CN101709706A - 一种导叶可调式轴流泵 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种导叶可调式轴流泵，它包括泵壳，泵壳内部设有泵轴，泵轴上设有导叶轮毂，导叶轮毂与泵壳之间从上至下依次设有固定叶栅和导叶，导叶轮毂下端设有叶片轮毂，叶片轮毂上设有叶片，导叶一侧通过旋转轴可旋转地设置在导叶轮毂上，导叶靠近泵壳一侧设有导叶底盘，导叶底盘处的泵壳外侧设有调角旋钮，导叶底盘和调角旋钮间通过螺栓可拆卸的连接。本发明结构简单，导叶可调，消除了导叶进口冲角和尾部脱流涡旋，显著降低了导叶段水力损失。

Description

一种导叶可调式轴流泵

技术领域

本发明涉及一种轴流泵，特别是一种导叶可调式轴流泵。

背景技术

轴流泵是应用非常广泛的水力机械装置，在调水、农业水利、城市供水以及军事等领域大量应用。随着轴流泵的应用日趋广泛，减小水力损失，提高轴流泵效率的问题也日益受到重视。为了解决水力损失问题，多采用设计新叶片、对流道进行优化设计等办法，但是周期长、成本高。最普遍使用的方法是在轴流泵叶轮后面安装导叶，研究表明，传统轴流泵导叶一般能够回收10％左右的动能。但是传统的导叶都是按照设计工况设计并以某一固定安放角装在导叶轮毂上，不能随着工况的改变而调节角度，比如中国专利局2007年8月8日公开了一种轴流泵(CN2931863Y)。这种类型的轴流泵的导叶是固定的，无法调节，其当以非设计工况运行时，往往在导叶头部存在冲角，尾部出现脱流涡旋，引起水力损失，导致效率下降。同时，导叶头部冲角和尾部脱流涡旋的存在会导致运行不稳定，振动加剧。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题而提供一种结构简单，导叶可调，消除了导叶进口冲角和尾部脱流涡旋，显著降低了导叶段水力损失的导叶可调式轴流泵。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

它包括泵壳，泵壳内部设有泵轴，泵轴上设有导叶轮毂，导叶轮毂与泵壳之间设有导叶，导叶轮毂下端设有叶片轮毂，叶片轮毂上设有叶片，导叶一侧通过旋转轴可旋转地设置在导叶轮毂上，导叶靠近泵壳一侧设有导叶底盘，导叶底盘处的泵壳外侧设有调角旋钮，导叶底盘和调角旋钮间通过可拆卸螺栓连接。

上述的导叶上方，在导叶轮毂与泵壳之间还设有固定叶栅。

上述的导叶与泵壳之间的配合面为球面。

本发明取得了以下的技术效果：

1、采用可调导叶，消除了非设计工况的导叶头部冲角和尾部脱流涡旋，提高了运行的稳定性，降低了导叶段水力损失，提高了轴流泵扬程和效率，对于小型轴流泵，小流量下的扬程增加0.5米以上，效率提高3％左右，对于大中型轴流泵，改善效果更明显；

2、通过在可调导叶上方增加固定叶栅，进一步回收速度环量引起的动能，提高了效率；

3、通过将导叶与泵壳之间的配合面设为球面，保证了导叶的自由滑动。

附图说明

图1为传统轴流泵结构示意图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为图2在A处的放大图；

图4为可调导叶右视图；

图5为导叶调节规律示意图。

其中：1-泵壳、2-导叶、3-导叶轮毂、4-泵轴、5-叶片、6-叶片轮毂、7-调角旋钮、8-旋转轴、9-固定叶栅、10-导叶底盘。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施例。

实施例1

参见图2-4，一种导叶可调式轴流泵，它包括泵壳1，泵壳内部设有泵轴4，泵轴外部为导叶轮毂3和叶片轮毂6，导叶轮毂及叶片轮毂与泵壳之间从上至下依次设有固定叶栅9、导叶2和叶片5，固定叶栅通过焊接或铆接固定在导叶轮毂和泵壳之间，可以设定2-3片，其为流线型，骨线与泵轴平行，同时起到固定导叶轮毂和回收速度环量动能的双重作用；可调导叶设计与传统轴流泵相同，导叶与泵壳之间的配合面为球面，导叶可沿轴线在导叶轮毂和泵壳上自由滑动。导叶轮毂下端设有叶片轮毂6，导叶一侧通过旋转轴8可旋转地设置在导叶轮毂上，导叶靠近泵壳一侧设有导叶底盘10和定位孔，导叶底盘处位于泵壳外侧设有调角旋钮7，导叶底盘和调角旋钮间通过3根可拆卸螺栓连接。松开螺栓、转动泵壳外的圆盘式调角旋钮可实现导叶的自由转动。

参见图5，可调导叶的调角规律如下：

图中u为圆周速度，v₂出口绝对速度，单位米/秒；ω₂出口相对速度，单位米/秒；α₂出口的绝对流动角，单位度；β为出口相对流动角，单位米/秒。可近似认为叶片出口的水流相对速度ω₂的方向与叶片表面相切，因此取β的值与叶片出口安装角相等，α₃为常规轴流泵导叶进口安放角，单位度；α′₃为本发明可调导叶进口安放角，单位度。

${\mathrm{\α}}_2=\arctan \left(\frac{60Q}{2{\mathrm{\π}}^2(R^2-r^2)\mathrm{Rn}-60Q\cot \mathrm{\β}}\right)---\left(1\right)$

式中，Q为流量，单位立方米/秒；R为叶片出口处泵壳半径，单位米；r为叶片出口处轮毂半径，单位米；n为叶轮转速，单位转/分。可调导叶安放角α₃′的计算式为：

${{\mathrm{\α}}_3}^{\′}=\arctan \left(\frac{\tan {\mathrm{\α}}_2}{{\mathrm{\ψ}}_3}\right)---\left(2\right)$

式中，ψ₃为导叶进口排挤系数 ${\mathrm{\ψ}}_3=1-\frac{{\mathrm{zs}}_{u3}}{D_3\mathrm{\π}};$ z为导叶叶片个数；D₃为计算流面的进口直径，单位米；s_u3为导叶进口圆周方向厚度，单位米。

对于轴流泵运行的任意一个工况，根据式(1)、(2)计算可调导叶的安放角，松开螺栓，旋转泵壳外的调角旋钮调节导叶角度，紧固螺栓使导叶固定。

本发明由于采用上述结构和调节规律，可以保持轴流泵在不同运行工况下，导叶进口冲角为零，尾部脱流涡旋消失，因而大大降低了导叶段的水力损失，提高运行稳定性，同时，固定叶栅进一步回收速度环量动能，从而显著提高轴流泵扬程和效率。

本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明也意图包含这些改动和变形在内。

Claims (3)

1.一种导叶可调式轴流泵，它包括泵壳(1)，泵壳内部设有泵轴(4)，泵轴上设有导叶轮毂(3)，导叶轮毂与泵壳之间设有导叶(2)，导叶轮毂下端设有叶片轮毂(6)，叶片轮毂上设有叶片(5)，其特征在于：导叶一侧通过旋转轴(8)可旋转地设置在导叶轮毂上，导叶靠近泵壳一侧设有导叶底盘(10)，导叶底盘处的泵壳外侧设有调角旋钮(7)，导叶底盘和调角旋钮间通过可拆卸螺栓连接。

2.根据权利要求1所述的导叶可调式轴流泵，其特征在于：导叶上方，在导叶轮毂与泵壳之间还设有固定叶栅(9)。

3.根据权利要求1或2所述的导叶可调式轴流泵，其特征在于：所述的导叶与泵壳之间的配合面为球面。

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