CN113187764A - 一种错列分层式非均匀对称的导叶结构 - Google Patents

一种错列分层式非均匀对称的导叶结构 Download PDF

Info

Publication number
CN113187764A
CN113187764A CN202110533721.9A CN202110533721A CN113187764A CN 113187764 A CN113187764 A CN 113187764A CN 202110533721 A CN202110533721 A CN 202110533721A CN 113187764 A CN113187764 A CN 113187764A
Authority
CN
China
Prior art keywords
guide vane
staggered
blades
uniform
vane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110533721.9A
Other languages
English (en)
Inventor
陈金波
高波
张宁
倪丹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN202110533721.9A priority Critical patent/CN113187764A/zh
Publication of CN113187764A publication Critical patent/CN113187764A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/403—Casings; Connections of working fluid especially adapted for elastic fluid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/406—Casings; Connections of working fluid especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/667—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps by influencing the flow pattern, e.g. suppression of turbulence
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/669—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for liquid pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

本发明涉及一种错列分层式非均匀对称的导叶结构。该导叶结构设有中间肋板，其位于导叶前、后盖板中间，将叶片分成两个独立部分叶片A和叶片B，位于中间肋板两侧，通过旋转将叶片A和叶片B错开成特定角度β，错列分层的两部分叶片均沿圆周方向非均匀对称布置，通过中间肋板及叶片旋转错列后，最终形成独特的错列分层式非均匀对称的导叶结构。本发明可以有效地降低叶轮‑导叶的动静干涉作用，并一定程度上减弱泵运行时由叶轮导叶动静干涉所产生的振动噪声，同时可以有效地提升导叶出口的流动均匀性，降低水力损失，最终提高泵的运行效率及稳定性。

Description

一种错列分层式非均匀对称的导叶结构
技术领域
本发明涉及一种错列分层式非均匀对称的导叶结构，其可以被应用在正反导叶、径向导叶、空间导叶的设计中，该分层设计方法也可以应用在叶片式流体机械叶轮的设计中，包括叶片泵、风机、风扇等领域。
背景技术
导叶体也叫导流壳，被用于各种井用泵(深井泵、潜水泵)和导叶式混流泵，其内部流动复杂，是泵能量转换的重要环节。导叶起到把叶轮出口液体收集起来并送到下级叶轮进口或出口管路、转换速度能为压力能、消除速度环量的作用。非设计工况下，导叶叶片进口存在大量的回流和旋涡，内部流动复杂，尤其在空间导叶吸力面存在大量的二次流，产生较大的水力损失，影响泵的效率，其是泵重要的流动损失源。与此同时，受叶轮和导叶动静干涉作用的影响，这些二次流、旋涡等现象更会加剧流体诱发的泵体振动，降低泵的运行稳定性。
目前针对导叶结构的研究主要集中于叶片型线、几何参数、叶片数等因素的优化方面，均以叶片沿圆周均匀布置的导叶体为研究对象，尚未从叶片的布置结构出发研究导叶性能，以进一步提高导叶体的效率及其与叶轮、压水室的匹配性能。因此打破传统设计对导叶体进行结构重构，对提高水力性能，降低叶轮-导叶的动静干涉作用，对提高泵的运行稳定性具有重要的工程意义。
发明内容
为了进一步提高泵的能量性能，并抑制其非定常内流诱发的激励能量，本发明提出了一种错列分层式非均匀对称的导叶结构，该导叶结构简单、合理、可操作性强，可以有效地降低叶轮-导叶的动静干涉作用，进一步提升泵运行的平稳性。
本发明提出一种错列分层式非均匀对称的导叶结构，该导叶结构设有中间肋板，其位于导叶前、后盖板中间，将叶片分成两个独立部分叶片A和叶片B，位于中间肋板两侧，通过旋转将叶片A和叶片B错开成特定角度β，该角度与导叶叶片数Z有关，其取值范围为90°/Z～180°/Z；错列分层的两部分叶片均沿圆周方向非均匀对称布置，以第一片叶片为起点，沿叶轮旋转方向，第一片叶片的出口边所在半径和垂直中心线之间夹角为α，α最佳安放角度为0～15°，导叶叶片数为4～20。其余叶片出口边所在半径与上级叶片出口边所在半径的夹角θi符合周期性三角函数变化关系，即θi＝θ+A×sin(iθ)，i为奇数；θi＝θ+A×cos(iθ)，i为偶数；且所有叶片夹角之和为360°；通过中间肋板及叶片旋转错列后，最终形成独特的错列分层式非均匀对称的导叶结构。
导叶叶片A固定在导叶后盖板上，导叶叶片B固定在导叶前盖板上。
所述中间肋板位于导叶流道的中心，其起始于叶片进口边，终止于叶片出口边。
所述中间肋板的厚度与叶片平均厚度有关，其取值范围为叶片平均厚度的0.5～1.0倍。
所述夹角θi变化符合正弦、余弦函数，计算公式如下：
θi＝θ+A×sin(iθ)(i为奇数)；θi＝θ+A×cos(iθ)(i为偶数)；∑θi＝360°。
其中：θ为给定叶片数条件下，导叶叶片沿圆周均匀对称布置角度；θi为叶片非线性对称布置角度；A为均匀对称布置与非线性对称布置角度变化最大值，其取值范围为5～15°；i为叶片次序。
所述导叶叶片的进出口包括安放角、包角在内的结构参数均相同。
所述的错列分层式非均匀对称的导叶结构适用于圆柱型径向导叶和扭曲型空间导叶。
本发明提供了一种错列分层式非均匀对称的导叶结构，其具有以下技术优势：可以有效地降低叶轮-导叶的动静干涉作用，并一定程度上减弱泵运行时由叶轮导叶动静干涉所产生的振动噪声，同时可以有效地提升导叶出口的流动均匀性，降低水力损失，最终提高泵的运行效率及稳定性。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的导叶结构轴面投影图。
图2为本发明的非均匀对称布置导叶轴截面示意图。
图3为传统叶片布置的导叶轴截面示意图。
图4为本发明的导叶出口流道过流断面的平面展开图。
1.前盖板；2.后盖板；3.叶片进口边；4.叶片出口边；5.中间肋板；6.叶片A；7.叶片B。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述，本发明的目的和效果将更加明显，所描述的实施例为本发明的部分实施例，不代表全部实施例，对此发明内容作的非本质的改进均属于本发明保护的范围。
为使本发明目的、特征、优点能更直观的展现出来，下面将结合附图和具体实施方式作进一步的说明。
如图1所示，本发明导叶结构具有中间肋板5结构，位于前盖板1和后盖板2之间，位置处于导叶流道的中心处，该中间肋板5起始于叶片进口边3，终止于叶片出口边4。
如图2所示，中间肋板5将叶片分成两个独立部分叶片A6和叶片B7，导叶的分层数为2层，当然根据实际应用情况，导叶的分层数可以为2～4层，3层和4层，中间肋板5就分别需要两个、三个。通过旋转将叶片A6和叶片B7错开成特定角度，本实施例导叶叶片数为10，该角度为18°。错列分层的叶片A6和叶片B7均沿圆周方向非均匀对称布置，以叶片A6为例，以第一片叶片为起点，沿叶轮旋转方向，叶片出口边所在半径与垂直中心线的夹角α为8°，相邻叶片出口边所在半径夹角θi按正弦函数关系变化，且所有夹角之和为360°，本实施例中取最大角度变化Δθ为10°。所有叶片的进出口安放角、包角等结构参数相同。相邻叶片出口边所在半径夹角按正弦函数关系变化，该函数如下式：
θi＝36+10×Sin(36*i)(i＝1～10，i为奇数)；
θi＝36+10×Cos(36*i)(i＝1～10，i为偶数)；
本实施例导叶叶片不同角度具体如下：
Figure BDA0003068909500000031
Figure BDA0003068909500000041
如图3所示，传统的叶片布局，导叶叶片沿圆周均匀布置，相邻叶片的夹角均为36°。
如图4所示，本方案中，叶片的平均厚度δ为5mm，中间肋板5的厚度b为3mm，即为叶片平均厚度的0.6倍。
综上所述，通过改变导叶叶片之间的角度并错列分层布置，可以使从叶轮流出的流体被分成两层或多层具有不同相位的流体，良好的导叶叶片角度与错列分层布置，可以达到相消干涉的作用，从而有效地降低叶轮-导叶的动静干涉作用和导叶-蜗壳(或出口管)的干涉作用，一定程度上可以减弱泵运行时由叶轮导叶动静干涉所产生的振动噪声，同时也可以有效地提升导叶出口的流动均匀性，降低水力损失，最终提高泵的运行效率及稳定性。
在本发明中，所提到的实施例仅为针对此优化方案的一种方案，并非对本发明的范围进行限定，并不指示所述元件等必须有特定的位置及构造，不能理解为对本发明的限制，对于本发明的修改亦或是替换，不脱离本发明的宗旨及范畴，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种错列分层式非均匀对称的导叶结构，其特征在于，该导叶结构设有中间肋板，其位于导叶前、后盖板中间，将叶片分成两个独立部分叶片A和叶片B，位于中间肋板两侧，通过旋转将叶片A和叶片B错开成特定角度β，错列分层的两部分叶片均沿圆周方向非均匀对称布置，以第一片叶片为起点，沿叶轮旋转方向，第一片叶片的出口边所在半径和垂直中心线之间夹角为α，其余叶片出口边所在半径与上级叶片出口边所在半径的夹角θi符合周期性三角函数变化关系，即θi＝θ+A×sin(iθ)，i为奇数；θi＝θ+A×cos(iθ)，i为偶数；且所有叶片夹角之和为360°；通过中间肋板及叶片旋转错列后，最终错列分层式非均匀对称的导叶结构。
2.如权利要求1所述的一种错列分层式非均匀对称的导叶结构，其特征在于，特定角度β与导叶叶片数Z有关，其取值范围为90°/Z～180°/Z；导叶叶片数Z为4～20。
3.如权利要求1所述的一种错列分层式非均匀对称的导叶结构，其特征在于，α最佳安放角度为0～15°。
4.如权利要求1所述的一种错列分层式非均匀对称的导叶结构，其特征在于，所述中间肋板位于导叶流道的中心，其起始于叶片进口边，终止于叶片出口边；所述中间肋板的厚度与叶片平均厚度有关，其取值范围为叶片平均厚度的0.5～1.0倍。
5.如权利要求1所述的一种错列分层式非均匀对称的导叶结构，其特征在于，所述夹角θi变化符合正弦、余弦函数，计算公式如下：
θi＝θ+A×sin(iθ)(i为奇数)；θi＝θ+A×cos(iθ)(i为偶数)；∑θi＝360°；
其中：θ为给定叶片数条件下，导叶叶片沿圆周均匀对称布置角度；θi为叶片非线性对称布置角度；A为均匀对称布置与非线性对称布置角度变化最大值，其取值范围为5～15°；i为叶片次序。
6.如权利要求1所述的一种错列分层式非均匀对称的导叶结构，其特征在于，所述导叶叶片的进出口包括安放角、包角在内的结构参数均相同。
7.如权利要求1所述的一种错列分层式非均匀对称的导叶结构，其特征在于，导叶叶片A固定在导叶后盖板上，导叶叶片B固定在导叶前盖板上。
8.如权利要求1所述的一种错列分层式非均匀对称的导叶结构，其特征在于，所述导叶结构适用于圆柱型径向导叶和扭曲型空间导叶。
9.如权利要求1所述的一种错列分层式非均匀对称的导叶结构，其特征在于，导叶的分层数为2～4层。
CN202110533721.9A 2021-05-17 2021-05-17 一种错列分层式非均匀对称的导叶结构 Pending CN113187764A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110533721.9A CN113187764A (zh) 2021-05-17 2021-05-17 一种错列分层式非均匀对称的导叶结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110533721.9A CN113187764A (zh) 2021-05-17 2021-05-17 一种错列分层式非均匀对称的导叶结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113187764A true CN113187764A (zh) 2021-07-30

Family

ID=76982009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110533721.9A Pending CN113187764A (zh) 2021-05-17 2021-05-17 一种错列分层式非均匀对称的导叶结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113187764A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Karlsen-Davies et al. Regenerative liquid ring pumps review and advances on design and performance
CN112196828A (zh) 一种具有低噪声特性的非线性对称离心叶轮
CN107355271B (zh) 一种有机朗肯循环千瓦级发电装置
CN112360805A (zh) 一种新型的非对称式低噪声离心泵
US11536273B2 (en) High efficiency double suction impeller
CN113187760A (zh) 一种具有错列非均匀对称叶轮/导叶结构的低噪声离心泵
CN108869379B (zh) 一种具有轴向导流叶片的离心泵密封环
CN110107539B (zh) 一种用于流体机械的反导叶结构
CN204511524U (zh) 一种叶轮机械非轴对称分布的入口导叶结构
JP2022189718A (ja) 大型工事用ポンプボリュートの設計方法及びそのボリュート
CN114876859A (zh) 一种工业流体输送装置
CN112196834A (zh) 一种具有低噪声特性的非线性对称布置导叶体
CN214464916U (zh) 一种具有高效空间导叶的多级熔盐泵
CN113187769A (zh) 一种具有低噪声特性的分层错列导叶
CN113187761A (zh) 一种具有分层错列式叶轮及导叶组合结构的低噪声离心泵
CN113202811A (zh) 一种叶片非对称分布的错列式离心叶轮
RU2741358C2 (ru) Гидравлическая турбина
CN115111187B (zh) 一种新型高速泵叶轮
CN113187764A (zh) 一种错列分层式非均匀对称的导叶结构
Shen et al. Study of the performance and internal flow in centrifugal pump with grooved volute casing
CN108443218B (zh) 一种具有二次分流叶片的泵叶轮
CN203146425U (zh) 具有导流器的水泵
JP2017048703A (ja) 遠心ポンプ
CN115681170A (zh) 一种用于汽车的高性能电动水泵
CN110159538B (zh) 一种用于输水管道系统的离心泵装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination