CN103291653A - 一种低比转数叶轮及其叶片设计方法 - Google Patents

一种低比转数叶轮及其叶片设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低比转数叶轮及其叶片设计方法,前后盖板均为圆盘结构,叶片形式采用圆柱和扭曲相结合方法进行设计,即工作面(4)或者背面(5)其中一面采用后弯式圆柱叶片形式,另一面采用后弯式扭曲叶片形式,符合流体运动规律,减小水力损失,提高低比转数离心泵的效率;靠近前盖板的进口边叶片厚度2-3mm,而靠近后盖板的进口边叶片厚度5-7mm,有利于提高砂型铸造拔模精度,同时可堵塞部分进口流道,从而减小了叶片进口排挤系数,有利于提高低比转数离心泵的无过载特性。本发明可应用于高效无过载低比转速叶轮设计领域。

Description

一种低比转数叶轮及其叶片设计方法
技术领域
[0001] 本发明属于离心泵领域,具体涉及一种高效、无过载的低比转数离心泵叶轮相关技术。
背景技术
[0002] 低比转数离心泵因其流量小、扬程高的性能特性,广泛应用于国民经济的农业排灌、城市供水、矿山、石油和石化等各个领域。低比转数离心泵一般指比转数为30〜80的离心泵,其叶轮外径大,叶片出口宽度小,所以流道长而窄,通常采用易于拔模的圆柱叶片形式;圆盘摩擦损失及水力损失较大,泵的效率低,是工业领域耗能的设备之一。而且泵在系统中的运行稳定性不高,在大流量区运行易产生过载现象,缩短泵的使用寿命。
[0003]目前,低比数泵叶轮通常采用圆柱叶片形式,便于铸造加工,然而泵的水力效率偏低,易发生过载现象;若采用扭曲叶片形式,泵的效率较高,但不利于铸造加工。关于提高低比数离心泵的效率、无过载性能以及铸造加工工艺,还没有针对叶轮叶片结构的设计方法。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种低比转数叶轮及其叶片设计方法,以提高低比转速离心泵水力效率、满足无过载特性,同时便于铸造加工。
[0005] 为了解决以上技术问题,本发明采用的技术方案如下:
[0006] 一种低比转数叶轮,叶轮采用闭式结构,包括前盖板(I)、后盖板(2)和叶片(3),其特征在于:叶片(3)的工作面(4)和背面(5)之中,一面为后弯式圆柱型,另一面为后弯式扭曲型。
[0007] 靠近前盖板(I)的进口边叶片厚度为2_3mm,靠近后盖板(2)的进口边叶片厚度为5-7mm。
[0008] 根据低比转数离心泵的设计参数,对所述叶轮的叶片几何尺寸进行计算,包括如下步骤:
[0009] 步骤一,计算比转数
[0010]
Figure CN103291653AD00031
,属于低比转数离心泵的范畴;
[0011] η为叶轮转速,单位是r/min ;
[0012] Q为设计点的流量,单位是m3/h ;
[0013] H为设计点的扬程,单位是m ;
[0014] 步骤二,要满足无过载的要求,因此取出口安放角= 13〜18° ;
[0015] 步骤三,叶轮外径D2是影响扬程的主要参数,
Figure CN103291653AD00032
,再根据 设计经验适当加大并圆整D2,即取D2计算结果的整数部分加I或2后作为D2 ;kD2为叶轮外径修正系数,取1.021〜1.175 ;[0016] 步骤四,因为选取了较小的叶片出口安放角β2,为了获得较光顺的叶片型线,以增加流体控制能力和避免流道扩散严重,同时也可扩大泵的高效区,根据设计过程中方格网上型线的调整,取包角炉=120°〜150°;
[0017] 步骤五,在叶轮无过载设计中,由于β 2较小、包角?1较大,取叶片数ζ=5〜6 ;
[0018] 步骤六,对叶片进行绘型:叶片圆柱面是根据单流线进行方格保角变换绘制成圆柱式,叶片的扭曲面是根据三流线进行方格保角法绘制成扭曲式;
[0019] 步骤七,对叶片进行加厚:在靠近前盖板叶片进口边厚度设计为2〜3mm,靠近后盖板叶片进口边厚度设计为5〜7mm,叶片出口边宽度为4〜5mm。
[0020] 本文发明的有益效果是:本发明通过对叶轮叶片的结构形式进行改进设计,叶片设计采用圆柱和扭曲相结合的形式,不仅易铸造,而由于进口边宽度比一般低比数离心泵的进口边要大,在一定程度上阻塞流道,减小了进口过流断面面积,有利于水力效率的提高,且同时满足了低比转数离心泵的无过载特性。背面设计为扭曲式,可以改善叶轮内部流动分布,有利于提高扬程和效率。
附图说明
[0021] 图1为低比转数离心泵叶轮结构示意图;
[0022] 图2为叶片结构示意图;
[0023] 图中:1前盖板;2后盖板;3叶片;4工作面;5背面。
具体实施方式
[0024] 下面结合附图,对本发明的技术方案做进一步详细说明。
[0025] 实施例一:
[0026] 如图1所示叶轮及其叶片的结构形式,属于闭式叶轮。叶片3的工作面4和背面5之中,一面为后弯式圆柱型,另一面为后弯式扭曲型。图2展示了设计方案中叶片的背面5是扭曲式,进口边靠近前盖板的厚度较小的情形。根据低比转数离心泵的性能参数后,对叶轮的几何参数进行计算,从而确认叶轮叶片数、空间流线以及叶片厚度。靠近前盖板I的进口边叶片厚度为2-3mm,靠近后盖板2的进口边叶片厚度为5_7mm。
[0027] 实施例二:
[0028] 根据某一台低比转数离心泵的设计参数Q=30m3/h, H=49m, n=2900r/min,对叶轮几何尺寸进行计算,包括如下步骤:
[0029] (I)计算比转数
[0030]
Figure CN103291653AD00041
,属于低比转数离心泵的范畴。
[0031] η为叶轮转速,单位是r/min ;
[0032] Q为设计点的流量,单位是m3/h ;
[0033] H为设计点的扬程,单位是m ;
[0034] (2)根据以往设计经验,综合考虑无过载性能和高效率,取β2 = 15°。
[0035] (3)叶轮外径D2是影响扬程的主要参数,因无过载设计中选取较小的β 2等,计算得D2=208.2mm再根据设计经验适当加大并圆整D2,取D2=209mm。[0036] (4)因为选取了较小的叶片出口角β2,为了获得较光顺的叶片型线,以增加流体控制能力和避免流道扩散严重,同时也可扩大泵的高效区。根据设计过程中方格网上型线的调整,取包角Φ=140°。
[0037] (5)在无过载叶轮设计中,由于β2较小、包角P较大,取叶片数Ζ=5。
[0038] (6)对叶片进行绘型。叶片工作面根据单流线进行方格保角变换绘制圆柱式,叶片的背曲面根据三流线进行方格保角法进行绘制扭曲式。
[0039] (7)对叶片进行加厚。在靠近前盖板叶片进口边,厚度为2.5mm,靠近后盖板叶片进口边,厚度为7mm。叶片出口边宽度为4mm。
[0040] 实施例三:
[0041] 根据某一台低比转数离心泵的设计参数Q=24m3/h, H=32m, n=2900r/min,对叶轮几何尺寸进行计算,包括如下步骤:
[0042] (2)计算比转数
3.65ηJO 3.65χ 2900x-J24 /3600.[0043]
Figure CN103291653AD00051
属于低比转数呙心泵的氾畴。
[0044] η为叶轮转速,单位是r/min ;
[0045] Q为设计点的流量,单位是m3/h ;
[0046] H为设计点的扬程,单位是m ;
[0047] (2)根据以往设计经验,综合考虑无过载性能和高效率,取β2 = 13°。
[0048] (3)叶轮外径D2是影响扬程的主要参数,因无过载设计中选取较小的β 2等,计算得D2=153.3mm再根据设计经验适当加大并圆整D2,取D2=155mm。
[0049] (4)因为选取了较小的叶片出口角β2,为了获得较光顺的叶片型线,以增加流体控制能力和避免流道扩散严重,同时也可扩大泵的高效区。根据设计过程中方格网上型线的调整,取包角Φ=150°。
[0050] (5)在无过载叶轮设计中,由于β2较小、包角P较大,取叶片数Ζ=5。
[0051] (6)对叶片进行绘型。叶片工作面根据单流线进行方格保角变换绘制圆柱式,叶片的背曲面根据三流线进行方格保角法进行绘制扭曲式。
[0052] (7)对叶片进行加厚。在靠近前盖板叶片进口边,厚度为2mm,靠近后盖板叶片进口边,厚度为5mm。叶片出口边宽度为4mm。
[0053] 实施例四:
[0054] 根据某一台低比转数离心泵的设计参数Q=15m3/h, H=20m, n=2900r/min,对叶轮几何尺寸进行计算,包括如下步骤:
[0055] (3)计算比转数
[0056]
Figure CN103291653AD00052
属于低比转数离心泵的范畴。
[0057] η为叶轮转速,单位是r/min ;
[0058] Q为设计点的流量,单位是m3/h ;
[0059] H为设计点的扬程,单位是m ;
[0060] (2)根据以往设计经验,综合考虑无过载性能和高效率,取β2 = 18°。[0061] (3)叶轮外径D2是影响扬程的主要参数,因无过载设计中选取较小的β 2等,计算得D2=122mm,再根据设计经验适当加大并圆整D2,取D2=124mm。
[0062] (4)因为选取了较小的叶片出口角β2,为了获得较光顺的叶片型线,以增加流体控制能力和避免流道扩散严重,同时也可扩大泵的高效区。根据设计过程中方格网上型线的调整,取包角Φ=120°。
[0063] (5)在无过载叶轮设计中,由于β2较小、包角f较大,取叶片数Ζ=6。
[0064] (6)对叶片进行绘型。叶片背面根据单流线进行方格保角变换绘制圆柱式,叶片的工作曲面根据三流线进行方格保角法进行绘制扭曲式。
[0065] (7)对叶片进行加厚。在靠近前盖板叶片进口边,厚度为2.5mm,靠近后盖板叶片进口边,厚度为7mm。叶片出口边宽度为5mm。
[0066] 本发明的工作过程为:水从叶轮进口进入,在旋转的叶片作用下,获得能量,并流到叶轮出口。

Claims (3)

1.一种低比转数叶轮,叶轮采用闭式结构,包括前盖板(I)、后盖板(2)和叶片(3),其特征在于:叶片(3)的工作面(4)和背面(5)之中,一面为后弯式圆柱型,另一面为后弯式扭曲型。
2.一种如权利要求1所述的低比转数叶轮,其特征在于:靠近前盖板(I)的进口边叶片厚度为2-3mm,靠近后盖板(2)的进口边叶片厚度为5_7mm。
3.—种如权利要求1所述的低比转数叶轮的叶片设计方法,其特征在于包括以下步骤: 步骤一,计算比转数
Figure CN103291653AC00021
,属于低比转数离心泵的范畴; η为叶轮转速,单位是r/min ; Q为设计点的流量,单位是m3/h ; H为设计点的扬程,单位是m; 步骤二,要满足无过载的要求,因此取出口安放角设计为β2=13〜18° ; 步骤三,叶轮外径D2是影响扬程的主要参数
Figure CN103291653AC00022
,再根据设计 经验适当加大并圆整D2,即取D2计算结果的整数部分加I或2后作为D2 ;kD2为叶轮外径修正系数,取1.021〜1.175 ; 步骤四,因为选取了较小的叶片出口安放角β2,为了获得较光顺的叶片型线,以增加流体控制能力和避免流道扩散严重,同时也可扩大泵的高效区,根据设计过程中方格网上型线的调整,取包角φ = 120°〜150° ; 步骤五,在叶轮无过载设计中,由于β 2较小、包角?^较大,取叶片数Ζ=5〜6 ; 步骤六,对叶片进行绘型:叶片圆柱面是根据单流线进行方格保角变换绘制成圆柱式,叶片的扭曲面是根据三流线进行方格保角法绘制成扭曲式; 步骤七,对叶片进行加厚:在靠近前盖板叶片进口边厚度设计为2〜3_,靠近后盖板叶片进口边厚度设计为5〜7mm,叶片出口边宽度为4〜5mm。
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Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103953583A (zh) * 2014-04-04 2014-07-30 上海第一水泵厂有限公司 具有首级复合叶轮的卧式自平衡离心泵
CN104314860A (zh) * 2014-09-24 2015-01-28 江苏大学 一种低比速离心泵叶轮
CN104537165A (zh) * 2014-12-19 2015-04-22 江苏大学 一种带槽结构的径向导叶及其设计方法
CN104613003A (zh) * 2014-11-26 2015-05-13 江苏大学 一种低比转数无过载离心泵叶轮水力设计方法
CN104675713A (zh) * 2015-02-10 2015-06-03 江苏大学 一种基于数据样本的离心泵无过载设计方法
CN105134646A (zh) * 2015-08-25 2015-12-09 西华大学 可控进口安放角圆柱形叶片的设计方法
CN105179305A (zh) * 2015-09-17 2015-12-23 宜兴市宙斯泵业有限公司 一种衬塑防腐泵用半开式塑料叶轮
CN106015085A (zh) * 2016-07-14 2016-10-12 大连理工大学 一种闭式离心叶轮出口结构
CN106837854A (zh) * 2015-12-04 2017-06-13 上海凯泉泵业(集团)有限公司 一种低比转速离心泵叶轮设计方法
CN107448412A (zh) * 2016-06-01 2017-12-08 株式会社久保田 叶轮
CN107503981A (zh) * 2017-09-20 2017-12-22 江苏大学 一种中低比转速混流泵叶轮设计方法
CN108916109A (zh) * 2018-06-06 2018-11-30 江苏大学 一种半开式离心泵叶轮及其优化设计方法
CN109578323A (zh) * 2018-11-07 2019-04-05 安徽工程大学 一种离心泵叶轮叶片包角的设计方法
CN109882446A (zh) * 2019-01-09 2019-06-14 江苏大学 一种低比速离心泵叶轮分流叶片的设计方法
CN110030209A (zh) * 2019-04-22 2019-07-19 江苏大学 一种低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3318166A1 (de) * 1983-05-19 1984-11-22 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg Vorrichtung zur anzeige eines verdrehwinkels von lauf- und/oder leitschaufeln an stroemungsmaschinen
CN1580577A (zh) * 2004-05-19 2005-02-16 江苏大学 一种低比转数离心泵叶轮设计方法
CN1786479A (zh) * 2005-12-13 2006-06-14 江苏大学 一种深井离心泵
CN2903484Y (zh) * 2006-01-09 2007-05-23 李剑英 无堵塞式井用潜水泵
CN101520052A (zh) * 2008-10-28 2009-09-02 兰州理工大学 一种离心泵叶轮的逆向设计方法
CN203404124U (zh) * 2013-06-24 2014-01-22 江苏大学 一种低比转数叶轮

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3318166A1 (de) * 1983-05-19 1984-11-22 M.A.N. Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg AG, 8500 Nürnberg Vorrichtung zur anzeige eines verdrehwinkels von lauf- und/oder leitschaufeln an stroemungsmaschinen
CN1580577A (zh) * 2004-05-19 2005-02-16 江苏大学 一种低比转数离心泵叶轮设计方法
CN1786479A (zh) * 2005-12-13 2006-06-14 江苏大学 一种深井离心泵
CN2903484Y (zh) * 2006-01-09 2007-05-23 李剑英 无堵塞式井用潜水泵
CN101520052A (zh) * 2008-10-28 2009-09-02 兰州理工大学 一种离心泵叶轮的逆向设计方法
CN203404124U (zh) * 2013-06-24 2014-01-22 江苏大学 一种低比转数叶轮

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103953583A (zh) * 2014-04-04 2014-07-30 上海第一水泵厂有限公司 具有首级复合叶轮的卧式自平衡离心泵
CN104314860A (zh) * 2014-09-24 2015-01-28 江苏大学 一种低比速离心泵叶轮
CN104613003A (zh) * 2014-11-26 2015-05-13 江苏大学 一种低比转数无过载离心泵叶轮水力设计方法
CN104537165A (zh) * 2014-12-19 2015-04-22 江苏大学 一种带槽结构的径向导叶及其设计方法
CN104537165B (zh) * 2014-12-19 2018-01-16 江苏大学 一种带槽结构的径向导叶及其设计方法
CN104675713A (zh) * 2015-02-10 2015-06-03 江苏大学 一种基于数据样本的离心泵无过载设计方法
CN105134646A (zh) * 2015-08-25 2015-12-09 西华大学 可控进口安放角圆柱形叶片的设计方法
CN105179305A (zh) * 2015-09-17 2015-12-23 宜兴市宙斯泵业有限公司 一种衬塑防腐泵用半开式塑料叶轮
CN106837854A (zh) * 2015-12-04 2017-06-13 上海凯泉泵业(集团)有限公司 一种低比转速离心泵叶轮设计方法
CN106837854B (zh) * 2015-12-04 2018-11-06 上海凯泉泵业(集团)有限公司 一种低比转速离心泵叶轮设计方法
CN107448412A (zh) * 2016-06-01 2017-12-08 株式会社久保田 叶轮
CN106015085A (zh) * 2016-07-14 2016-10-12 大连理工大学 一种闭式离心叶轮出口结构
CN106015085B (zh) * 2016-07-14 2018-10-16 大连理工大学 一种闭式离心叶轮出口结构
CN107503981A (zh) * 2017-09-20 2017-12-22 江苏大学 一种中低比转速混流泵叶轮设计方法
CN108916109A (zh) * 2018-06-06 2018-11-30 江苏大学 一种半开式离心泵叶轮及其优化设计方法
CN108916109B (zh) * 2018-06-06 2020-03-31 江苏大学 一种半开式离心泵叶轮及其优化设计方法
CN109578323A (zh) * 2018-11-07 2019-04-05 安徽工程大学 一种离心泵叶轮叶片包角的设计方法
CN109882446A (zh) * 2019-01-09 2019-06-14 江苏大学 一种低比速离心泵叶轮分流叶片的设计方法
CN110030209A (zh) * 2019-04-22 2019-07-19 江苏大学 一种低比转速高效无过载多级离心泵叶轮设计方法

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