一種匹配環(huán)形壓水室的高效非等包角導葉體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種匹配環(huán)形壓水室的高效非等包角導葉體，屬于流體機械領域。該導葉體由葉片（2）、蓋板（3）組成，導葉體安裝于葉輪（1）和環(huán)形壓水室（4）之間。葉片（2）固定在蓋板（3）上，其特征是：導葉體葉片沿圓周方向呈非等包角布置。所有葉片的進、出口安放角等參數相同，葉輪出口流場均勻，改善了出口過流面積變化，又改善了葉輪受力以及軸上承受的徑向力，進而提高了泵的效率，且減弱了因改變導葉進口位置后產生的徑向力分布不均而引起的不穩(wěn)定性。
【專利說明】—種匹配環(huán)形壓水室的高效非等包角導葉體
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種匹配環(huán)形壓水室的高效非等包角導葉體，屬于流體機械領域。
【背景技術】
[0002]導葉體是常用于泵的過流部件。在水泵的設計中，由于結構等原因將壓水室設計成環(huán)形時，葉輪與其配合的水力性能低下，而導葉體可以將從葉輪流出的液體收集輸送至下游，并將部分液流的動能轉化為壓能，消除液流的旋轉，可顯著地提高泵效率；傳統(tǒng)設計的導葉體沿圓周方向是對稱布置的，但是根據流體機流動規(guī)律可知，流量沿著葉輪旋轉方向遞增，對稱布置的導葉流道斷面面積不變，造成了導葉出口的液體沿圓周方向的分布不均，使得導葉體內的水力損失增大，降低泵的效率，甚至會影響泵的運行穩(wěn)定性；改變導葉的布置以適應流體的流動規(guī)律可以提高泵的效率，但是同時改變了導葉進口邊的水力性能，使得徑向力分布不均，影響泵的穩(wěn)定，甚至引發(fā)振動。
[0003]針對于導葉體的研究目前集中于葉片型線、幾何參數、葉片數等因素的優(yōu)化；邴浩研究了不同的導葉進口安放角、安放角沿流線分布對導葉的影響，錢涵欣對混流泵固定導葉安放角及葉輪輪緣與泵體前蓋間隙變化對泵性能影響的試驗結果作了介紹，朱俊華從相鄰兩導葉間的容許擴散角優(yōu)化了軸流泵的導葉數，高波提出了在匹配環(huán)形壓水室的非堆成導葉體，即改變導葉葉片的排列位置來改善水力性能及提高效率；目前的研究均以均勻分布以及改變導葉分布為研究對象，尚未從導葉包角沿圓周線性分布研究導葉性能，以進一步提高導葉的效率及改善出口過流面積變化和葉輪受力以及軸上承受的徑向力，因此超越了傳統(tǒng)設計以及目前改變導葉分布結構的設計，對于研究導葉沿圓周的變化具有實際意義。

【發(fā)明內容】

[0004]為提高泵的效率以及改善徑向力的分布，本發(fā)明超越傳統(tǒng)設計并且打破重構導葉布置的設計，提出了一種葉片包角沿`圓周變化的導葉體。
[0005]本發(fā)明是一種匹配環(huán)形壓水室的高效非等包角導葉體，該導葉體由葉片、蓋板組成，導葉體安裝于葉輪和環(huán)形壓水室之間。葉片固定在蓋板上，沿圓周方向呈非等包角布置。以出口所在半徑與環(huán)形壓水室出口中心線為Θ的葉片為第一葉片，Θ為0-15°，葉片數η大于7片，小于20片，推薦包角i與葉片數η的經驗公式為:嚴rk2n ；i=l, 2, 3 *..η ；
!為設計泵導葉第一葉片的包角，取值在35°到60°之間；i為設計泵導葉第i葉片的包角；k2=0.5卜2°，保證最后葉片的包角在35°到45°之間，導葉出口直徑D4與環(huán)形壓水室直徑D5的關系式為:D5/D4=1.5^1.6，第一片葉片的出口邊所在半徑和環(huán)形壓水室出口中心線之間最佳安放角度為0-15°，所有葉片的進、出口安放角等參數相同，該非等包角結構均適用于圓柱型徑向導葉和扭曲型空間導葉的設計。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點是:根據導葉體出口過流斷面上液體沿水泵旋轉方向流量增加這一特性，通過逐漸減小包角的大小，重構每一流道的過流能力，符合真實流動規(guī)律，使導葉體內流體速度分布均勻，且由于進口對稱而改善了出口過流斷面面積變化，從而達到減小泵內部流動損失的目的，非等包角布置的導葉體改善了葉輪受力以及軸上承受的徑向力，可提聞栗的效率和運行穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的非等包角機構導葉軸截面示意圖。
[0008]圖2是傳統(tǒng)的葉片均勻布置的導葉體軸截面圖。
【具體實施方式】
[0009]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0010]如圖1所示在傳統(tǒng)設計方法完成導葉體之后，逐漸改變導葉的包角，葉片2固定在蓋板3上，導葉體安裝在葉輪I和環(huán)形壓水室4之間；在設計圓柱型的徑向導葉和扭曲型的空間導葉時，采用葉片沿圓周非對稱布置結構，以下舉例說明:該導葉葉片數為11片，以第一片葉片為起點，第一葉片的包角是36° ,相鄰葉片的包角以0.7°逐漸減小，第一片葉片的出口邊和環(huán)形壓水室出口中心線最佳安放角度為15°，葉輪外徑02=327臟，D4=520mm, D5/D4=L 538 ;所有葉片的進、出口安放角等結構參數相同，空間布置也相同。
[0011]傳統(tǒng)的葉片布局如圖2所示，采用相同的葉輪I和壓水室4，導葉葉片2沿圓周均勻布置，導葉的包角均為36°。導葉體采用精密鑄造工藝完成，安裝時保證導葉體相對壓水室的位置。
[0012]通過計算流體動力學計算(CFD)得出裝配非等包角導葉體使得泵的效率比裝有傳統(tǒng)導葉體的泵的效率高了約1.8% ;而當D5ZD4不在1.5^1.6之間時，效率提高了約1.5% ;本發(fā)明改善了導葉體內流體的速度場分布，使各個葉片流道間液流速度分布均勻，降低水力損失，從而達到減小泵內部流動損失的目的，又改善了出口過流面積變化。以只改變包角設計的導葉體改善了葉輪受力和軸上承受的`徑向力，進而提高泵的效率和運行穩(wěn)定性。
【權利要求】
1.一種匹配環(huán)形壓水室的高效非等包角導葉體，適用于圓柱型徑向導葉和扭曲型空間導葉，該導葉體由葉片(2 )、蓋板(3 )組成，導葉體安裝于葉輪(I)和環(huán)形壓水室(4 )之間，其特征是:導葉體葉片沿圓周方向呈非等包角布置。
2.如權利要求1所述的一種匹配環(huán)形壓水室的高效非等包角導葉體，其特征是:所述的沿圓周方向指沿圓周逆時針方向。
3.如權利要求1所述的一種匹配環(huán)形壓水室的高效非等包角導葉體，其特征是:以出口所在半徑與環(huán)形壓水室出口中心線為Θ的葉片為第一葉片，葉片數η大于7片，小于20片；包角i與葉片數η的經驗公式為:嚴!-k2n ；i=l, 2，3...η ; ι為設計泵導葉第一葉片的包角；i為設計泵導葉第i葉片的包角；k2的系數取值應保證最后一枚葉片的包角在35°到45°之間。
4.如權利要求3所述的一種匹配環(huán)形壓水室的高效非等包角導葉體，其特征是:J35°到60°之間。
5.如權利要求3所述的一種匹配環(huán)形壓水室的高效非等包角導葉體，其特征是:k2=0.50~20。
6.如權利要求3所述的一種匹配環(huán)形壓水室的高效非等包角導葉體，其特征是:所述Θ為0~15°。
7.如權利要求1所述的一種匹配環(huán)形壓水室的高效非等包角導葉體，其特征是:當導葉體出口直徑D4與環(huán)形壓水室直徑D5的`關系式為:D5/D4=L 5^1.6。
【文檔編號】F04D29/24GK103883558SQ201410091414
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月13日 優(yōu)先權日:2014年3月13日
【發(fā)明者】高波, 王震, 楊敏官, 張寧 申請人:江蘇大學