专利名称：联合抗汽蚀节能装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种进速VA的流体作用在被动叶轮上，使主轮的抗汽蚀性能和推力增加的联合装置。
通常的做法是1、在离心轮前面设置一个诱导轮，用来提高泵的汽蚀性能，其机理就是把诱导轮看成是一个辅助的增压泵，它能够在一定的汽蚀程度下工作，并能流过泵所需要的流量，同时给流体增加足够的压头，使离心轮工作时不发生汽蚀。那么整个泵的汽蚀性能就可以由诱导轮的汽蚀性能来决定(参看《水泵技术》80.2.P3页)。
2、超汽蚀泵本质上是一台通常的离心泵，但在其主轴的延伸部分上加装一个超汽蚀级。这个超汽蚀级为泵提供了低的汽蚀裕量能力，并产生足够的压头(扬程)以防在离心叶轮内产生汽蚀；而离心叶轮则提供了大部分的扬程增量。产生在超汽蚀叶片上的空穴在它破灭之前扩及到下游约达一到两个叶片弦长；在液体进入离心轮之前，空穴已很好破灭。由于叶片角度的关系，此两个叶轮之间的轴向距离很短。但是，超汽蚀泵在本质上是一种低扬程叶轮，所以如果需要较高的扬程时，就必须附加一级离心泵(参看《水泵技术》76.1.P67页)。
3、同方向预旋可使轴流泵的扬程增加，效率提高。如
图1所示。(参看《水泵技术》82.3.P5页)。
实用新型目的钟进直出轴流式水泵虽能明显增加效率和扬程，但涡壳引水室体积庞大，压力损失大，难于随意安装；诱导轮虽然其抗汽蚀性能好，但受主动轮限制抗汽蚀性能不能进一步发挥和提高；超汽蚀轮也是受主动轮限制抗汽蚀性能不能进一步提高。为了克服上述虽能给予叶轮进口一个预旋，但本身性能不能进一步发挥的矛盾，特提供本被动叶轮与泵、通气机、水轮机、螺旋桨联合抗汽蚀节能装置，它能增加效率、扬程和抗汽蚀性能。
发明的内容1、附图的简要说明1)如
图1钟进直出的试验图。其中，(1)钟进直出；(2)肘进直出。
2)如图2被动叶轮与水泵联合抗汽蚀节能装置图。其中，(1)被动叶轮；(2)管子；(3)泵；(4)被动叶轮的轴毂；(5)翼型支撑。
3)如图3被动叶轮与泵联合装置匹配特性图。其中，(1)被动叶轮；(2)管子；(3)泵。
2、发明的详细内容(1)基本原理参见图2。
被动叶轮(1)置於泵的转轮(3)的前面，被动叶轮(1)的轴通过轴承与轴毂(4)联结在一起，轴毂(4)通过支撑件(5)好与一定几何形状的管子(2)内壁固结在一起，组成被动叶轮(1)与泵(3)置於管子(2)中的联合抗汽蚀节能装置。
被动叶轮(1)的叶背与泵的转轮(3)的叶背同向而置。被动叶轮(1)的βi、αA、αT等一定时，在泵(3)的进速VA作用下，按照 (VA)/(2πrn) ＝tgβi. (1-aT)/(1+aA) 以转速n1作旋转运动。由uA1＝2αA1VA可求得被动叶轮(1)的轴向诱导速度uA1。转轮(3)在主机作用下以转速n2旋转，由uA2＝2αA2VA可求得主动轮(3)的轴向诱导速度uA2。因此，联合节能装置中泵的转轮(3)的轴向诱导速度为uA＝uA1＋uA2。故泵(3)的总扬程为
H＝ (P)/(γ) ＝ (A1)/(g) (VA＋ (uA1)/2 )uA＝ (A1)/(g) (VA＋VA＋ (uA1)/2 )(uA1＋uA2)泵(3)的效率改变为η=ρ2A12(VA+uA12)2(uA1+uA2)102N]]>在主机以转速n2使转轮(3)旋转时，水流以VA进入管道(2)。而被动叶轮(1)在水流进速VA作用下，由 (VA)/(2πrn) ＝Const知其以转速n1旋转。由于被动叶轮(1)的与众不同之处在于可在主动轮(3)前面任意管道(2)横截面内安装，因此本叶轮(1)的直径可任意变化。现假设被动叶轮(1)的半径r1为主动轮(3)的半径r2的二倍，即r1＝2r2。由流量守恒定律知Q1＝Q2＝Const或πr12VA1＝πr22VA2以r1＝2r2代入得4r22VA1＝r22VA2故知VA1＝ 1/4 VA2，并代入(VA)/(2πrn) ＝tgβi(1-aT)/(1+aA) ＝Const得VA12πr1n1=14VA22π(2r2)n1=Const]]>故得
n1＝ (n2)/8由U1＝r1ω1＝2πr1n1＝2π(2r2)( (n2)/8 )＝ 1/4 (2πr2n2)＝ (U2)/4 知，被动叶轮(1)的叶梢线速度U1明显降低，被动叶轮(1)的转速n1还可增加。
由进口流量系数φ1t＝240Q／π2nD31t(1－v2)知，在Q流量不变时，轮毂直径比在D1直径增加时v＝d1／D1减小，而D1、n1增加，故φ1t减小。
代入汽蚀数K＝2φ21t／(1－2φ21t)知，K1值减小。
将K1、n1、D1、v1代入汽蚀比转数Ss＝C1［Q／nD31t] 1/2 ／｛C2(1＋K)［Q／nD31t(1－v2)］2＋K｝ 3/4知，Ss值增大，故被动叶轮(1)的抗汽蚀性能明显增加。
同理，泵的转轮(3)在被动叶轮(1)的预旋作用下，转速由n2增为n2＋n1′，其余参数均不变，故Ss值增大，泵的转轮(3)即主动轮抗汽蚀性能增加。随着被动叶轮(1)转速n1的增加n2随之增加。
这就是本联合抗汽蚀节能装置的基本原理。
2)实施步骤的计算(1)被动轮(1)叶片的阻力系数ζ1可查单个翼形公式资料确定，在水流以进速VA流过叶轮(1)时。
(2)(i)被动轮(1)的旋成体轴毂(4)的阻力系数ζ4可由实用流体阻力手册求得。
(ii)固定叶轮(1)旋成体轴毂(4)和管道(2)壁的翼型支撑件(5)的阻力系数ζ5可由实用流体阻力手册求得。
(3)在 (P)/(D) 、 (AE)/(AD) 、Z一定，在X＝0.75处δ、φ、α0、α0′已知，则用下表计算αA、αT［1］α0［11］CL′＝(αg／10.4)KCL［2］βi0＝φ0－α0［12］tgβi［3］b ［13］tg2βi［4］2π ［14］λi＝Xtgβi［5］r ［15］K＝f(X，λi)［6］s＝zb／2πr ［16］(1＋tg2βi) 1/2［7］Kα0＝f(s，βi) ［17］ (aT)/(1-aT) ＝ (s)/4 . (CL′)/(K) (1＋tg2βi) 1/2［8］△αg＝Kα0α0′ ［18］αT［9］αg＝α＋α0－△αg［19］ (aA)/(1+aA) ＝ (［17］)/(tg2βi)［10］KCL＝f(s，βi) ［20］αA由αA＝ (uA)/(2VA) 得不同α0下的诱导速度uA1uA1＝2αA1VA由P＝ρ(VA＋ (uA)/2 )uA得不同α0下的推力(压力)P1P1＝ρ(VA＋ (uA1)/2 )uA1由Q＝VAA1得Q＝πr12VA由此画出叶轮(1)的P——Q特性曲线图。
(4)水流流经管道(2)时，其阻力系数ζ2ζ2＝f (L)/(D) ＋∑ζ式中
f——摩擦系数，可用f＝0.020＋ 0.0005/(D) 求得；或查手册求得；L——管路长度；D——管内径；∑ζ——局部阻力系数可查手册得；(5)总损失水头P=γH=γhf=[fLD+Σζ+ζ4+Σζ5+Σζ1]2g·16γQ2(πD2)2]]>由此画出管道(2)特性曲线P——Q图。
(6)泵(3)的特性曲线P——Q图已知。
(7)如图3所示，把绘在同样的坐标中和绘为同样比例尺的管道(2)特性曲线和被动叶轮(1)特性曲线移合到，转数固定下绘在P——Q座标中的泵的P——Q特性线上去，并将被动叶轮(1)和泵(3)的P——Q特性线相迭加，迭加后的P——Q特性线与管道(2)的特性线相交，其交点(工作点)就确定出该泵和叶轮在该管道中的压力P和流量Q。
(8)泵的有效功率N3＝ ((P1+P3))/102(9)泵的效率η＝(P1＋P3)Q／102N余联合节能装置计算同理。因为均按照 (VA)/(2πrn) ＝Const。
本发明的进一步展宽
显然，按照上面叙述的内容可能作出许多改进和变异。因此可以充分理解而推断的是，在我们权利要求书范围之内，本发明可以用不同于明确叙述的方式加以实施。例如，可以用导管螺旋桨相似的导管叶轮与泵、通气机、水轮机、螺旋桨用一定几何形状的管子将他们联结在一起，也可应用多级被动叶轮加压。两轮反转以消旋。
权利要求1.一种联合抗汽蚀节能装置，该装置有一个转轮(3)，被动叶轮(1)，好用一定几何形状的管子(2)将他们置於其中，其特征在于被动叶轮(1)置於转轮(3)的前面，被动叶轮(1)的轴通过轴承与轴毂(4)联结在一起，轴毂(4)通过支撑件(5)好与一定几何形状的管子(2)内壁固结在一起，被动叶轮(1)在流体作用下作自由旋转。
2.如权利要求(1)所述的装置，其特征在于被动叶轮(1)的叶背和转轮(3)的叶背同向而置。
专利摘要为克服诱导轮、超汽蚀轮虽能增加泵的抗汽蚀性能和扬程，但受泵的限制性能不能进一步提高，故提供本被动叶轮与泵、通气机、水轮机、螺旋桨联合抗汽蚀节能装置。由于被动叶轮直径可按需要增大，故抗汽蚀性能和扬程均按需要增加，由此达到提高抗汽蚀性能，增加扬程，增加效率，节约能耗之目的。
文档编号F04D29/66GK2086816SQ8821754
公开日1991年10月16日 申请日期1988年9月26日 优先权日1988年9月26日
发明者徐仁忠 申请人:徐仁忠