专利名称：离心式渣浆泵圆柱型叶片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种叶片，具体的说是离心式渣浆泵所用的圆柱型叶片。
背景技术：
离心式渣浆泵的叶片是重要的过流部件，它的结构是影响泵性能的关键所在。其中，叶片所对应的包角φ的取值大小，直接影响到叶片的磨损和泵效率的大小。国内外现有渣浆泵的叶片包角一般是参照泵的比转数，靠经验在75°-150°或者在85°-130°之间选取。由于该值的选取范围较大，可操作性差，往往不能取得满意的设计效果。取值过小，叶片能量将不能有效的传递给浆体，影响泵效率。反之，取值过大，则因流道过长，不但叶片的摩擦损失增加，而且还影响到泵的效率。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是，提供一种能有效克服现有技术不足，根据所设计泵的流量和扬程，以及泵送过程中固液两相流动的规律，来确定离心式渣浆泵圆柱型叶片。
本实用新型为解决以上技术问题而采取的技术解决方案是该离心式渣浆泵圆柱型叶片，其工作面型线是一段变角螺旋线，它起始于半径为r1的叶片入口圆，终止于半径为r2的叶片出口圆，叶片的安放角由入口处A点的叶片入口安放角β1，按指定的规律变化为出口处B点的出口安放角β2。其特点是，该叶片从入口处A点到出口处B点所对应包角φ的取值范围根据下式确定3ln(r2\r1)\(2tgβ1+tgβ2)＜φ＜2ln(r2\r1)\(tgβ1+tgβ2)----(1)式中r1-叶片入口半径(mm) r2-叶片出口半径(mm)β1-叶片入口安放角(度)β2-叶片出口安放角(度)φ-叶片包角(弧度)公式中所用的叶片入口安放角β1，叶片出口安放角β2，叶片入口半径r1，叶片出口半径r2，是根据泵的固液流动理论，和泵的流量与扬程通过计算，或者根据泵的固液流动理论、和泵的流量与扬程由经验得到的。上式的取得，是通过以下将要叙述的方法得到的，以下将要叙述的方法的出发点是，渣浆泵的圆柱型叶片的工作面是一条由入口安放角β1逐渐变化成出口安放角β2的变角螺旋线，而曲线上的任一点的安放角β，按照β＝artg(dr\rdθ)的规律变化，其边界条件是，极角θ＝0时，安放角β＝β1，θ＝φ时，安放角β＝β2，同时，所根据的公式排除了不符合固液两相流动规律的部分，保留了符合固液两相流动规律的部分。因此，根据所给出的上述公式计算得到的叶片包角φ，符合固液两相流动损失最小的原则，最大限度的提高泵效率；其次，用公式计算法，替代了经验取值法，选取范围小，可靠性和可操作性强，可有效压缩设计周期。因为，原来靠经验确定包角值的方法，其选取范围过大，而且在该范围中有相当大的部分不符合固液两相流动的规律要求；第三，在计算区间内的任一包角值，均能满足泵内浆体流动的规律要求，而且在计算区间内的包角变化，其泵效率不产生明显变化；第四，适用性强，本方法不仅适用于变角螺旋线法设计的圆柱型叶片，而且完全适用于采用多圆弧法设计的圆柱型叶片。因为，采用多圆弧法设计的圆柱型叶片，其型线与叶片变角螺旋线基本符合。
叶片包角φ取值公式的获得方法。
渣浆泵的圆柱型叶片的工作面是一条由入口安放角β1逐渐变化成出口安放角β2的变角螺旋线(又称叶片型线)，而曲线上的任一点的安放角β可以用下式表示，β＝artg(dr\rdθ)。因此，tgβ＝dr\rdθ------(2)式中β-叶片型线上任一点的安放角，其角度变化范围是0°＜β2＜β＜β1＜90°它定义为叶片型线上任一点处圆的切线与型线在该点的切线之间的夹角。
r-极径，它定义为叶片型线上任一点处的圆半径。
θ-极角，它定义为从叶片入口到叶片型线上任意一点处所对应的圆心角(弧度)。
安放角β不同的变化规律将得到不同的曲线，为使安放角β的变化规律符合固液两相流动规律要求，设安放角β的变化规律如下式tgβ＝aθk+b---------(3)引入两个边界条件，即θ＝0时，β＝β1，θ＝φ(叶片包角)时，β＝β2。
因此有b＝tgβ1a＝(tgβ2-tgβ1)\φkφ-叶片包角，它定义为从叶片入口到叶片出口之间，叶片型线所对应的圆心角(弧度)。
将a、b代入(3)式，得到反映安放角β变化规律的表达式tgβ＝(tgβ2-tgβ1)θk\φk+tgβ1------(4)将(4)式带入(2)式，得到dr\rdθ＝(tgβ2-tgβ1)θk\φk+tgβ1，整理后得到dr\r＝[(tgβ2-tgβ1)θk\φk+tgβ1]dθ--(5)将(5)式两边分别积分，并引入边界条件θ＝0时，r＝r1得到lnr＝θ(tgβ2-tgβ1)(θk\φk)\(k+1)+θtgβ1+lnr1lnr\r1＝θ[(tgβ2-tgβ1)(θk\φk)\(k+1)+tgβ1]令θ[(tgβ2-tgβ1)(θk\φk)\(k+1)+tgβ1]＝y，则，r＝r1ey---------(6)此即为安放角β以(4)式为变化规律的叶片变角螺旋线表达式。换言之，以(6)式为表达式的叶片螺旋线，其安放角β的变化规律符合(4)式的要求。下面对(4)式进行分析。参考
图1所表示的安放角β变化态势图。(4)式中的β1、β2为先期计算值或者根据经验的指定值，因此tgβ1、tgβ2可视为常数。β2、β1角的角度值及θ\φ的比值限定在以下范围内。0°＜β2＜β1＜90°，0≤θ\φ≤1。由式(4)和
图1可知当k＜0时，安放角β的变化不符合0°＜β2＜β1＜90°的设置条件，导致β1＜β2。这与离心式渣浆泵叶片设计的基本原则相抵触。特别是当k＝-1时，将导致叶片变角螺旋线表达式(6)无意义。
当k＝0时，β成等角变化，β＝β2当0＜k＜1时，随着θ的增大，β开始变化较快而后逐渐变慢，呈现出由快到慢的变化态势。而随着k由0→1，这种态势逐渐接近线性变化。
当k＝1时，β呈线性变化，在叶片入口处，β＝β1，随着叶片向出口延伸，β线性减小，在叶片出口处β＝β2。
当1＜k＜2时，β开始偏离线性变化。随着θ角的增大，β呈现出由慢到快的变化态势，快慢变化的区域分布及幅度相对均匀。而随着k由1→2，这种由慢到快的变化态势逐渐得到加强。
当k＞2时，β继续呈现由慢到快的变化态势，但快、慢变化的区域分布及幅度极不协调，较快变化区域的出现严重滞后，以致使当θ接近φ时，其变化幅度过于激烈，这是我们不希望出现的情况。
由以上分析可知，只有当1＜k＜2时，β的变化才最符合泵送过程中固液两相流动规律的要求。在该条件下，叶片入口处，安放角β的变化较慢，以适应入口处浆体相对逆向流动的情况。随着叶片向出口延伸，安放角β的变化逐渐加快，以适应出口处浆体相对顺向流动的情况。
若将(6)式两边分别取对数，即得到lnr\r1＝θ[(tgβ2-tgβ1)(θk\φk)\(k+1)+tgβ1]引入边界条件，θ＝φ时，r＝r2，上式成为lnr2\r1＝φ(tgβ2-tgβ1)\(k+1)+φtgβ1因此有k＝φ(tgβ2-tgβ1)\[lnr2\r1-φtgβ1]-1 -----(7)由(7)式可知k是由β1、β2、r1、r2和φ共同决定的，而β1、β2、r1、r2都已先期计算或者指定完毕。因此，在式(7)中，k是φ的函数。对于一个确定的φ值，必然有一个k值与其对应。反之，对于一个k值，必然有一个φ值与其对应。
对应于0＜k＜1时，可有3ln(r2\r1)\(2tgβ1+tgβ2)＜φ＜2ln(r2\r1)\(tgβ1+tgβ2) --(1)这就是本专利确定包角φ的计算公式(1)。
该公式充分体现了比转数对包角的影响。因为，一般来讲，不同的比转数对应着不同的r2\r1。另外，式中两边的分子项还在一定程度上确定了包角区间的位置。
图面说明
图1-本实用新型所述叶片的安放角β变化态势示意图图2-本实用新型所述叶片包角取值公式中各种参数的图解示意图图3-本实用新型所述叶片的流道平面投影结构图图4-图3的侧视图具体实施方式
以下结合附图，给出本实用新型的实施例，用来进一步说明技术解决方案。
实施例1，参考
图1到图4。叶片入口安放角β1，叶片入口半径r1，叶片出口安放角β2，叶片出口半径r2，变角螺旋线(又称叶片型线)1，叶片进口圆2，叶片出口圆3，变角螺旋线1的起始点A、终止点B，变角螺旋线1上任一点的安放角β，变角螺旋线1上任一点的极角θ，叶片包角φ，极径r，极角θ等参数的图解示意图如图2所示。欲设计一个250LZ-680型泵叶轮，它的流量Q＝900m3\h、扬程H＝37m。根据已知公式计算，叶片入口安放角β1＝38°，叶片入口半径r1＝125mm，叶片出口安放角β2＝18°，叶片出口半径r2＝340mm。将以上数据带入所给出的计算公式(1)，得到的叶片包角φ角度范围是90.2°-103.7°(此角度范围是由弧度乘以57.3度得到的)。由此看出，叶片包角φ的取值范围明显得到压缩。在实际设计中，取叶片包角φ＝102°，该叶轮泵的实际效率η＝75.8％，超过国家标准规定的A级产品0.8个百分点。在其它参数相同的情况下，比原设计的叶片包角φ＝110.5°渣将泵的泵效率提高了3个百分点。该实施例叶片的结构参考图3和图4，由图3看出，在该实施例中，叶片为四个，沿圆周均匀排列。
同理，根据本实用新型给出的技术解决方案，还可以给出因叶片入口安放角β1，叶片入口半径r1，叶片出口安放角β2，叶片出口半径r2不同，并符合固液两相流动规律，及所设定泵的流量和扬程的叶片。
权利要求1.一种离心式渣浆泵圆柱型叶片，其工作面型线是一段变角螺旋线，它起始于半径为r1的叶片入口圆，终止于半径为r2的叶片出口圆，叶片的安放角由入口处A点的叶片入口安放角β1，按指定的规律变化为出口处B点的出口安放角β2，其特征是，该叶片从入口处A点到出口处B点所对应包角φ的取值范围根据下式确定3 ln(r2\r1)\(2tgβ1+tgβ2)＜φ＜2ln(r2\r1)\(tgβ1+tgβ2)式中r1-叶片入口半径(mm)r2-叶片出口半径(mm)β1-叶片入口安放角(度) β2-叶片出口安放角(度)φ-叶片包角(弧度)
专利摘要本实用新型公开了一种叶片，具体的说是离心式渣浆泵所用的圆柱型叶片。它的结构是，其工作面型线是一段变角螺旋线，它起始于半径为r
文档编号F04D7/00GK2635958SQ03270878
公开日2004年8月25日 申请日期2003年8月29日 优先权日2003年8月29日
发明者陈九泰, 李建军, 孙厚江 申请人:烟台海港机械厂