專利名稱：導流式軸流泵葉輪的制作方法
技術領域：
本發明涉及軸流式水泵技術領域，特別涉及一種導流式軸流泵葉輪。
背景技術：
軸流式水泵是一種高比轉速葉片泵，它具有流量大、揚程低的特點，廣泛應用在流域調水、農田灌溉、防洪排澇、市政供水、電廠水循環等領域。一般情況下，軸流式水泵在設計工況點附近效率較高，此時具有較穩定的水力性能，若偏離這個區域，水泵水力效率下降，特別是在小流量工況范圍，存在不穩定的馬鞍區，此時泵內流動紊亂，在葉輪表面容易產生流動分離，從而誘導其他不穩定流動現象的產生，嚴重影響水泵系統的安全穩定運行。如圖1所示，在非設計工況下，流體繞流葉片時，工況的改變導致入流角度發生變化，入流產生了沖擊，在葉片的背面發生了流動分離，形成明顯可見的漩渦流動結構。由于漩渦區的出現，對葉片產生了較大的阻力作用，消耗更多的軸功率，因此造成泵的水力效率降低。由此可見，設計一種在偏工況運行條件下有效控制葉片表面邊界層分離的軸流泵葉輪，對于拓寬軸流式水泵有效工 況范圍具有重要的應用價值。
發明內容
本發明的目的在于針對已有技術存在的技術問題，提供一種導流式軸流泵葉輪，該軸流泵葉輪可以有效控制偏工況下軸流泵葉片產生的流動分離，減小不穩定流動產生的阻力，提高軸流式水泵的工作效率。為達到上述目的，對本發明所要解決的技術問題可以通過以下技術方案來實現: 一種導流式軸流泵葉輪，包括與泵軸健連接的葉輪輪轂和均布于輪轂上的若干主葉
片，其特征在于:所述輪轂上還均布數量與主葉片數量相等的導流葉片。所述導流葉片與主葉片在結構上源于同一個軸流泵葉片，在效率較高的設計工況點附近，導流葉片和主葉片拼接為某一原始軸流泵葉輪葉片。所述導流葉片與主葉片也可以重新分別進行設計，對幾何結構做一些調整處理。所述導流葉片在效率低的工況下，導流葉片進行位置移動，與相鄰主葉片之間具有有效的距離，兩者之間構成縫隙。所述導流葉片位于主葉片前緣的前方，導流葉片與主葉片之間的相對位置，在圓周方向的兩者距離為0 100mm，在軸向方向的兩者距離為0 120mm。所述導流葉片翼型斷面的進口角度為10飛0°。所述主葉片翼型截面的安裝角度為15 45°。本發明的導流葉片的入流端的厚度大于或等于出流端的厚度，優選方案為出流端的厚度接近為0mm。本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著技術進
IK
少:
本發明將傳統軸流泵葉輪葉片的水力設計分為主葉片和導流葉片，利用導流葉片的引流作用效果，使得主流通過導流葉片后，能以沖擊最小的方式繞流主葉片；同時利用流體通過縫隙，使之能能承受流體的逆壓力梯度從而延遲甚至是不產生邊界層的分離。如圖2所示，從本發明優選例子的流場可以看出，對于相同運行工況下的傳統軸流泵葉輪，采用本發明的軸流泵葉輪，明顯抑制了入流產生的漩渦區，從而降低了由于流動分離產生的不必要的能量損失，改善了軸流式水泵的水力性能，提高了軸流式水泵在非設計工況點的效率和運行穩定性。
圖1是在偏工況下傳統軸流泵葉輪葉片吸力面出現漩渦區的示意圖。圖2是本發明的導流式軸流泵葉輪抑制漩渦流場的示意圖。圖3是本發明導流式軸流泵葉輪一個優選例的結構示意圖。圖4是圖3的左視圖。
具體實施例方式為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于理解，下面結合附圖和優選實例，進一步闡述本發明。實例一:
參看圖3和圖4，本導流式軸流泵葉輪，包括與泵軸鍵連接的輪轂41和均布于輪轂41上的主葉片42，主葉片42的數量可以為三、四片或其它數量，主要根據泵的設計要求來選定葉片數量。輪轂41上還均布導流葉片43，導流葉片43位于主葉片42的前端，且兩者在數量上相等。
實例二:
本實例與實例一基本相同，特別之處在于如下:
所述葉輪可以為油脂砂、樹脂砂或糊金砂鑄造葉輪，或者精密鑄造的葉輪，也可以為金屬加工葉輪或者焊接葉輪。此外，本發明的思想除使用在軸流式水泵的葉輪上，也可用在混流式水泵葉輪上。主葉片42和導流葉片43結構上可以通過對現成的葉片基礎采用分割的方式進行設計，通過改變導流葉片43的位置，使得與主葉片42之間形成縫隙。主葉片42和導流葉片43在葉片壓力面和背面的位置位于距離葉片前緣5 40%弦長范圍內。主葉片42和導流葉片43的結構也可以分別進行設計，通過參數化尋優，進行不同方案的組合。導流葉片43位于主葉片42之間的相對位置，在圓周方向的兩者距離為0 100mm，在軸向方向的兩者距離為0 120mm。導流葉片43翼型截面的進口角度為10飛0°，主葉片42翼型截面的進口安放角度為15 45°。導流葉片43的入流端的厚度大于或等于出流端的厚度，優選方案為出流端的厚度接近為0mm。通過調整導流葉片43的進口安放角，以及與主葉片42形成的縫隙，能夠有效抑制由于流體入流角度的變化而在葉片表面發成邊界層分離而形成漩渦區域，通過導流葉片的引流以及縫隙形成的射流，可以改善流體繞流葉片的形態，使得流動更為穩定，有效提高偏工況下軸流泵的水力性能。
從表I可以了解本實例應用于軸流泵時與常規軸流泵的性能對比的情況，在lOOOr/min的轉速下，在非設計流量下的不同工況點，效率都有所提高(表中所列數據均為裝置試驗的結果)。
權利要求
1.一種導流式軸流泵葉輪，包括與泵軸鍵連接的葉輪輪轂和均布于輪轂上的若干主葉片，其特征在于，還包括數量與主葉片數量相等的導流葉片，所述的導流葉片設置于主葉片前緣入流方向的前方，所述每個導流葉片與相鄰主葉片之間具有一定的縫隙。
2.根據權利要求1所述的導流式軸流泵葉輪，其特征在于，導流葉片與主葉片在結構上可以源于同一個軸流泵葉片，即導流葉片和主葉片可以拼接為某一軸流泵葉輪葉片，也可以重新對主葉片和導流葉片進行參數化設計。
3.根據權利要求1所述的導流式軸流泵葉輪，其特征在于，導流葉片與主葉片之間的相對位置，在圓周方向的兩者距離為O 100mm，在軸向方向的兩者距離為0 120mm。
4.根據權利要求1所述的導流式軸流泵葉輪，其特征在于，導流葉片翼型截面的進口角度為10 50。。
5.根據權利要求1所述的導流式軸流泵葉輪，其特征在于，導流葉片的入流端的厚度大于或等于出流端的厚度，優選方案為出流端的厚度接近為0mm。
6.根據權利要求1所述的導流 式軸流泵葉輪，其特征在于，主葉片翼型截面的進口安度為15 45。。
全文摘要
本發明公開一種導流式軸流泵葉輪。它包括與泵軸鍵連接的葉輪轂和均布于輪轂上的若干主葉片，輪轂上還均布數量與主葉片數量相等的導流葉片，所述的導流葉片與主葉片間具有有效距離的縫隙。所述導流葉片與主葉片之間的相對位置，在圓周方向的兩者距離為0~100mm，在軸向方向的兩者距離為0~120mm，導流葉片的翼型截面進口角度為10~50°，主葉片的翼型截面進口角度為15~45°。利用導流葉片的引流作用，使得流體通過導流葉片后，能以沖擊較小的方式繞流主葉片；同時利用流體通過縫隙，使之能承受流體的逆壓力梯度從而延遲甚至是不產生邊界層的分離，降低了葉片表面的阻力，減少了軸功率的損耗而提高軸流泵的工作效率。
文檔編號F04D29/18GK103233914SQ20131019314
公開日2013年8月7日 申請日期2013年5月23日 優先權日2013年5月23日
發明者陳紅勛, 張睿, 孫濤, 朱兵 申請人:上海大學