專利名稱：：一種高效軸流泵葉輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種非變?nèi)菔奖玫闹饕慵?，該軸流式葉輪的葉片工作面型線由流線特性確定，并根據(jù)翼型厚度變化規(guī)律加厚型線。該葉輪可供大流量低揚(yáng)程場(chǎng)合使用。目前軸流泵葉輪主要用升力法進(jìn)行設(shè)計(jì)。升力法設(shè)計(jì)葉片的假定是葉輪葉片數(shù)很少，在葉輪葉片柵中的流體繞流接近于繞單個(gè)機(jī)翼的繞流，因而葉輪葉片柵中翼型互相作用對(duì)繞流特性影響不大。根據(jù)該假定，把軸流式葉輪葉片柵中的每一個(gè)翼型看作是孤立的，并應(yīng)用在風(fēng)洞中進(jìn)行單個(gè)翼型的試驗(yàn)結(jié)果來設(shè)計(jì)葉片。由于上述假定具有一定的近似性，為此需要對(duì)流體繞流葉柵與單獨(dú)機(jī)翼的差別進(jìn)行修正，因此導(dǎo)致葉輪的性能具有不確定性。并且目前軸流泵葉輪的翼型大多數(shù)參考的是現(xiàn)有的航空動(dòng)力翼型，進(jìn)口部位肥厚，不適應(yīng)來流方向變化不大的軸流式水泵的葉片。先有的發(fā)明專利技術(shù)96119277專利號(hào)軸流式葉輪提出了一種結(jié)構(gòu)緊湊的用于攪拌的軸流式葉輪，該葉輪以較小的扭矩提供較大的排放量，但是該葉輪僅適用于儲(chǔ)液罐低中濃度液體中的液滴或顆粒的分散。實(shí)用新型專利號(hào)ZL02204291.1提出了一種葉尖彎曲的軸流式葉輪，通過在葉尖處將原來的垂直于葉輪軸心的直線形狀彎曲合適的角度形成曲面，葉尖的寬度順葉輪旋轉(zhuǎn)的反向加大，使流體在離開葉尖前，葉片能利用所含能量，而達(dá)到提高能量轉(zhuǎn)換效率的目的。專利申請(qǐng)?zhí)?00580024657.0增強(qiáng)流動(dòng)的軸流式葉輪中，其葉片中的輪廓截面由空氣動(dòng)力學(xué)決定的。以上專利技術(shù)，提出了不同場(chǎng)合軸流泵葉輪的構(gòu)造和外形特征，但都沒有提出軸流葉輪不同圓周截面的翼型特征和葉片型線的確定方法。這些現(xiàn)有的專利技術(shù)在不能滿足我國灌溉工程、化工流程等工程中的軸流泵葉輪的性能要求。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有借鑒航空翼型設(shè)計(jì)的軸流泵葉輪的不足，本發(fā)明中的軸流式葉輪的葉片，是根據(jù)不同流面上的流線進(jìn)出口安放角計(jì)算得到其工作面的型線，并根據(jù)翼型加厚規(guī)律進(jìn)行加厚。本發(fā)明的技術(shù)方案是—種高效軸流泵葉輪，它的葉片上圓弧型線的半徑R，是由下式確定式中R-工作面型線半徑；P「流線進(jìn)口安放角；!32-流線出口安放角；e-型線中心角；l-弦線長度。從輪緣到輪轂的翼型a、b、c、d、e最大厚度分別為5.2mm，6.9mm，8.6mm，10.3mm，12mm。根據(jù)下式翼型的厚度變化規(guī)律，分別對(duì)工作面五條型線從工作面向背面加厚。技術(shù)背景[0010]<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>[0011]式中1-弦線長度；S-翼型厚度；S^-最大翼型厚度，X-翼型吸力面到進(jìn)口邊的葉片型線的確定和葉片加厚規(guī)律是本發(fā)明葉輪的獨(dú)特的設(shè)計(jì)之處，簡單實(shí)用。通過實(shí)踐證明，該葉輪不僅可以滿足設(shè)計(jì)參數(shù)的要求，且效率高，綜合性能良好。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明的軸流泵葉輪。圖2是本發(fā)明的軸流泵葉輪a、b、c、d和e流面的翼型圖。圖3是本發(fā)明的軸流泵葉輪a、b、c、d和e流面位置圖。圖4是翼型工作面圓弧型線幾何參數(shù)關(guān)系示意圖。圖5是翼型工作面型線加厚規(guī)律的示意圖。圖6是實(shí)施例中葉片平面投影圖。圖7是實(shí)施例中葉片軸面投影圖。圖8是實(shí)施例中葉片A向視圖。圖9是實(shí)施例中葉片a流面翼型圖。圖10是實(shí)施例中葉片b流面翼型圖。圖11是實(shí)施例中葉片c流面翼型圖。圖12是實(shí)施例中葉片d流面翼型圖。圖13是實(shí)施例中葉片e流面翼型圖。|32_型線進(jìn)、出口角；Y-型線曲率角；9-型線中心角；h_翼型拱度；1-弦線長度；S-翼型厚度；S最大翼型厚度；t_節(jié)距、R-圓弧型線半徑、翼型安放角J-翼型吸力面到進(jìn)口邊的距離。具體實(shí)施方式該軸流式葉輪的比轉(zhuǎn)速為1000，葉輪直徑02=300，n=1450r/min，如圖1所示。具體的實(shí)施過程可以參照表l。流面一般分57個(gè)，在本實(shí)施中葉片數(shù)為3，每個(gè)葉片分5個(gè)流面a、b、c、d、e，流面間距相等，如圖1和圖3。計(jì)算各流面上流線的進(jìn)口液流角，分別為15.37°，18.28°，22.39°，28.06°，36.86°，選擇沖角A^，A的選用范圍為(0°3°)，確定葉片進(jìn)口角=13/+Ah，分別為16.97°，19.48°，23.19°，28.46°，36.86°。計(jì)算各流線出口液流角P2'，分別為17.18°，21.11°，27.27°，37.51°，58.54°?？紤]有限葉片數(shù)等因素影響，厶|32的選用范圍為(0°3°)，本實(shí)施例中每條流線加沖角確定1°，則葉片出口角P2=P2'+AP2，分別為18.18°，22.11°，28.27°，38.51°，59.54°。選擇不同流線的弦線長度1，分別為188.50mm，176.24mm，160.54mm，139.96mm，116.87mm。根據(jù)工作面型線半徑R的計(jì)算式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>計(jì)算出圓弧形線半徑R，計(jì)算結(jié)果分別為8943mm,3831mm,1811mm，799mm，297mm，如圖2所示。根據(jù)工作面的進(jìn)口安放角^和出口安放角P2和型線半徑畫翼型展開圖，如圖4所示。[0032]表1比轉(zhuǎn)速1000的軸流式葉輪計(jì)算過程<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>[0035]輪轂處的翼型最大厚度按公式S,"0.0120.015)AV^估算，通常對(duì)于直徑為300的軸流泵模型，葉片外緣側(cè)最大厚度取5mm，輪轂側(cè)最大厚度取14mm，從輪轂到輪緣的厚度按照線性規(guī)律變化。確定葉片從輪緣到輪轂的翼型5、4、3、2、1最大厚度分別為5.2mm，6.9mm，8.6mm，10.3mm，12mm，根據(jù)公式S/Smax=2.1437(x/1)3_6.9947(x/1)2+4.8445(x/1)+0.052計(jì)算得到翼型厚度加厚規(guī)律如下表2:表2翼型的厚度變化規(guī)律<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>[0038]按照翼型厚度加厚規(guī)律，對(duì)工作面型線進(jìn)行加厚，并對(duì)葉片進(jìn)出口修圓，如圖5所示。最后作葉片的平面投影圖(圖6)，、軸面投影圖(圖7)和A向視圖(圖8)，并分別作出流面a，b，c，d和e的翼型，分別見圖9、圖10、圖11、圖12和圖13。權(quán)利要求一種高效軸流泵葉輪，其特征是，軸流泵葉輪的葉片上圓弧型線的半徑R，是由下式確定<mrow><mi>R</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>l</mi><mrow><mn>2</mn><mi>sin</mi><mfrac><mi>θ</mi><mn>2</mn></mfrac></mrow></mfrac><mo>=</mo><mfrac><mi>l</mi><mrow><mn>2</mn><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><msub><mi>β</mi><mn>2</mn></msub><mo>-</mo><msub><mi>β</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mn>2</mn></mfrac><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow>式中R-工作面型線半徑；β1-流線進(jìn)口安放角；β2-流線出口安放角；θ-型線中心角；l-弦線長度。2.如權(quán)利要求1所述的軸流泵葉輪，其特征是葉片從輪緣到輪轂有a、b、c、d、e五條型線，a、b、c、d、e的最大厚度分別為5.2mm，6.9mm，8.6mm，10.3mm，12mm;五條型線從工作面向背面增厚，厚度隨長度位置不同的變化規(guī)律符合下式S/Smax=2.1437(x/1)3-6.9947(x/1)2+4.8445(x/1)+0.052式中1-弦線長度；S-翼型厚度；Smax-最大翼型厚度，x-翼型吸力面到進(jìn)口邊的距專利摘要本實(shí)用新型是一種主要在高比轉(zhuǎn)數(shù)工況即大流量低揚(yáng)程工況使用的軸流式葉輪。其特征是該軸流式葉輪是由不同流面的流線進(jìn)出口安放角和圓弧型線的幾何關(guān)系計(jì)算出葉片工作面流線的型線，然后根據(jù)翼型厚度變化公式對(duì)葉片工作面不同的流線進(jìn)行加厚。通過實(shí)踐應(yīng)用，本實(shí)用新型軸流式葉輪幾何參數(shù)不僅滿足水泵設(shè)計(jì)工況的揚(yáng)程和流量要求，而且效率高，汽蝕性能好，設(shè)計(jì)過程簡單，具有一定的推廣價(jià)值。文檔編號(hào)F04D29/18GK201539437SQ200920043160公開日2010年8月4日申請(qǐng)日期2009年6月23日優(yōu)先權(quán)日2009年6月23日發(fā)明者關(guān)醒凡,張德勝,施衛(wèi)東,曹衛(wèi)東,陸偉剛申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)