CN105930610B - 一种双吸泵叶轮出口端折边叶片v型切割结构设计方法 - Google Patents

一种双吸泵叶轮出口端折边叶片v型切割结构设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双吸泵叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法。由于出口处切割叶片，导致双吸泵水力损失变大和叶轮和蜗壳的动静干涉程度增强，因此可以通过合理的控制切割形状及程度，采用折边出口边叶片使叶片在叶轮出口处错开，出口处叶片切割为V型结构，设计错开的叶片有不同的进口安放角和包角且在叶轮进口处有不同的叶片宽度，根据折边叶片的实际要求合理设计出叶轮的进口当量直径、叶轮进口直径、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶片出口安放角、叶片包角、切割后的实际外径、叶轮出口处叶片厚度，使双吸泵在运行过程中叶轮内部靠近前盖板的地方几乎不出现漩涡，叶轮出口和蜗壳内部的压力梯度相较于切割前压力分布变得均匀。

Description

一种双吸泵叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法
技术领域
本发明涉及到一种双吸泵叶轮叶片结构设计方法，特别涉及一种双吸泵叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法。
背景技术
泵是一种应用极其广泛的通用机械，种类繁多，与人类的生活有着密不可分的关系，凡是有液体流动的地方，几乎都有泵的运行工作。随着科学技术水平不断的提高，泵运用的领域正在不断扩大。双吸泵是一种很常见的泵，由于它具有流量大、扬程高、结构简单、检修方便等特点，被广泛应用在各种水利工程领域，是各种泵中应用最为广泛的一种，广泛应用于城市给水、石油化工、船舶工业农业灌溉等社会生活和国民经济的各个部门中。因此对双吸泵的性能提出了越来越高的要求，如偏工况稳定运行的要求、低噪音振动的要求和高可靠性等。但在工程实际中经常存在水泵扬程远高于输出系统所需扬程的情况。这常常通过切割叶轮的方式来满足不同用户的要求，使其能在特定的扬程和流量点下工作，同时达到泵站节能的目的。但是，双吸泵的传统水力设计方法只能满足一个或几个设计工况要求，而现实应用中双吸泵很多时候都需要偏工况下运行，传统的叶轮结构很难满足双吸泵在偏工况下运行。双吸泵在偏工况下运行可导致双吸泵不能正常的运行会产生噪音和振动，恶化工作环境，不利于生产效率。
发明内容
针对双吸泵运行过程中所产生的问题，本发明提供了一种双吸泵叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法。出口处叶片切割为V型结构，可满足最大程度满足用户对不同的扬程的需求；采用折边出口边叶片使叶片在叶轮出口处错开，设计错开的叶片有不同的进出口安放角和包角且在叶轮进出口处有不同的叶片宽度，根据折边叶片的实际要求合理设计出叶轮的进口当量直径、叶轮进口直径、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶片出口安放角、叶片包角、切割后的实际外径、叶轮出口处叶片厚度，使双吸泵在偏工况下运行时，原本的一个流道变为两个，使不同流动状态的流体分别在不同的流道中流动。可有效减轻叶片负荷，使双吸泵在运行过程中叶轮内部靠近前盖板的地方几乎不出现漩涡，叶轮出口和蜗壳内部的压力梯度相较于切割前压力分布变得均匀，动静干涉程度低；1、叶轮进口当量直径D0由下式确定：
式中：
D0—叶轮进口当量直径，m；
Q—流量，m3/s；
H—扬程，m；
n—转速，rev/min；
2、叶轮出口直径D2由下式确定：
式中：
D2—叶轮出口直径，m；
n—转速，rev/min；
Q—流量，m3/s；
H—扬程，m；
g—重力加速度，m/s2；
3、叶片出口安放角β2大小由下式确定：
(a)叶轮折边上叶片出口安放角β21由以下公式确定：
(b)叶轮折边下叶片出口安放角β22由以下公式确定：
式中：
β21—上叶片出口安放角，°；
β22—下叶片出口安放角，°；
D2—叶轮出口直径，m；
b21—上叶轮出口宽度，m；
b22—下叶轮出口宽度，m；
Q—流量，m3/s；
Z—叶片数，枚；
4、叶片出口宽度b2大小由下式确定：
(a)叶轮折边上叶片出口宽度b21由以下公式确定：
b21＝0.056D0+0.058n-0.333Q0.333
(b)叶轮折边下叶片出口宽度b22由以下公式确定：
b22＝0.044D0+0.042n-0.333Q0.333
式中：
b21—上叶片出口宽度，m；
b22—下叶片出口宽度，m；
D0—叶轮进口当量直径，m；
n—转速，rev/min；
Q—流量，m3/s；
5、叶片包角大小由下式确定：
(a)叶轮折边上叶片包角由以下公式确定：
(b)叶轮折边下叶片包角由以下公式确定：
式中：
—上叶片包角，°；
—下叶片包角，°；
D0—叶轮进口当量直径，m；
D2—叶轮出口直径，m；
6、叶轮叶片的出口处厚度S2由以下公式确定
(a)叶轮折边上叶片出口处厚度S21由以下公式确定：
S21＝0.7(1+Z-0.02)(b21+b22)
(b)叶轮折边下叶片出口处厚度S22由以下公式确定：
S22＝0.25(1+Z-0.07)(b21+b22)
式中：
S21—叶轮折边上叶片出口处厚度，m；
S22—叶轮折边下叶片出口处厚度，m；
Z—叶片数，枚；
b21—上叶片出口宽度，m；
b22—下叶片出口宽度，m；
7、叶轮叶片出口处切割后的实际外径D'2由以下公式确定：
D'2＝D2-b22tanθ
式中：
D'2—叶轮叶片出口处切割后的实际外径，m；
D2—叶轮出口直径，m；
b22—下叶轮出口宽度，m；
θ—叶轮叶片出口处切割角度，0°～15°；
本发明的有益效果是：
通过折边叶轮出口处的叶片合理设计双吸泵的最佳结构参数，提高了双吸泵的性能及运行过程中的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例的平面投影图。
图2是本发明实施例的轴面图。
图3是本发明实施叶轮叶片示意图。
附图标记说明：
图1：β21—上叶片出口安装角，β22—下叶片出口安装角，—上叶片包角，—下叶片包角。
图2:D0—叶轮进口当量直径，D2—叶轮出口直径，D’2—叶轮叶片出口处切割后的实际外径，b21—上叶片出口宽度，b22—下叶片出口宽度,θ—叶轮叶片出口处切割角度，S21—叶轮折边上叶片出口处厚度，S22—叶轮折边下叶片出口处厚度。
图3：1—叶轮上叶片，2—叶轮下叶片。
具体实施方式
设计要求：设计工况流量为0.096764立方米/小时，设计工况扬程为60米，转速为2900转/分，g取10米/平方秒，叶片数取4枚。
根据以上数据可求出叶轮结构参数的数值：D0＝145mm；D2＝380mm；β21＝21°；β22＝23°；b21＝11mm；b22＝8mm；S21＝7mm；S22＝6mm。
在设计过程中，其它系数的选择需要根据具体实际情况进行系数选取，如叶轮的蜗壳参数需要根据泵的实际运行来选择等。
以上，为本发明参照实施例所做出的具体说明，但是本发明并不限于上述实施例，也包含本发明构思范围内的其它实施例或变形例。

Claims (7)

1.一种双吸泵叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法，其特征在于：在设计双吸泵叶轮叶片时，叶轮叶片出口端采用分层折边结构；其中叶轮进口当量直径D0由下式确定：
式中：
D0—叶轮进口当量直径，m；
Q—流量，m3/s；
H—扬程，m；
n—转速，rev/min；
g—重力加速度，m/s2。
2.如权利要求1所述一种双吸泵叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法，其特征在于：叶轮出口直径D2由下式公式确定：
式中：
D2—叶轮出口直径，m；
n—转速，rev/min；
Q—流量，m3/s；
H—扬程，m。
3.如权利要求1所述一种双吸泵叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法，其特征在于：叶轮叶片出口安放角β2由以下公式确定：
(a)叶轮折边上叶片出口安放角β21由以下公式确定：
(b)叶轮折边下叶片出口安放角β22由以下公式确定：
式中：
β21—上叶片出口安放角，°；
β22—下叶片出口安放角，°；
D2—叶轮出口直径，m；
b21—上叶片出口宽度，m；
b22—下叶片出口宽度，m；
Q—流量，m3/s；
Z—叶片数，枚。
4.如权利要求1所述一种双吸泵叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法，其特征在于：叶轮叶片出口宽度b2由以下公式确定：
(a)叶轮折边上叶片出口宽度b21由以下公式确定：
b21＝0.056D0+0.058n-0.333Q0.333
(b)叶轮折边下叶片出口宽度b22由以下公式确定：
b22＝0.044D0+0.042n-0.333Q0.333
式中：
b21—上叶片出口宽度，m；
b22—下叶片出口宽度，m；
D0—叶轮进口当量直径，m；
n—转速，rev/min；
Q—流量，m3/s。
5.如权利要求1所述一种双吸泵叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法，其特征在于：叶轮叶片包角由以下公式确定：
(a)叶轮折边上叶片包角由以下公式确定：
(b)叶轮折边下叶片包角由以下公式确定：
式中：
—上叶片包角，°；
—下叶片包角，°；
D0—叶轮进口当量直径，m；
D2—叶轮出口直径，m。
6.如权利要求1所述一种双吸泵叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法，其特征在于：叶轮叶片的出口处真实厚度S2由以下公式确定：
(a)叶轮折边上叶片出口处真实厚度S21由以下公式确定：
S21＝0.7(1+Z-0.02)(b21+b22)
(b)叶轮折边下叶片出口处真实厚度S22由以下公式确定：
S22＝0.25(1+Z-0.07)(b21+b22)
式中：
S21—叶轮折边上叶片出口处厚度，m；
S22—叶轮折边下叶片出口处厚度，m；
Z—叶片数，枚；
b21—上叶片出口宽度，m；
b22—下叶片出口宽度，m。
7.如权利要求1所述一种双吸泵叶轮出口端折边叶片V型切割结构设计方法，其特征在于：叶轮叶片出口处切割后的实际外径D'2由以下公式确定：
D'2＝D2-b22tanθ
式中：
D'2—叶轮叶片出口处切割后的实际外径，m；
D2—叶轮出口直径，m；
b22—下叶轮出口宽度，m；
θ—叶轮叶片出口处切割角度，范围0°～15°。
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