一種錯(cuò)列式離心泵空間導(dǎo)葉體的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種錯(cuò)列式離心泵空間導(dǎo)葉體，該空間導(dǎo)葉體由上導(dǎo)葉（2）、下導(dǎo)葉（3）、固定葉（6）、輪轂體（4）和殼體（1）構(gòu)成。空間導(dǎo)葉體的上導(dǎo)葉（2）和下導(dǎo)葉（3）是由采用傳統(tǒng)的方法設(shè)計(jì)而成的空間導(dǎo)葉葉片沿其中間流線所截上下部分得到，是三維扭曲葉片，同時(shí)使上導(dǎo)葉（2）和下導(dǎo)葉（3）錯(cuò)列均勻分布，在圓周方向，上導(dǎo)葉（2）位于其相鄰兩個(gè)下導(dǎo)葉（3）的中部附近。上導(dǎo)葉（2）固定在殼體上，下導(dǎo)葉（3）固定在輪轂體上。本實(shí)用新型通過上、下導(dǎo)葉錯(cuò)列均勻布置來改善空間導(dǎo)葉流道中流體的流動狀態(tài)，使空間導(dǎo)葉體出口壓力、速度分布更為均勻，二次流、軸向旋渦區(qū)域明顯減少，從而使泵出口壓力脈動降低，減振降噪效果明顯。
【專利說明】一種錯(cuò)列式離心泵空間導(dǎo)葉體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及離心泵空間導(dǎo)葉體，屬于水力機(jī)械領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]空間導(dǎo)葉體也叫導(dǎo)流殼，其主要特點(diǎn)是軸向長徑向短，用于各種井用泵(深井泵、潛水泵)和導(dǎo)葉式混流泵，其內(nèi)部流動復(fù)雜，葉片扭曲程度較大，有一定的設(shè)計(jì)難度。空間導(dǎo)葉起到整個(gè)壓水室的作用，把葉輪出口液體收集起來送到下級葉輪進(jìn)口或出口管路、轉(zhuǎn)換速度能為壓力能、消除速度環(huán)量。設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的空間導(dǎo)葉時(shí)，應(yīng)確定導(dǎo)葉進(jìn)、出口角，內(nèi)、外流線，軸向長度和中間流線。導(dǎo)葉進(jìn)口角取大于液流角，出口角一般取90°，內(nèi)流線為輪轂體與導(dǎo)葉葉片的交線，外流線為殼體與導(dǎo)葉葉片的交線，導(dǎo)葉的軸向長度L= (0.5~0.7) D2(D2為葉輪外徑)，中間流線為使其所分的兩個(gè)小流道通過的流量相等。在空間導(dǎo)葉體中，液體從葉輪出口處流入空間導(dǎo)葉體途經(jīng)環(huán)形空間時(shí)流向改變，在空間導(dǎo)葉葉片進(jìn)口存在大量的回流和旋渦，并且在空間導(dǎo)葉吸力面存在大量的二次流，產(chǎn)生較大的水力損失，影響泵的效率，資料表明空間導(dǎo)葉體中的水力損失占泵內(nèi)水力損失的40%~50%。與此同時(shí)，這些二次流、旋渦等現(xiàn)象更會加劇流體誘發(fā)的泵體振動、噪聲，降低泵運(yùn)行穩(wěn)定性。因此，空間導(dǎo)葉對離心泵的綜合性能有較大的影響。
[0003]目前，國內(nèi)對離心泵空間導(dǎo)葉的研究，主要為結(jié)構(gòu)、外特性，對內(nèi)部流場特別是空間導(dǎo)葉體中壓力脈動的研究甚少。文章《導(dǎo)流殼幾何參數(shù)選取及其對泵性能的影響》(太原理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2002, 33(4))研究了空間導(dǎo)葉的幾何參數(shù)對泵性能的影響。文章《離心泵內(nèi)流場計(jì)算及空間導(dǎo)葉內(nèi)流動分析》(流體機(jī)械，2008，36(07))對帶空間導(dǎo)葉的離心泵進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，獲得了 空間導(dǎo)葉內(nèi)部速度和壓力分布。國外文章(Hydrodynamic Design of PumpDiffuser Using Inverse Design Method and CFD.Journal of Fluids Engineering,Vol.124 /319)采用“三維反設(shè)計(jì)法”設(shè)計(jì)空間導(dǎo)葉，并通過計(jì)算流體動力學(xué)(CFD)和油膜法試驗(yàn)對空間導(dǎo)葉內(nèi)部流動進(jìn)行研究，但這些研究都未涉及降低空間導(dǎo)葉出口壓力脈動的措施。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能夠降低空間導(dǎo)葉出口壓力脈動的錯(cuò)列式離心泵空間導(dǎo)葉體。
[0005]一種錯(cuò)列式離心泵空間導(dǎo)葉體，由上導(dǎo)葉、下導(dǎo)葉、固定葉、輪轂體和殼體構(gòu)成，所述上導(dǎo)葉和所述下導(dǎo)葉錯(cuò)列均勻分布，所述上導(dǎo)葉與固定在所述殼體上，所述下導(dǎo)葉固定在所述輪轂體上，所述輪轂體與所述殼體之間通過所述固定葉固定連接。
[0006]上述方案中，所述上導(dǎo)葉在圓周方向上位于其相鄰兩個(gè)下導(dǎo)葉的中間部位。
[0007]上述方案中，所述上導(dǎo)葉的葉片數(shù)與所述下導(dǎo)葉的葉片數(shù)相同。
[0008]上述方案中，所述上導(dǎo)葉和所述下導(dǎo)葉是由傳統(tǒng)的空間導(dǎo)葉葉片沿其中間流線所截后對應(yīng)得到的上下兩部分，所述上導(dǎo)葉和所述下導(dǎo)葉保持傳統(tǒng)的空間導(dǎo)葉葉片的三維扭曲型式。
[0009]上述方案中，所述上導(dǎo)葉和下導(dǎo)葉的軸向位置與傳統(tǒng)的空間導(dǎo)葉葉片的軸向位置相同。
[0010]上述方案中，所述固定葉的數(shù)量為4?8片，沿所述輪轂體環(huán)列均勻布置。
[0011]采用本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)是:結(jié)構(gòu)簡單，本實(shí)用新型通過上、下導(dǎo)葉錯(cuò)列均勻布置來改善空間導(dǎo)葉流道中流體的流動狀態(tài)，可以減輕葉輪與空間導(dǎo)葉的動靜干涉效應(yīng)，可使空間導(dǎo)葉體出口速度、壓力分布更加均勻，導(dǎo)葉流道中的二次流和軸向旋渦范圍及強(qiáng)度明顯減少，降低了流體誘發(fā)的振動噪聲，提高了泵運(yùn)行平穩(wěn)性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明
[0013]圖1為空間導(dǎo)葉體軸面投影圖；圖中葉片中間實(shí)線部分是上導(dǎo)葉和下導(dǎo)葉的分界線，其中上導(dǎo)葉與殼體固定，下導(dǎo)葉和輪轂體固定。
[0014]圖2為空間導(dǎo)葉體B-B截面圖。
[0015]圖3為空間導(dǎo)葉體俯視圖(從A向看)。
[0016]圖4為錯(cuò)列式空間導(dǎo)葉體出口速度云圖4 (I)和傳統(tǒng)空間導(dǎo)葉體出口速度云圖4(2)。
[0017]圖5為錯(cuò)列式空間導(dǎo)葉體出口壓力云圖5 (I)和傳統(tǒng)空間導(dǎo)葉體出口壓力云圖5
(2)。
[0018]圖6為錯(cuò)列式空間導(dǎo)葉體和傳統(tǒng)空間導(dǎo)葉體出口平均壓力脈動對比圖。縱軸表示壓力系數(shù)Ψ=Ρ/(0.5*ρυ I )，其中P為壓力，P為流體的密度，U2為葉輪出口圓周速度，橫軸表示時(shí)間。
[0019]圖1中1.殼體，2.上導(dǎo)葉，3.下導(dǎo)葉，4.輪轂體，5.葉輪，6.固定葉。
【具體實(shí)施方式】
[0020]結(jié)合圖1、2、3，本實(shí)用新型所述的錯(cuò)列式離心泵空間導(dǎo)葉體包括上導(dǎo)葉2、下導(dǎo)葉
3、固定葉6、輪轂體4和殼體I，空間導(dǎo)葉體上導(dǎo)葉2和下導(dǎo)葉3錯(cuò)列均勻分布，上導(dǎo)葉2固定在殼體I上，下導(dǎo)葉3固定在輪轂體4上。上導(dǎo)葉2在圓周方向上位于其相鄰兩個(gè)下導(dǎo)葉3的中間附近。上導(dǎo)葉2和下導(dǎo)葉3是由采用傳統(tǒng)的方法設(shè)計(jì)而成的導(dǎo)葉葉片沿其中間流線所截上下部分得到。上導(dǎo)葉2和下導(dǎo)葉3的軸向位置與原空間導(dǎo)葉的軸向位置相同。輪轂體4通過固定葉6與殼體I聯(lián)接并固定，固定葉為4?8片葉片，環(huán)列均勻布置。此空間導(dǎo)葉體可采用鑄造工藝獲得，材料根據(jù)所輸送的介質(zhì)屬性選擇。
[0021]本實(shí)用新型的技術(shù)方案改善了空間導(dǎo)葉體中流體的流動狀態(tài)以及減輕葉輪與導(dǎo)葉間的動靜干涉效應(yīng)，結(jié)合圖4、5、6計(jì)算流體動力學(xué)(CFD)分析結(jié)果得到:錯(cuò)列式離心泵空間導(dǎo)葉體出口壓力、速度分布更為均勻，二次流、軸向旋渦區(qū)域明顯減少，泵出口壓力脈動降低，從而減少空間導(dǎo)葉體流道中的壓力脈動，有效的降低流體誘發(fā)的泵體振動及噪聲水平。
【權(quán)利要求】
1.一種錯(cuò)列式離心泵空間導(dǎo)葉體，其特征在于:由上導(dǎo)葉(2)、下導(dǎo)葉(3)、固定葉(6)輪轂體(4)和殼體(I)構(gòu)成，所述上導(dǎo)葉(2)和所述下導(dǎo)葉(3)錯(cuò)列均勻分布，所述上導(dǎo)葉(2)與固定在所述殼體(I)上，所述下導(dǎo)葉(3)固定在所述輪轂體(4 )上，所述輪轂體(4 )與所述殼體(I)之間通過所述固定葉(6)固定連接。
2.如權(quán)利要求1所述的錯(cuò)列式離心泵空間導(dǎo)葉體，其特征在于:所述上導(dǎo)葉(2)在圓周方向上位于其相鄰兩個(gè)下導(dǎo)葉(3)的中間部位。
3.如權(quán)利要求1所述的錯(cuò)列式離心泵空間導(dǎo)葉體，其特征在于:所述上導(dǎo)葉(2)的葉片數(shù)與所述下導(dǎo)葉(3)的葉片數(shù)相同。
4.如權(quán)利要求1所述的錯(cuò)列式離心泵空間導(dǎo)葉體，其特征在于:所述上導(dǎo)葉(2)和所述下導(dǎo)葉(3)是由傳統(tǒng)的空間導(dǎo)葉葉片沿其中間流線所截后對應(yīng)得到的上下兩部分，所述上導(dǎo)葉(2)和所述下導(dǎo)葉(3)保持傳統(tǒng)的空間導(dǎo)葉葉片的三維扭曲型式。
5.如權(quán)利要求1所述的錯(cuò)列式離心泵空間導(dǎo)葉體，其特征在于:所述上導(dǎo)葉(2)和下導(dǎo)葉(3)的軸向位置與傳統(tǒng)的空間導(dǎo)葉葉片的軸向位置相同。
6.如權(quán)利要求1所述的錯(cuò)列式離心泵空間導(dǎo)葉體，其特征在于:所述固定葉(6)的數(shù)量為4?8片，沿所述輪轂體(4)環(huán)列均勻布置。
【文檔編號】F04D29/44GK203532331SQ201320366973
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月25日
【發(fā)明者】高波, 邵騰, 李忠, 楊敏官 申請人:江蘇大學(xué)