一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构及其设计方法技术

本发明专利技术公开了一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构，其包括第一叶片、第一盖板、第一出口、第一口环、第一叶轮流道、第二叶片、第二盖板、第二出口、第二口环、第二叶轮流道、轮毂，第一出口的轴向两端与第二出口的轴向两端分别平齐且具有相同的轴向宽度，在周向上，第一出口与第二出口交替/间隔设置，其特征在于：第一口环(13)具有第一口环外缘(131)、第一口环内缘(132)，第一口环外缘为圆形，第一口环内缘为第一椭圆形，第二口环(23)具有第二口环外缘、第二口环内缘(232)，第二口环外缘为圆形，第二口环内缘为第二椭圆形，第一椭圆形的长轴与第二椭圆形的长轴相垂直。本发明专利技术能够有效地提高离心泵的抗汽蚀性能。离心泵的抗汽蚀性能。离心泵的抗汽蚀性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构及其设计方法


[0001]本专利技术涉及多级离心泵
，具体涉及一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构及其设计方法。

技术介绍

[0002]如图1所示，现有技术JP2018
‑
105298A公开了一种高效双吸叶轮结构，其第一叶轮流道的出口端具有第一出口，第二叶轮流道的出口端具有第二出口，第一出口的轴向两端与第二出口的轴向两端分别平齐且具有相同的轴向宽度，在周向上，第一出口与第二出口交替/间隔设置，能够减小双吸叶轮的轴向尺寸。但现有的该双吸叶轮结构在减小双吸叶轮轴向尺寸的同时，相应的抗汽蚀性能有所降低。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构及其设计方法，其通过口环内缘、凹凸部的设计，能够有效地提高离心泵的抗汽蚀性能。其通过该设计方法，能够提高离心泵的抗汽蚀性能，从而提高离心泵的整体效率。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构，其包括第一叶片(10)、第一盖板(11)、第一出口(12)、第一口环(13)、第一叶轮流道(P1)、第二叶片(20)、第二盖板(21)、第二出口(22)、第二口环(23)、第二叶轮流道(P2)、轮毂(30)，轮毂包括对称设置的第一毂部(31)、第二毂部(32)，第一叶片与第二叶片对称设置，相邻两第一叶片之间构成第一叶轮流道(P1)，相邻两第二叶片20之间构成第二叶轮流道(P2)，第一叶轮流道的出口端具有第一出口，第二叶轮流道的出口端具有第二出口，第一出口的轴向两端与第二出口的轴向两端分别平齐且具有相同的轴向宽度，在周向上，第一出口与第二出口交替/间隔设置，第一盖板的端部具有第一口环，第二盖板的端部具有第二口环，其特征在于：第一口环(13)具有第一口环外缘(131)、第一口环内缘(132)，第一口环外缘为圆形，第一口环内缘为第一椭圆形，第二口环(23)具有第二口环外缘、第二口环内缘(232)，第二口环外缘为圆形，第二口环内缘为第二椭圆形，第一椭圆形的长轴(2a)与第二椭圆形的长轴相垂直。
[0006]进一步地，所述轮毂(30)的轴向端部具有毂部轴向端部外缘(33)，毂部轴向端部外缘具有半径R，第一椭圆形和/或第二椭圆形具有长半轴a，短半轴b，a＝(1.05
‑
1.2)b，R＝(0.5
‑
0.65)a。
[0007]进一步地，所述毂部轴向端部外缘(33)的外周面设置有多个凹槽(331)，多个凹槽沿周向分布。
[0008]进一步地，所述凹槽(331)的径向深度为第一毂部(31)径向厚度的0.25
‑
0.4倍，凹槽(331)的轴向深度为第一毂部(31)径向厚度的0.5
‑
2倍。
[0009]进一步地，所述第一盖板(11)具有第一盖板内侧壁(111)，第一盖板内侧壁表面上且位于第一叶轮流道(P1)内设置有凹凸部(112)，凹凸部呈波浪状，凹凸部从第一口环(13)
的下游延伸至第一出口(12)。
[0010]进一步地，在周向上，凹凸部(112)仅设置于第一椭圆形的短轴所对应的区域，该区域为周向60
‑
150
°
。
[0011]进一步地，所述第二盖板(21)具有第二盖板内侧壁，第二盖板内侧壁表面上且位于第二叶轮流道(P2)内设置有第二凹凸部，第二凹凸部呈波浪状，第二凹凸部从第二口环的下游延伸至第二出口；在周向上，第二凹凸部仅设置于第二椭圆形的短轴所对应的区域，该区域为周向60
‑
150
°
该结构与第一盖板内侧壁具有相同的凹凸部结构。
[0012]一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构的设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：
[0013]设计/计算时各参数/各变量取其数值部分进行设计/计算；
[0014]1)确定双吸叶轮比转速n
q
，按以下方式计算：
[0015][0016]式中：f
q
‑
叶轮吸入口数量；Q
BEP
‑
多级泵额定流量；n
‑
额定转速；H
BEP
‑
设计扬程；
[0017]2)确定叶轮流道的流道中线r；流道中线为一条变异的阿基米德螺旋线，按以下方程式计算：
[0018][0019]式中：r
‑
原始的流道中线；D2‑
流道出口直径；θ
‑
极角；
‑
流道中线包角；
[0020]3)确定出口宽度b、叶轮第一侧吸入口盖板倾角T1、叶轮第二侧吸入口盖板倾角T2、叶轮进口直径D
’1、叶轮出口直径D'2；按以下方式计算：
[0021][0022][0023][0024]T1＝T2＝80
°
～87
°
；
[0025]式中：g
‑
重力加速度、H
‑
泵首级扬程、Q
‑
泵首级流量；
[0026]4)确定叶轮流道的叶片厚度σ1、叶片出口角β1、叶片包角流道中线包角根据以下公式计算:
[0027]σ1＝4～8mm；
[0028]β1＝10
°
～30
°
；
[0029][0030][0031]5)保持叶轮出口速度c2和出口动态液流角α2不变；
[0032]6)保证首级蜗壳进口绝对液流角α3为一恒定值；
[0033]7)保持叶轮具有略低的扬程系数ψ，防止旋转失速，扬程系数ψ按以下方式计算：
[0034][0035]式中：g
‑
重力加速度，H
‑
泵首级扬程，u2‑
叶轮外径处圆周速度；
[0036]8)双吸叶轮两侧叶片在外径处呈交替交叉布置，包括位于双吸叶轮第一侧的叶片压力面、位于双吸叶轮第一侧的叶片吸力面、位于双吸叶轮第二侧的叶片压力面、位于双吸叶轮第二侧的叶片吸力面，对叶片上的流体动反力进行严格控制，引入了局部压力系数C
p
和整体升力系数C
L
的两个函数进行控制，压力系数C
p
根据以下公式计算：
[0037][0038]压力系数C
L
根据以下公式计算：
[0039][0040]式中：c
u
‑
切向速度分量，Z
‑
叶轮叶片数，r
‑
柱坐标系下的径向分量，x
‑
柱坐标系下的轴向分量，B
‑
叶片高度，f
b
‑
新型叶片分布系数，w
1tip
、w2‑
相对速度矢量，u2‑
叶轮外径处圆周速度，L
‑
叶轮高度；
[0041]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构，其包括第一叶片(10)、第一盖板(11)、第一出口(12)、第一口环(13)、第一叶轮流道(P1)、第二叶片(20)、第二盖板(21)、第二出口(22)、第二口环(23)、第二叶轮流道(P2)、轮毂(30)，轮毂包括对称设置的第一毂部(31)、第二毂部(32)，第一叶片与第二叶片对称设置，相邻两第一叶片之间构成第一叶轮流道(P1)，相邻两第二叶片20之间构成第二叶轮流道(P2)，第一叶轮流道的出口端具有第一出口，第二叶轮流道的出口端具有第二出口，第一出口的轴向两端与第二出口的轴向两端分别平齐且具有相同的轴向宽度，在周向上，第一出口与第二出口交替/间隔设置，第一盖板的端部具有第一口环，第二盖板的端部具有第二口环，其特征在于：第一口环(13)具有第一口环外缘(131)、第一口环内缘(132)，第一口环外缘为圆形，第一口环内缘为第一椭圆形，第二口环(23)具有第二口环外缘、第二口环内缘(232)，第二口环外缘为圆形，第二口环内缘为第二椭圆形，第一椭圆形的长轴(2a)与第二椭圆形的长轴相垂直。2.如权利要求1所述的一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构，其特征在于，所述轮毂(30)的轴向端部具有毂部轴向端部外缘(33)，毂部轴向端部外缘具有半径R，第一椭圆形和/或第二椭圆形具有长半轴a，短半轴b，a＝(1.05
‑
1.2)b，R＝(0.5
‑
0.65)a。3.如权利要求2所述的一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构，其特征在于，所述毂部轴向端部外缘(33)的外周面设置有多个凹槽(331)，多个凹槽沿周向分布。4.如权利要求3所述的一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构，其特征在于，所述凹槽(331)的径向深度为第一毂部(31)径向厚度的0.25
‑
0.4倍，凹槽(331)的轴向深度为第一毂部(31)径向厚度的0.5
‑
2倍。5.如权利要求2所述的一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构，其特征在于，所述第一盖板(11)具有第一盖板内侧壁(111)，第一盖板内侧壁表面上且位于第一叶轮流道(P1)内设置有凹凸部(112)，凹凸部呈波浪状，凹凸部从第一口环(13)的下游延伸至第一出口(12)。6.如权利要求5所述的一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构，其特征在于，在周向上，凹凸部(112)仅设置于第一椭圆形的短轴所对应的区域，该区域为周向60
‑
150
°
。7.如权利要求6所述的一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构，其特征在于，所述第二盖板(21)具有第二盖板内侧壁，第二盖板内侧壁表面上且位于第二叶轮流道(P2)内设置有第二凹凸部，第二凹凸部呈波浪状，第二凹凸部从第二口环的下游延伸至第二出口；在周向上，第二凹凸部仅设置于第二椭圆形的短轴所对应的区域，该区域为周向60
‑
150
°
该结构与第一盖板内侧壁具有相同的凹凸部结构。8.如权利要求7所述的一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构的设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：设计/计算时各参数/各变量取其数值部分进行设计/计算；1)确定双吸叶轮比转速n
q
，按以下方式计算：式中：f
q
‑
叶轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：