线，呈凹状，即叶片弯曲后，叶片与前盖板贴合的一端的轴面投影线为一曲线，如图1所示。因此导致叶轮前盖板与叶片不能很好地耦合，叶片和叶轮前盖板焊接处容易出现漏焊、虚焊情况，焊接后存在一定缝隙，使得泵运行时液体会在流道间串流，同时对叶片与前盖板焊接处的强度产生不良影响。
[0003]经检索，现有实用新型专利“冲压焊接成型离心泵及其制造方法”(CN99111134)的特征在于泵壳的制造工艺，并没有涉及冲焊离心泵叶轮的设计方法。实用新型专利“冲压焊接半开式叶轮离心泵”(CN200910307661)介绍了一种冲压焊接半开式叶轮离心泵，和本专利闭式结构叶轮有本质区别。目前关于一种不锈钢冲焊离心泵叶轮直叶片设计方法的专利还未见相关报道。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术中存在叶轮前盖板与叶片焊接处因不能较好耦合易出现漏焊、虚焊等不足，本实用新型提供了一种不锈钢冲焊离心泵叶轮及其设计方法，通过改进冲焊离心泵叶轮叶片的设计制造，将近梯形平面叶片与前盖板贴合端设计成带有一定弧度的凸缘，使其焊接时能够与前盖板更好的贴合。
[0005]本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]一种不锈钢冲焊离心泵叶轮，包括前盖板、改进叶片、后盖板和轮毂，所述改进叶片前端设有前盖板，所述改进叶片后端设有后盖板，所述后盖板后端设置有轮毂；所述改进叶片为圆柱直叶片；所述改进叶片贴合前盖板一端的轴面投影线为直线；所述改进叶片贴合前盖板一端的平面展开线为凸缘曲线。
[0007]进一步的，所述改进叶片的轴面投影呈直角梯形。
[0008]进一步的，所述改进叶片的高度由叶轮中心至叶轮轮缘逐渐减小。
[0009]进一步的，所述前盖板、改进叶片、后盖板和轮毂均为不锈钢冲焊件。
[0010]所述不锈钢冲焊离心泵叶轮的设计方法，包括如下步骤:
[0011]步骤1:通过速度系数法确定叶轮各参数，包括叶片进口宽度Id1、叶片出口宽度b2、叶片进口角安放角P1、叶片出口角安放角β2、叶片包角Φ、叶片厚度S1、叶片数Ζ、前盖板内径D1、前盖板外径D2、前盖板厚度S2、后盖板直径D3、后盖板厚度S3、轮毂直径d和轮毂厚度S4;以此在CAD中建立所述叶轮模型；
[0012]步骤2:以叶轮中心为圆点，作多个不同半径的同心圆；在所述叶轮模型的径向平面投影图中，测量所述叶片在每两个同心圆之间的曲线长度，得到多个曲线段；在所述叶轮模型的轴面投影图中，测量所述叶片在不同半径处的高度值；
[0013]步骤3:由此设计出凸缘平面叶片模型；所述凸缘平面叶片模型自凸缘平面叶片进口侧到出口侧各线段的长度等于步骤2中所述叶片自叶片进口侧到叶片出口侧各曲线段的长度；所述凸缘平面叶片模型自凸缘平面叶片进口侧到出口侧各线段端点处的高度值等于步骤2中所述叶片自叶轮中心至叶轮边缘不同半径处的高度值；
[0014]步骤4:依据步骤3中所述凸缘平面叶片模型冲压后得到凸缘平面叶片；依据步骤I中叶片进口角安放角P1、叶片出口角安放角β2和叶片包角Φ参数将凸缘平面叶片弯曲后得到改进叶片；依据步骤I中前盖板内径D1、前盖板外径D2、前盖板厚度S2、后盖板直径D3、后盖板厚度S3、轮毂直径d和轮毂厚度S4冲压后得到前盖板、后盖板和轮毂；
[0015]步骤5:将步骤4所述改进叶片和前盖板焊接在一起，打磨焊缝区使其表面平滑；同样的，将后盖板和改进叶片焊接在一起，并打磨焊缝区；然后，将轮毂焊接到后盖板后端，并打磨焊缝区，最终得到所述离心泵叶轮。
[0016]进一步的，所述叶轮各参数如下:叶片进口宽度Id1= 20mm、叶片出口宽度b 2 =6mm、叶片出口角安放角1^=29°、叶片进口角安放角β 29°、叶片包角Φ =125°、叶片厚度S1= 3mm、叶片数Z = 6、前盖板内径D != 110mm、前盖板外径D 2= 370mm、前盖板厚度S2= 3_、后盖板直径D 3= 370_、后盖板厚度S 3= 3_、轮毂直径d = 90_和轮毂厚度 S4= 6mm。
[0017]本实用新型的有益效果:
[0018]本实用新型所述的一种不锈钢冲焊离心泵叶轮，通过将原梯形平面叶片设计为带弧度的凸缘平面叶片，即该叶片贴合前盖板的一侧设计为凸状曲线；使凸缘平面叶片冲压弯曲后其轴面投影为直角梯形且紧贴前盖板的投影线为直线，确保了该叶片和前盖板焊接后贴合更紧密，焊接处不易出现漏焊、虚焊情况，避免泵运行时液体在流道间发生串流，进而提高焊接部位的强度。
【附图说明】
[0019]图1为传统叶片的轴面投影图。
[0020]图2为本实用新型所述不锈钢冲焊离心泵叶轮的整体示意图。
[0021]图3为本实用新型所述不锈钢冲焊离心泵叶轮的轴面投影图。
[0022]图4为本实用新型所述叶轮模型的径向平面投影图。
[0023]图5为本实用新型所述叶轮模型的叶片的轴面投影图。
[0024]图6为本实用新型所述凸缘平面叶片模型的轴面投影图。
[0025]附图标记说明如下:
[0026]1-前盖板，2-改进叶片，3-后盖板，4-轮穀，5-叶片，6_凸缘平面叶片模型。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。
[0028]如图2和图3所示，一种不锈钢冲焊离心泵叶轮，包括前盖板1、改进叶片2、后盖板3和轮毂4，所述改进叶片2前端设有前盖板1，所述改进叶片2后端设有后盖板3，所述后盖板3后端设置有轮毂4 ;所述改进叶片2为圆柱形直叶片，在该叶轮的轴面投影图中，所述改进叶片2呈直角梯形，且改进叶片2贴合前盖板的一端呈直线状；所述改进叶片2的高度由叶轮中心到轮缘侧为逐渐减小。
[0029]上述不锈钢冲焊离心泵叶轮的设计方法，包括如下步骤:
[0030]步骤1:通过速度系数法确定叶轮各参数，即叶片进口宽度Id1= 20mm、叶片出口宽度b2= 6mm、叶片出口角安放角β:=29°、叶片进口角安放角β 29°、叶片包角Φ =125°、叶片厚度S1= 3mm、叶片数Z = 6、前盖板内径D != 110mm、前盖板外径D 2= 370mm、前盖板厚度S2= 3mm、后盖板直径D 3= 370mm、后盖板厚度S 3= 3mm、轮毂直径d = 90mm和轮毂厚度S4= 6mm ;以此在CAD中建立所述叶轮模型；
[0031]步骤2:以叶轮中心为圆点，作7个不同半径的同心圆；如图4所示，在所述叶轮模型的径向平面投影图中，测量所述叶片5在每两个同心圆之间的曲线长度，得到由叶轮中心至叶轮轮缘侧的曲线段长度分别为LI至L6 ;如图5所示，在所述叶片5的轴面投影图中，测量所述叶片在不同半径处的高度值，则由叶轮中心Rl处至轮缘侧R6的高度值分别为hi至h7。
[0032]步骤3:如图6所示，由此设计出带弧度的凸缘平面叶片模型6 ;所述凸缘平面叶片模型6由凸缘平面叶片的进口侧到叶片出口侧的各线段的长度等于步骤2中所述叶片5由叶片进口侧到叶片出口侧的各曲线段长度LI至L6，即凸缘平面叶片模型6的各长度段依次为LI至L6 ;所述LI至L6各线段的端点处高度值等于步骤2中由叶轮中心至叶轮边缘不同半径处的高度值hi至h7 ;也就是说，LI两端的高度为hi和h2，L2两端高度为h2和h3，L3两端高度为h3和h4，L4两端高度为h4和h5，L5两端高度为h5和h6，L6两端高度为h6和h7;随后将各高度的上端点用一条平滑的曲线连接起来，即得到带弧度的凸缘平面叶片模型6。其中虚线段构成的梯形即为现有技术中所使用的梯形平面叶片。
[0033]步骤4:依据步骤3中所述凸缘平面叶片模型6冲压后得到凸缘平面叶片；依据步骤I中叶片进口角安放角P1、叶片出口角安放角β2和叶片包角Φ参数将凸缘平面叶片弯曲后得到改进叶片2 ;依据步骤I中前盖板内径D1、前盖板外径D2、前盖板厚度S2、后盖板直径D3、后盖板厚度S3、轮毂直径d和轮毂厚度S4冲压后得到前盖板1、后盖板3和轮毂4 ;
[0034]步骤5:将步骤4所述改进叶片2和前盖板I焊接在一起，打磨焊缝区使其表面平滑；同样的，将后盖板3和改进叶片2焊接在一起，并打磨焊缝区；然后，将轮毂4焊接到后盖板3后端，并打磨焊缝区，最终得到所述离心泵叶轮。
[0035]使用该改进叶片2与前盖板I焊接后，使两者之间贴合更加紧密，耦合较好，焊接处不易出现漏焊、虚焊情况，避免泵运行时液体在流道间发生串流，进而提高焊接部位的强度。在本设计方法中，若取的同心圆数目足够多，则改进叶片2和前盖板I贴合的越紧密。
[0036]所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型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实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种不锈钢冲焊离心泵叶轮，其特征在于，包括前盖板(I)、改进叶片(2)、后盖板(3)和轮毂(4)，所述改进叶片(2)前端设有前盖板(I)，所述改进叶片(2)后端设有后盖板(3)，所述后盖板(3)后端设置有轮毂(4);所述改进叶片(2)为圆柱直叶片；所述改进叶片(2)贴合前盖板(I) 一端的轴面投影线为直线；所述改进叶片(2)贴合前盖板(I) 一端的平面展开线为凸缘曲线。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢冲焊离心泵叶轮，其特征在于，所述改进叶片(2)的轴面投影呈直角梯形。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢冲焊离心泵叶轮，其特征在于，所述改进叶片(2)的高度由叶轮中心至叶轮轮缘逐渐减小。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢冲焊离心泵叶轮，其特征在于，所述前盖板(I)、改进叶片(2)、后盖板(3)和轮毂(4)均为不锈钢冲焊件。
【专利摘要】本实用新型提供了一种不锈钢冲焊离心泵叶轮，包括前盖板、改进叶片、后盖板和轮毂，所述改进叶片前端设有前盖板，所述改进叶片后端设有后盖板，所述后盖板后端设置有轮毂；所述改进叶片为圆柱直叶片；所述改进叶片贴合前盖板一端的轴面投影线为直线；所述改进叶片贴合前盖板一端的平面展开线为凸缘曲线；通过将原有梯形平面叶片设计为带弧度的凸缘平面叶片，使得该凸缘平面叶片经冲压弯曲后，与前盖板焊接时贴合更加紧密，焊接处不易出现漏焊、虚焊情况，避免泵运行时液体在流道间发生串流，进而提高焊接部位的强度。
【IPC分类】F04D29-22, F04D29-44
【公开号】CN204610365
【申请号】CN201520256619
【发明人】李伟, 季磊磊, 施卫东, 蒋小平, 周岭, 李维强
【申请人】江苏大学
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年4月24日