CN203297143U - 一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件,首级叶轮为诱导轮形式；首级叶轮与次级叶轮旋转方向相反，两级叶轮的转速不同以分别满足空化性能和扬程效率需求；首级叶轮的转速n₁与次级叶轮转速n₂比为n₁：n₂=1~2；首级叶轮的毂径比d_h：D=0.25~0.6。本实用新型的双级不等速对旋轴流泵，其抗空化性能好、扬程效率高、结构紧凑，拓宽了传统轴流泵使用范围，适用于抗空化性能好、扬程效率高及结构紧凑等运行要求的喷水推进领域。

Description

一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件

技术领域

    本实用新型属于一种喷水推进装置，具体涉及泵的过流部件。

背景技术

通常轴流式喷水推进泵是应用最广泛的喷水推进形式。目前其设计理论和设计方法主要借鉴叶片泵的设计理论，但是轴流式喷水推进泵的运行环境与轴流泵完全不同。受高性能船舶运行的需求，其轴流式喷水推进泵要求抗空化性能好，稳定性高，运行范围宽。

到目前为止，我国轴流泵的设计方法依然在沿用前苏联的设计理论，即基于单个翼型空气动力学特性的升力法或者基于0厚度翼型叶栅的圆弧法。所谓升力法就是将单个翼型的空气动力学特性修正到直列叶栅中，而圆弧法则是将0厚度翼型叶栅修正为有厚度翼型叶栅。不过这两种以空气动力学风洞试验数据为基础的方法并不适用于介质为水的轴流泵，近年来在轴流泵设计领域又提出了在原始的离心泵一元理论基础上拓展而成的流线法。同离心泵设计一样，这种方法只关注叶栅进口前和出口后的流动，而不过度关注叶栅内部流动特征。以上所述三种方法，设计理论经验性都非常强，在实际设计和加工过程中存在较多不确定因素。

由于轴流式喷水推进泵所需推力大，相对流量扬程较高，而轴流泵属于低扬程泵，采用传统的轴流泵设计，抗空化性能差，从而产生较大噪声和振动，且叶轮会遭到腐蚀破坏，导致泵性能下降。此外，轴流泵的高效区范围很窄，在小流量工况下会发生严重振动。显然采用传统的设计方法设计出的单级或多级轴流泵无法满足现代高性能船舶的抗空化性能好，稳定性高，运行范围宽要求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件,提高抗空化性能，从而增加其稳定性，并满足其高效区较宽运行要求。

为了解决以上技术问题，本实用新型根据轴流泵的运行特点，首先根据传统方法对设计要求进行分析，然后根据分析结果在此设计方法的基础上进行调整，设计出一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件方案：它的一个叶轮单元由两个叶轮组成，即首级叶轮与次级叶轮，两级叶轮不等速且首级叶轮转速高于次级叶轮，首级叶轮采用诱导轮设计思路进行设计，进口边后掠，而次级叶轮采用速度流线法进行设计，由于首级叶轮的作用，次级叶轮进口压力较高，不需考虑其空化影响，此外两个叶轮互为反向旋转，共同将能量传递被抽送液体，且圆周方向速度分量小，次级叶轮后再连接导叶进行整流。

本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件，从进水口到出水口，依次安装有首级叶轮(1)、次级叶轮(2)和导叶(3)，首级叶轮、次级叶轮和导叶中心线位于同一条直线且分别安装在不同的轴上；首级叶轮与次级叶轮、次级叶轮与导叶之间轴向间隙均为叶轮外径D的10%~15%；首级叶轮的轮毂为锥形，轮毂小的一端为进水口；首级叶轮叶片数与次级叶轮叶片数互为质数，取值范围为2~6；首级叶轮的叶栅稠密度s＝1.5~3；其特征在于：首级叶轮为诱导轮形式；首级叶轮与次级叶轮旋转方向相反，两级叶轮的转速不同以分别满足空化性能和扬程效率需求。

所述首级叶轮的转速n₁与次级叶轮转速n₂比为n₁：n₂=1~2。

所述首级叶轮的毂径比d_h：D =0.25~0.6。

本实用新型具有有益效果。本实用新型的一个叶轮单元由两个叶轮组成，即首级叶轮与次级叶轮，两级叶轮不等速且首级叶轮转速高于次级叶轮，首级叶轮采用诱导轮设计思路进行设计，进口边后掠，本身抗空化性能好，在相同流量要求下由于转速较高其流量系数小，因此吸入性能好，而次级叶轮采用速度流线法进行设计，由于首级叶轮的作用，次级叶轮进口压力较高，不需要考虑其空化影响，此外两个叶轮互为反向旋转，共同将能量传递被抽送液体，且圆周方向速度分量小，次级叶轮后再连接导叶进行整流，其特点是抗空化性能好、扬程效率高、结构紧凑，拓宽了传统轴流泵使用范围。该轴流式泵喷水推进器可以满足现代高性能船舶的抗空化性能好，稳定性高，运行范围宽要求。本实用新型的总的特点是抗空化性能好、扬程效率高、结构紧凑，拓宽了传统轴流泵使用范围。

附图说明

    图1是本实用新型的结构图。

    图中：1首级叶轮， 2次级叶轮，3导叶。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。

实施例一

从进水口到出水口，依次安装有首级叶轮1、次级叶轮2和导叶3，首级叶轮1、次级叶轮2和导叶3中心线在同一条直线且分别安装在不同的轴上；首级叶轮1的转速n₁与次级叶轮2转速n₂比为n₁：n₂=1，首级叶轮1与次级叶轮2旋转方向相反；首级叶轮1为诱导轮形式，轮毂为锥形，轮毂小的一端为进水口，进口毂径比d_h：D =0.25，出口毂径比d_h：D =0.4；首级叶轮1叶片数Z₁与次级叶轮2叶片数Z₂互为质数，Z₁＝2，Z₂＝3；首级叶轮1叶栅稠密度s＝1.5；首级叶轮1与次级叶轮2、次级叶轮2与导叶3之间轴向间隙S均为叶轮外径D的10%。本装置通过两个叶轮，两个电机分别驱动，实现双级不等速对旋运行。

实施例二

从进水口到出水口，依次安装有首级叶轮1、次级叶轮2和导叶3，首级叶轮1、次级叶

轮2和导叶3中心线在同一条直线且分别安装在不同的轴上；首级叶轮1的转速n₁与次级叶轮2转速n₂比为n₁：n₂=1.5，首级叶轮1与次级叶轮2旋转方向相反；首级叶轮1为诱导轮形式，轮毂为锥形，轮毂小的一端为进水口，进口毂径比d_h：D =0.3，出口毂径比d_h：D =0.5；首级叶轮1叶片数Z₁与次级叶轮2叶片数Z₂互为质数，Z₁＝2，Z₂＝5；首级叶轮1叶栅稠密度s＝2.25；首级叶轮1与次级叶轮2、次级叶轮2与导叶3之间轴向间隙S均为叶轮外径D的12.5%。本装置通过两个叶轮，两个电机分别驱动，实现双级不等速对旋运行。

实施例三

从进水口到出水口，依次安装有首级叶轮1、次级叶轮2和导叶3，首级叶轮1、次级叶

轮2和导叶3中心线在同一条直线且分别安装在不同的轴上；首级叶轮1的转速n₁与次级叶轮2转速n₂比为n₁：n₂=2，首级叶轮1与次级叶轮2旋转方向相反；首级叶轮1为诱导轮形式，轮毂为锥形，轮毂小的一端为进水口，进口毂径比d_h：D =0.35，出口毂径比d_h：D =0.6；首级叶轮1叶片数Z₁与次级叶轮2叶片数Z₂互为质数，Z₁＝3，Z₂＝5；首级叶轮1叶栅稠密度s＝3；首级叶轮1与次级叶轮2、次级叶轮2与导叶3之间轴向间隙S均为叶轮外径D的15%。本装置通过两个叶轮，两个电机分别驱动，实现双级不等速对旋运行。

本实用新型的工作过程如下：液体从首级叶轮1流入，再流经次级叶轮2，然后经过导叶2流道流出，首级叶轮1本身抗空化性能好，由于转速较高其吸入性能也好，而次级叶轮2由于首级叶轮1的作用，次级叶轮2进口压力较高，不需要考虑其空化影响，此外两个叶轮互为反向旋转，共同将能量传递被抽送液体，且圆周方向速度分量小，扬程效率高，满足现代高性能船舶的抗空化性能好，稳定性高，运行范围宽要求。

Claims (3)

1.一种用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件，从进水口到出水口，依次安装有首级叶轮(1)、次级叶轮(2)和导叶(3)，首级叶轮、次级叶轮和导叶中心线位于同一条直线且分别安装在不同的轴上；首级叶轮与次级叶轮、次级叶轮与导叶之间轴向间隙均为叶轮外径D的10%~15%；首级叶轮的轮毂为锥形，轮毂小的一端为进水口；首级叶轮叶片数与次级叶轮叶片数互为质数，取值范围为2~6；首级叶轮的叶栅稠密度s＝1.5~3；其特征在于：首级叶轮为诱导轮形式；首级叶轮与次级叶轮旋转方向相反，两级叶轮的转速不同以分别满足空化性能和扬程效率需求。

2.一种如权利要求1所述的用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件，其特征在于：

所述首级叶轮的转速n₁与次级叶轮转速n₂比为n₁：n₂=1~2。

3.一种如权利要求1所述的用于喷水推进的双级不等速对旋轴流泵过流部件，其特征在于：

所述首级叶轮的毂径比d_h：D =0.25~0.6。

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