一种双吸泵叶轮出口端折边叶片v型切割结构设计方法
【专利摘要】本发明提供了一种双吸泵叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法。由于出口处切割叶片，导致双吸泵水力损失变大和叶轮和蜗壳的动静干涉程度增强，因此可以通过合理的控制切割形状及程度，采用折边出口边叶片使叶片在叶轮出口处错开，出口处叶片切割为V型结构，设计错开的叶片有不同的进口安放角和包角且在叶轮进口处有不同的叶片宽度，根据折边叶片的实际要求合理设计出叶轮的进口当量直径、叶轮进口直径、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶片出口安放角、叶片包角、切割后的实际外径、叶轮出口处叶片厚度，使双吸泵在运行过程中叶轮内部靠近前盖板的地方几乎不出现漩涡，叶轮出口和蜗壳内部的压力梯度相较于切割前压力分布变得均匀。
【专利说明】
一种双吸泵叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法
技术领域
[0001] 本发明涉及到一种双吸栗叶轮叶片结构设计方法，特别涉及一种双吸栗叶轮出口 端折边叶片V型切割结构设计方法。
【背景技术】
[0002] 栗是一种应用极其广泛的通用机械，种类繁多，与人类的生活有着密不可分的关 系，凡是有液体流动的地方，几乎都有栗的运行工作。随着科学技术水平不断的提高，栗运 用的领域正在不断扩大。双吸栗是一种很常见的栗，由于它具有流量大、扬程高、结构简单、 检修方便等特点，被广泛应用在各种水利工程领域，是各种栗中应用最为广泛的一种，广泛 应用于城市给水、石油化工、船舶工业农业灌溉等社会生活和国民经济的各个部门中。因此 对双吸栗的性能提出了越来越高的要求，如偏工况稳定运行的要求、低噪音振动的要求和 高可靠性等。但在工程实际中经常存在水栗扬程远高于输出系统所需扬程的情况。这常常 通过切割叶轮的方式来满足不同用户的要求，使其能在特定的扬程和流量点下工作，同时 达到栗站节能的目的。但是，双吸栗的传统水力设计方法只能满足一个或几个设计工况要 求，而现实应用中双吸栗很多时候都需要偏工况下运行，传统的叶轮结构很难满足双吸栗 在偏工况下运行。双吸栗在偏工况下运行可导致双吸栗不能正常的运行会产生噪音和振 动，恶化工作环境，不利于生产效率。
【发明内容】
[0003] 针对双吸栗运行过程中所产生的问题，本发明提供了一种双吸栗叶轮出口端折边 叶片V型切割结构设计方法。出口处叶片切割为V型结构，可满足最大程度满足用户对不同 的扬程的需求;采用折边出口边叶片使叶片在叶轮出口处错开，设计错开的叶片有不同的 进出口安放角和包角且在叶轮进出口处有不同的叶片宽度，根据折边叶片的实际要求合理 设计出叶轮的进口当量直径、叶轮进口直径、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶片出口安放 角、叶片包角、切割后的实际外径、叶轮出口处叶片厚度，使双吸栗在偏工况下运行时，原本 的一个流道变为两个，使不同流动状态的流体分别在不同的流道中流动。可有效减轻叶片 负荷，使双吸栗在运行过程中叶轮内部靠近前盖板的地方几乎不出现漩涡，叶轮出口和蜗 壳内部的压力梯度相较于切割前压力分布变得均匀，动静干涉程度低；
[0004] 1、叶轮进口当量直径Do由下式确定： (4.5/7 !，+〇.14(￡,r//)'，5/7 1 <100)
[0005] ￡>〇 = ] 03ii C133 (5.1/; ' +0.14(^//)""；7 ')<// >l〇〇)
[0006] 式中：
[0007] Do-叶轮进口当量直径，m;
[0008] Q-流量，m3/s;
[0009] H-扬程，m;
[0010] n一转速，rev/min;
[0011] 2、叶轮出口直径D2由下式确定： 丨48,9"_/严_5 +0.28，？ 广（// S100) r 〇〇121 i 2 [47.9// t>><x'-Q (M1,,'7/!I+0.13/7 >100)
[0013] 式中：
[0014] D2-叶轮出口直径，m;
[0015] n一转速，rev/min;
[0016] q-流量，m3/s;
[0017] H-扬程，m;
[0018] g-重力加速度，m2/s;
[0019] 3、叶片出口安放角大小由下式确定：
[0020] (a)叶轮折边上叶片出口安放角021由以下公式确定：
[0022] (b)叶轮折边下叶片出口安放角由以下公式确定：
[0024]式中：
[0025] ftn-上叶片出口安放角，％
[0026] -下叶片出口安放角，％
[0027] D2-叶轮出口直径，m;
[0028] b21-上叶轮出口宽度，m;
[0029] b22-下叶轮出口宽度，m;
[0030] Q-流量，m3/s;
[0031] Z-叶片数，枚；
[0032] 4、叶片出口宽度匕大小由下式确定：
[0033] (a)叶轮折边上叶片出口宽度b21由以下公式确定：
[0034] b2i = 0 ? 056D〇+0 ? 058n-0.333Q0.333
[0035] (b)叶轮折边下叶片出口宽度b22由以下公式确定：
[0036] b22 = 0 ? 044D〇+0 ? 042n-0.333Q0.333
[0037] 式中：
[0038] b21-上叶片出口宽度，m;
[0039] b22-下叶片出口宽度，m;
[0040] Do-叶轮进口当量直径，m;
[0041] n一转速，rev/min;
[0042] Q-流量，m3/s;
[0043] 5、叶片包角P大小由下式确定：
[0044] (a)叶轮折边上叶片包角牝由以下公式确定：
[0046] (b)叶轮折边下叶片包角牝由以下公式确定：
[0048] 式中：
[0049] 奶一上叶片包角，％
[0050] f2-下叶片包角，％
[0051 ] Do-叶轮进口当量直径，m;
[0052] D2-叶轮出口直径，m;
[0053] 6、叶轮叶片的出口处厚度S2*以下公式确定
[0054] (a)叶轮折边上叶片出口处厚度S21由以下公式确定：
[0055] S21 = 0 ? 7 (1+Z-〇.02) (b21+b22)
[0056] (b)叶轮折边下叶片出口处厚度S22由以下公式确定：
[0057] S22 = 0 ? 25 (1+Z-〇.07) (b21+b22)
[0058] 式中：
[0059] S21-叶轮折边上叶片出口处厚度，m;
[0060] S22一叶轮折边下叶片出口处厚度，m;
[0061] Z-叶片数，枚；
[0062] b21-上叶轮出口宽度，m;
[0063] b22-下叶轮出口宽度，m;
[0064] 7、叶轮叶片出口处切割后的实际外径D ' 2由以下公式确定：
[0065] D，2 = D2-b22tan9
[0066] 式中：
[0067] D ' 2-叶轮叶片出口处切割后的实际外径，m;
[0068] D2-叶轮出口直径，m;
[0069] b22-下叶轮出口宽度，m;
[0070] 0-叶轮叶片出口处切割角度，0°~15° ;
[0071] 本发明的有益效果是：
[0072]通过折边叶轮出口处的叶片合理设计双吸栗的最佳结构参数，提高了双吸栗的性 能及运行过程中的稳定性。
【附图说明】
[0073]图1是本发明实施例的平面投影图。
[0074]图2是本发明实施例的轴面图。
[0075]图3是本发明实施叶轮叶片示意图。
[0076] 附图标记说明：
[0077] 图1:021-上叶片出口安装角，022-下叶片出口安装角，的一上叶片包角肩一下叶 片包角。
[0078] 图2 : Do-叶轮进口当量直径，D2-叶轮出口直径，D' 2-叶轮叶片出口处切割后的 实际外径，b21-上叶片出口宽度，b22-下叶片出口宽度，0-叶轮叶片出口处切割角度， S21-叶轮折边上叶片出口处厚度，S22-叶轮折边下叶片出口处厚度。
[0079] 图3:1-叶轮上叶片，2-叶轮下叶片。
【具体实施方式】
[0080] 设计要求：设计工况流量为0.09676位方米/秒，设计工况扬程为60米，转速为 2900转/秒，g取10米/平方米，叶片数取4枚。
[0081 ] 根据以上数据可求出叶轮结构参数的数值:D〇= 16Omm;D2 = 38Omm;02i = 21° ;022 = 23° ；^i=l〇〇°：f/?2=l〇5〇;b2i = 11mm;b22 = 8mm;S21 = 7mm;S22 = 6mm〇
[0082] 在设计过程中，其它系数的选择需要根据具体实际情况进行系数选取，如叶轮的 蜗壳参数需要根据栗的实际运行来选择等。
[0083] 以上，为本发明参照实施例所做出的具体说明，但是本发明并不限于上述实施例， 也包含本发明构思范围内的其它实施例或变形例。
【主权项】
1. 一种双吸栗叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法，其特征在于:在设计双吸栗 叶轮叶片时，叶轮叶片出口端采用分层折边结构;其中叶轮进口当量直径Do由下式确定：式中： Do-叶轮进口当量直径，m; Q一流量，m3/s; Η-扬程，m; η-车专速，rev/min; g-重力加速度，m2/s。2. 如权利要求1所述一种双吸栗叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法，其特征在 于:叶轮出口 口直径D2由下式公式确定：D2-叶轮出口直径，m; η-车专速，rev/min; Q一流量，m3/s; Η-扬程，m〇3. 如权利要求1所述一种双吸栗叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法，其特征在 于:叶轮叶片出口安放角β2由以下公式确定： (a) 叶轮折边上叶片出口安放角β2?由以下公式确定：(b) 叶轮折边下叶片出口安放角β22由以下公式确定： 式中：^21一上叶片出口安放角，° ; S>22一下叶片出口安放角，° ; D2-叶轮出口直径，m; b21-上叶片出口宽度，m; b22-下叶片出口宽度，m; Q一流量，m3/s; Z-叶片数，枚。4. 如权利要求1所述一种双吸栗叶轮出口端折边叶片V型切割方法结构设计方法，其特 征在于:叶轮叶片出口宽度匕由以下公式确定： (a) 叶轮折边上叶片出口宽度b2i由以下公式确定： b2i = 0.056D〇+0.058n_0-333Q°·333 (b) 叶轮折边下叶片出口宽度b22由以下公式确定： b2i = 0.044D〇+0.042n_0-333Q°·333 式中： b21-上叶片出口宽度，m; b22-下叶片出口宽度，m; Do-叶轮进口当量直径，m; η-车专速，rev/min; Q一流量，m3/s。5. 如权利要求1所述一种双吸栗叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法，其特征在 于:叶轮叶片包角φ由以下公式确定： (a) 叶轮折边上叶片包角:Φι由以下公式确定：(b) 叶轮折边下叶片包角Ψ2由以下公式确定： 式中：灼一上叶片包角，° ; 轉一下叶片包角，°; Do-叶轮进口当量直径，m; D2-叶轮出口直径，m。6. 如权利要求1所述一种双吸栗叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法，其特征在 于:叶轮叶片的出口处真实厚度S2由以下公式确定： (a) 叶轮折边上叶片出口处真实厚度S21由以下公式确定： 521 = 0.7(l+Z-Q'Q2)(b21+b22) (b) 叶轮折边下叶片出口处真实厚度S22由以下公式确定： 522 = 0.25(l+Z-0'07)(b2i+b22) 式中： 521- 叶轮折边上叶片出口处厚度，m; 522- 叶轮折边下叶片出口处厚度，m; z一叶片数，枚； b21-上叶轮出口宽度，m; b22一下叶轮出口宽度，m。7.如权利要求1所述一种双吸栗叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法，其特征在 于:叶轮叶片出口处切割后的实际外径D'2由以下公式确定： D'2 = D2-b22tan0 式中： D ' 2-叶轮叶片出口处切割后的实际外径，m; D2-叶轮出口直径，m; b22一下叶轮出口宽度，m; Θ-叶轮叶片出口处切割角度，范围〇°~15°。
【文档编号】F04D29/24GK105930610SQ201610300966
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年5月9日
【发明人】王秀礼, 钟华舟, 朱荣生, 付强, 蔡峥, 王学吉, 钟伟源
【申请人】江苏大学