第二连杆8安装在操作架9上。所述前段拐臂5和后段拐臂6的长度不同。分段叶片1分 的前后两段之间采用柱形铰状接触，第一同心枢轴3和第二同心枢轴4分别调整所述分段叶 片1中前段叶片的进水边折转角和后段叶片的安放角。第一同心枢轴3和第二同心枢轴4之 间采用机械密封部件10进行密封。
[0039] 操作架9的上下运动，带动不同长度的前段拐臂5和后段拐臂6作不同转角的旋转 运动，从而实现叶片前、后两段作不同角度的调整。当叶片安放角在一8°~+8°范围内调节 时，叶片进水边的折转角可在A Φ = -4°~+4°范围内改变，叶片进水边折转角调整示意图如 图3所示，前段拐臂5和后段拐臂6的运动轨迹示意如图4所示。
[0040] 当操作架上下运动时，由于拐臂长度不同和旋转半径不同，前后两段叶片的回旋 角就不相等。在最优工况时，保持叶片与整体叶片一样，进水边不折转，即折转角A Φ = 0，以 此为基础当叶片安放角减小时，叶片进水边折转-A Φ角，而当安放角增加时，叶片进水边折 转+ΛΦ角。这样能够适应不同工况下水流进口冲角和出口水流角的要求，使该栗在较大的 运行范围内保持高效和具有良好的空化特性。
[0041] 对于不同比转速的轴流栗，叶片由于采用的翼型型式不同，因此为实现进水边折 转角在最佳范围内的拐臂长度也不相同，本发明提出了基于流体力学理论和CH)分析及试 验结果的拐臂长度确定方法:首先在模型测试数据的基础上确定整体叶片旋转中心，即枢 轴的安放位置，尽可能地保证正、负角度调节时水力矩的基本接近、以减小操作系统的容 量，得到叶片后段拐臂6的长度L hb为：
[0044]其中调节力矩Mp系由调节装置决定;k为安全系数，一般取1.1~1.4;Mt为水力矩； Ao为除水力矩以外的综合力矩山为当量力臂;Rp为拐臂的转动半径；Φ为叶片安放角的调 节范围，α是拐臂与连杆之间的夹角，一般取1°。
[0045] 所述前段拐臂5的长度Lqb为：
[0046] Lqb = f(Cy, A0,lmax)Lhb
[0047] 其中f(Cy，A0，lmax)是与所选择翼型的升力系数、进口头部冲角大小、翼型最大弦 长有关的分析回归系数，具体表达式为：
[0049]其中，Di为水栗叶轮直径(mm) ;ns水栗比转速;t为叶片的截距(mm); Imax叶片最大弦 长(mm) ;Cy和△ Θ为翼型的升力系数和头部冲角，与所选择的翼型有关。
[0050] 对比转速ns = 700~1400之间的轴流栗叶片，当选择NACA44系列翼型时，头部冲角 Δ Θ = 2°左右时升力系数Cy = 1 · 2~1 · 3，水栗叶轮直径D1 = 3000mm时，lmax/t = 0 · 60~0 · 65， 则f (Cy，Δ Θ，Imax)的取值范围在1.25~1.68之间，不同比转速轴流栗叶片有其对应值，翼型 选择变化时，系数也有改变。
[0051] 本发明能明显地改善水栗中的流态，减小了水力损失、改进了空化性能。根据模型 栗在高精度试验台上测试的对比结果，比转速ns = 700的轴流栗叶轮，与拐臂长度相同的进 水边可折转的分段式叶片相比，在进水边折转角A Φ =-4°~+4°的范围内变化时，最优效率 可以提尚5%，运彳丁范围内加权平均效率提尚2%以上，空化特性可提尚16%左右，扩大了尚 效率区范围，提高了水栗效率，改进了水栗的空化特性。本发明适用于低扬程立式全调节轴 流式水栗，也可以适用于各种型式的全调节贯流式水栗。
[0052] 以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能 因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说， 在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范 围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1. 一种叶片进水边可折转的轴流式水累，其特征在于，包括分段叶片（I)、轮穀(2)、第 一同屯、枢轴(3)、第二同屯、枢轴(4)、前段拐臂(5)、后段拐臂(6)、第一连杆(7)、第二连杆(8) 和操作架(9)，所述的分段叶片（1)通过同屯、枢轴(3)和同屯、枢轴(4)安装在轮穀(2)上，第一 同屯、枢轴(3)与前段拐臂(5)连接，第二同屯、枢轴(4)与后段拐臂(6)连接，前段拐臂(5)和后 段拐臂(6)分别经过长度相同的第一连杆(7)和第二连杆(8)安装在操作架(9)上。所述前段 拐臂5和后段拐臂6的长度不同，其中： 所述后段拐臂(6)的长度Lhb为：其中调节力矩Mp系由调节装置决定;k为安全系数，取值范围为1.1~为水力矩； Ao为除水力矩W外的综合力矩;Al为当量力臂;Rp为拐臂的转动半径；d)为叶片安放角的调 节范围，a是拐臂与连杆之间的夹角，取值为1°。 所述前段拐臂巧)的长度Lqb为： Lgb= f[C、'刻''祖)L,'b 其中f(Cy，A 0，lmax)是与所选择翼型的升力系数、进口头部冲角、翼型最大弦长有关的 分析回归系数，具体表达式为：其中，Dl为水累叶轮直径，单位为毫米;n冰累比转速;t为叶片的截距，单位为毫米;Imax 为叶片最大弦长，单位为毫米;Cy和A 0为翼型的升力系数和头部冲角大小。2. 根据权利要求1所述的一种叶片进水边可折转的轴流式水累，其特征在于，所述分段 叶片（1)的前后两段之间采用柱形较状接触。3. 根据权利要求1所述的一种叶片进水边可折转的轴流式水累，其特征在于，所述第一 同屯、枢轴(3)和第二同屯、枢轴(4)分别调整所述分段叶片（1)中前段叶片的进水边折转角和 后段叶片的安放角。4. 根据权利要求1所述的一种叶片进水边可折转的轴流式水累，其特征在于，所述的第 一同屯、枢轴(3)和第二同屯、枢轴(4)之间采用机械密封部件（10)进行密封。5. 根据权利要求3所述的一种叶片进水边可折转的轴流式水累，其特征在于，所述安放 角在一8°~+8°范围内调节，对应的进水边折转角在A (6 = -4°~+4°范围内调节。
【专利摘要】本发明提供了一种叶片进水边可折转的轴流式水泵，包括叶片在转轴处分为可绕轴线转动的前后两段，两段的同心枢轴，长度不同的拐臂及长度相同的连杆和操作架。所述的前后分段叶片采用柱面结合、通过枢轴安装在轮毂上，枢轴经拐臂通过连杆联接到操作架上。操作架上下运动时，由于拐臂长度的不等，旋转半径不同，在改变整个叶片安放角的同时，可以实现前段叶片即进水边的折转，从而能对前后两段叶片型线进行一定范围内的不同角度调整。该水泵可以使叶片的进、出口安放角与水流的折向角相适应，能够减小水力损失，提高泵的效率，改善泵的空化性能。
【IPC分类】F04D29/18, F04D15/00
【公开号】CN105508286
【申请号】CN201510927014
【发明人】张仁田, 朱红耕, 姚林碧
【申请人】江苏省水利勘测设计研究院有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月14日