专利名称：一种离心泵叶轮设计的改进方法
技术领域：
本发明涉及离心泵领域，特别涉及的是一种可以有效的提高离心泵工作效率的离 心泵叶轮设计的改进方法。
背景技术：
能源对于任何国家来说，都是发展国民经济、改善人类生活水平的重要物质基础。 随着我国经济的高速发展和全球能源的日益减少，节约能源已成为人们关注的焦点。泵类 产品属于流体机械的一种，国内的需求量非常大，每年发电量的20%——25%都消耗在泵 类产品上。而离心泵作为一种根据离心原理来进行工作的水泵，在工作时通过高速旋转 的叶轮叶片带动水转动，将水甩出，从而达到输送的目的，在使用时，其需求量占泵类产品 50%左右，成为我国经济建设中必不可少的机械设备之一，因此针对离心泵开展的节能工 作是非常重要和刻不容缓的。传统的离心泵其基本构造主要由六部分组成的，分别包括叶轮，泵体，泵轴，轴 承，密封环，填料函。其中，叶轮作为离心泵的核心部分，在离心泵的工作时，它通过极高的 转速来输出较大的功率，且在叶轮工作时，安装在叶轮上的叶片又起到主要作用。为此，叶 轮在装配前要通过静平衡实验，而叶轮上的内外表面则要求光滑，以减少水流的摩擦损失。而现在国内离心泵的生产企业，在离心泵叶轮的设计时，往往使用较为传统的生 产技术，即以一元流动理论为基础，分别采用相似换算法或者速度系法进行设计。其中，一 元流动理论主要将流道内流体的复杂的流速分布和状态参数分布，取其平均值来建立数学 模型，以简化计算及利于设计。虽然这种理论描述不可压缩流体(如水)还有比较好的准 确度，但由于在设计时相似换算法与速度系法不能很好的有机结合起来，以至于往往不能 设计出性能较为优异的高效离心泵。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种离心泵叶轮设计的改进方法，以解决现 有离心泵叶轮在设计时不能很好的将相似换算法与速度系法有机结合在一起的问题。为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现—种离心泵叶轮设计的改进方法，所述离心泵叶轮设计的改进方法是通过以下方 法来实现的(1)整理总结若干效率超过国家标准的单级单吸离心泵的叶轮水力设计，并将它 们对应的叶片型线绘制在一幅方格网图中，制成一幅方格网叶片型线分布参考图；(2)对绘制的方格网叶片型线分布参考图进行分析，选择一组相应比转速ns最高 效的水力模型的叶片型线，从而通过参考该相应比转速ns最高效的水力模型的叶片型线， 得到所要设计的叶轮叶片出口角β2及叶片数Z ；(3)根据所提供的叶轮参数，使用速度系数法进行计算，来确定叶轮必要的水利设 计参数；
(4)根据得到的叶轮必要的水利设计参数，画出叶轮轴面投影图，并在叶轮轴面投 影图中依次画出分轴面流线及沿轴面流线分点；(5)在参考方格网叶片型线分布参考图中所绘制的相应比转速ns最高效的水力 模型的叶片型线的基础上，按照传统方法在叶轮轴面投影图中计算得到分轴面流线，然后 根据得到的分轴面流线在方格网中绘制出一幅方格网叶片型线图；(6)根据绘制的方格网叶片型线图，在绘制的叶轮轴面投影图中作轴面截线，并在 叶轮轴面投影图中按轴面截线为叶片进行适当的加厚；(7)根据轴面截线已加厚的叶轮轴面投影图制作出离心泵叶轮木模图，并进行叶 片绘线质量的检查。所述速度系数法是指一种根据泵体叶轮的性能参数，并使用现有的泵体运算公式 的基础上，计算得出泵体的比转速ns、进出口直径、汽蚀、计算叶轮直径D、叶片出口宽度1^2 这一系列必要的水利设计参数的计算方法。本发明通过在传统的设计方法的基础上进行简单的改进，从而使得离心泵在设计 简便的基础上，有效的提高其工作效率，达到节能减耗的目的，同时，在设计上，离心泵叶轮 水力的轴面投影图绘制可以根据结构要求作适当的调整，因此在设计上大大突破了相似设 计法的局限性。
下面结合附图和具体实施方式
来详细说明本发明；图1为本发明的方格网叶片型线分布参考图。图2为本发明的轴面投影图。图3为本发明的方格网叶片型线图。图4为本发明的叶轮模具图。
具体实施例方式为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式
，进一步阐述本发明。本发明为一种离心泵叶轮设计的改进方法，主要用于解决现有离心泵在叶轮设计 时，往往是在一元流动理论的基础上，分别采用相似换算法或者速度系法进行设计，这便存 在了由于相似换算法与速度系法在设计时不能有机的结合在一起，以至于出现设计的离心 泵工作效率不高的问题。为此，在传统离心泵叶轮设计的基础上，进行有效的改进，将相似 换算法与速度系法有机的结合起来，从而有效地提高离心泵的工作效率。为此，在本发明中，主要会涉及到这三个概念，包括一元流动理论、相似换算法与 速度系法，其中一元流动理论主要将流道内流体的复杂的流速分布和状态参数分布，取其 平均值来建立数学模型，以简化计算及利于设计；在本发明中，相似换算法是指在总结若干 效率超过国家标准的单级单吸离心泵的叶轮水力设计，并将它们对应的叶片型线绘制成一 幅方格网叶片型线分布参考图，然后在设计时以图中比转速ns最高效的水力模型为基础， 来简化泵体必要的水利设计参数的计算；而速度系法是指在现有泵体必要的水利设计参数 的计算公式的辅助下，根据所提供的泵体性能参数，将这些所涉及到的水利设计参数一一
4计算出来。为此，在使用本发明来进行离心泵叶轮的设计前，需与传统方法相同，要详细了解 该泵体的各项性能参数、使用场合和特殊要求等设计信息。如下侧的表1所示，为使用本发 明来进行离心泵的叶轮设计时具体的一组性能参数、使用场合、特殊要求等。
权利要求
1.一种离心泵叶轮设计的改进方法，其特征在于，所述离心泵叶轮设计的改进方法是 通过以下方法来实现的(1)整理总结若干效率超过国家标准的单级单吸离心泵的叶轮水力设计，并将它们对 应的叶片型线绘制在一幅方格网图中，制成一幅方格网叶片型线分布参考图；(2)对绘制的方格网叶片型线分布参考图进行分析，选择一组相应比转速ns最高效的 水力模型的叶片型线，从而通过参考该相应比转速ns最高效的水力模型的叶片型线，得到 所要设计的叶轮叶片出口角β2及叶片数Z ；(3)根据所提供的叶轮参数，使用速度系数法进行计算，来确定叶轮必要的水利设计参数；(4)根据得到的叶轮必要的水利设计参数，画出叶轮轴面投影图，并在叶轮轴面投影图 中依次画出分轴面流线及沿轴面流线分点；(5)在参考方格网叶片型线分布参考图中所绘制的相应比转速ns最高效的水力模型 的叶片型线的基础上，按照传统方法在叶轮轴面投影图中计算得到分轴面流线，然后根据 得到的分轴面流线在方格网中绘制出一幅方格网叶片型线图；(6)根据绘制的方格网叶片型线图，在绘制的叶轮轴面投影图中作轴面截线，并在叶轮 轴面投影图中按轴面截线为叶片进行适当的加厚；(7)根据轴面截线已加厚的叶轮轴面投影图制作出离心泵叶轮木模图，并进行叶片绘 线质量的检查。
2.根据权利要求1所述的一种离心泵叶轮设计的改进方法，其特征在于，所述速度系 数法是指一种根据泵体叶轮的性能参数，并使用现有的泵体运算公式的基础上，计算得出 泵体的比转速ns、进出口直径、汽蚀、计算叶轮直径D、叶片出口宽度1^2这一系列必要的水 利设计参数的计算方法。
全文摘要
本发明公开了一种离心泵叶轮设计的改进方法，该方法以一元流动理论为基础，将传统的相似换算法与速度系法有机的结合在一起，从而更好的提高设计好的离心泵的工作效率。且由于本发明是在传统设计方法的基础上进行简单的改进，为此离心泵只需根据本发明进行简单的设计，便可以达到节能减耗的目的，同时，在设计时，离心泵叶轮水力的轴面投影图绘制可以根据结构要求作适当的调整，因此在设计上则突破了相似设计法的局限性。
文档编号F04D29/22GK102146932SQ201010107689
公开日2011年8月10日 申请日期2010年2月9日 优先权日2010年2月9日
发明者吴永旭, 钟晓亮 申请人:上海东方泵业(集团)有限公司