一種離心泵葉片的尾部修型方法、離心泵葉輪及離心泵的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及離心泵技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種離心泵葉片的尾部修型方法、離心泵葉輪及離心泵，包括以下步驟：S1，在葉片的原出口邊上取一個A點，使A點距離葉片的壓力邊的弧作為修型后的出口邊；S2，輪盤的圓心與A點連線的延長線作為x軸，A點為切點做葉片的出口圓的切線作為y軸；S3，以A點為起點做與y軸正向呈銳角或直角并沿x軸負(fù)向延伸的射線；S4，以輪盤的圓心為圓心，做直徑小于葉片的出口圓直徑的第一輔助圓，射線與第一輔助圓的第一個交點為B點；S5，直線連接A點與B點，做斜角切割；S6，以輪盤的圓心為圓心，做直徑小于第一輔助圓直徑的第二輔助圓，葉片的吸力邊與第二輔助圓的交點為C點；S7，弧線過渡切割連接B點與C點。
【專利說明】
一種離心泵葉片的尾部修型方法、離心泵葉輪及離心泵
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及離心栗技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種離心栗葉片的尾部修型方法、離心栗葉輪及離心栗?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前離心栗的工作過程實際上就是一個能量傳遞和轉(zhuǎn)換的過程，它把電動機的高速旋轉(zhuǎn)的機械能轉(zhuǎn)化為水的動能和勢能。如今，離心栗廣泛應(yīng)運于國名經(jīng)濟(jì)各個部門和航天航空等尖端領(lǐng)域。研究表明，離心栗內(nèi)非定常葉片流激振動現(xiàn)象是影響水栗可靠性的最主要因素之一。因此提高離心栗穩(wěn)定性，將在我們生產(chǎn)生活方面帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]在一定條件下的定常來流繞過某些物體時，物體兩側(cè)會周期性地脫落出旋轉(zhuǎn)方向相反，并排成有規(guī)則的雙列旋渦，我們稱之為卡門渦。當(dāng)卡門旋渦的脫落頻率與離心栗葉片的固有頻率相近時就會發(fā)生共振現(xiàn)象，產(chǎn)生變形和振動。
[0004]—般來說離心栗需要在設(shè)計工況附近運行，在該工況條件下，水栗運行較為穩(wěn)定， 壓力脈動、振動都比較低。但是在實際工程中，由于選型不合理等原因，水栗往往處于偏離設(shè)計工況的工作點運行，使得實際流量偏大或者偏小。再則，某些栗站不同季度期間進(jìn)出水池水位或需水量變幅大，要求水栗在較寬的流量范圍內(nèi)工作，需要通過改變水栗轉(zhuǎn)速的方法來調(diào)整水栗揚程和流量。在這種偏工況運行或者變轉(zhuǎn)速運行的狀態(tài)時，特別是小流量工況下，水栗運行不穩(wěn)定因素增多，容易發(fā)生振動。
[0005]在前期的工作中，取如圖1所示的離心栗葉輪，對在其輪盤2上的葉片1進(jìn)行修型， 對離心栗的葉片1的尾部進(jìn)行簡單斜向切割，形成如圖2所示的葉片尾部。結(jié)果表明，發(fā)生共振的流量范圍變小、吸力邊的旋渦脫落點隨著流量發(fā)生變化，這些因素都有利于提高離心栗運行的穩(wěn)定性。但是，單純的斜向切割并不能最大程度的避免由于卡門渦引起的共振問題。采用斜向切割結(jié)合圓弧過渡的方法對離心栗葉片尾部進(jìn)行修型后，實驗研究表明，離心栗只在單流量點發(fā)生共振，同時吸力邊的旋渦脫落點隨著流量發(fā)生變化，增加了水力阻尼。
[0006]根據(jù)斯特勞哈爾相似準(zhǔn)則:
[0007]Sr = fl/v
[0008]卡門旋渦的脫落頻率也符合斯特勞哈爾相似準(zhǔn)則。修型前后葉片尾部厚度1(文中葉片尾部圓周方向厚度用Su表示)發(fā)生改變，速度v不變，在斯特勞哈爾數(shù)Sr不變的條件下， 頻率f 一定會發(fā)生變化。頻率變化后卡門旋渦脫落結(jié)構(gòu)將發(fā)生改變。當(dāng)離心栗運行不穩(wěn)定時，頻率f?發(fā)生變化，則可以避開共振工況，提高水栗運行穩(wěn)定性。
[0009]修型前后葉片出口邊安放角不同，葉片尾部吸力邊經(jīng)過修型后，相對液流角增大， 根據(jù)歐拉公式:
[0010]gHth = U2Cu2-UlCu2
[0011]可知，葉片尾部經(jīng)過修型后，圓周速度u2不變，絕對速度在圓周上的分量cu2變大， 修型后離心栗的揚程有所提高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[〇〇12](—)要解決的技術(shù)問題
[0013]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有的離心栗葉輪在對葉片的尾部進(jìn)行修型后， 并不能使離心栗最大程度的避免由于卡門旋渦引起的共振的問題。
[0014](二)技術(shù)方案
[0015]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種離心栗葉片的尾部修型方法，包括以下步驟:
[0016]S1，在葉片的原出口邊上取一個A點，使A點距離葉片的壓力邊的弧作為修型后的出口邊；
[0017]S2,以A點為原點建立坐標(biāo)系，輪盤的圓心與A點連線的延長線作為x軸，以輪盤的圓心指向A點的方向為x軸正向，A點為切點做葉片的出口圓的切線作為y軸，以輪盤的旋轉(zhuǎn)方向為y軸正向；
[0018]S3,以A點為起點做與y軸正向呈銳角或直角并沿x軸負(fù)向延伸的射線；
[0019]S4,以輪盤的圓心為圓心，做直徑小于葉片的出口圓直徑的第一輔助圓，射線與第一輔助圓的第一個交點為B點；
[0020]S5,直線連接A點與B點，做斜角切割；
[0021]S6,以輪盤的圓心為圓心，做直徑小于第一輔助圓直徑的第二輔助圓，葉片的吸力邊與第二輔助圓的交點為C點；
[0022]S7，弧線過渡連接B點與C點，做弧線過渡切割。
[0023]其中，所述修型后的出口邊為所述葉片的原出口邊的弧長1/3。[〇〇24]其中，所述射線與y軸正向呈70°角。
[0025]其中，所述第一輔助圓的直徑為所述葉片的出口圓直徑的19/20。
[0026]其中，所述第二輔助圓的直徑為所述葉片的出口圓直徑的9/10。
[0027]本發(fā)明還提供了一種離心栗葉輪，包括輪盤及多個葉片，所述葉片的一側(cè)與所述輪盤連接，多個所述葉片沿周向均勻分布且所述葉片向所述輪盤的轉(zhuǎn)動方向凸起彎曲設(shè)置，所述葉片的吸力邊包括由所述輪盤的內(nèi)側(cè)向外側(cè)依次連接設(shè)置的基本段、弧形過渡段和斜角切割段;所述葉片的出口邊為所述葉片的出口圓上所述基本段向所述輪盤的外側(cè)延伸后與所述葉片的壓力邊所夾弧長的1/3;所述斜角切割段的一端與所述葉片的出口邊連接，且連接處所在的所述葉片的出口圓上沿所述輪盤的轉(zhuǎn)動方向的切線與所述斜角切割段的夾角為70°角，所述斜角切割段的另一端與所述弧形過渡段的一端連接，且連接處位于圓心為所述輪盤的圓心，直徑為所述葉片的出口圓的直徑的19/20的圓上;所述弧形過渡段的另一端與所述基本段連接，且連接處位于圓心為所述輪盤的圓心，直徑為所述葉片的出口圓的直徑的9/10的圓上。
[0028]本發(fā)明還提供了一種離心栗，包括如上所述的離心栗葉輪。[0〇29](三)有益效果
[0030]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:本發(fā)明離心栗葉片的尾部修型方法定量的對離心栗葉片尾部進(jìn)行修型，在葉片尾部的原壓力邊上確定出A點，在原吸力邊上確定出B 點和C點，對A點至B點采用斜角切割形成直線段，并結(jié)合對B點至C點采用圓弧過渡的方法，對葉片的尾部進(jìn)行光滑的過渡修型，對于離心栗葉片的尾部修型給出了一個具體的操作方法。在共振工況下對離心栗葉片尾部進(jìn)行修型，改變脫落渦結(jié)構(gòu)，可以有效避開共振工況。 其次，對離心栗葉片尾部的吸力邊進(jìn)行切割，可以改變離心栗外特性，可以增大離心栗揚程。當(dāng)離心栗運行部穩(wěn)定時，修型可以改變離心栗葉片尾部脫落渦結(jié)構(gòu)，增加水力阻尼，提尚水栗運彳丁穩(wěn)定性。
[0031]除了上面所描述的本發(fā)明解決的技術(shù)問題、構(gòu)成的技術(shù)方案的技術(shù)特征以及有這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來的優(yōu)點之外，本發(fā)明的其他技術(shù)特征及這些技術(shù)特征帶來的優(yōu)點，將結(jié)合附圖作出進(jìn)一步說明?！靖綀D說明】
[0032]圖1是現(xiàn)有的離心栗葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是現(xiàn)有的離心栗葉輪的葉片尾部修型后結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3是本發(fā)明實施例二中離心栗葉輪的機構(gòu)示意圖；[〇〇35]圖4是圖3中E的局部放大圖。
[0036]圖中:1:葉片;2:輪盤;3:第一輔助圓；4:第二輔助圓；5:出口圓；11:吸力邊;12:壓力邊;13:出口邊;111:基本段;112:斜角切割段;113:弧形過渡段?！揪唧w實施方式】
[0037]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。 [〇〇38]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。[〇〇39]此外，在本發(fā)明的描述中，除非另有說明，“多個”、“多根”、“多組”的含義是兩個或兩個以上，“若干個”、“若干根”、“若干組”的含義是一個或一個以上。
[0040]實施例一
[0041]本發(fā)明實施例一提供的離心栗葉片的尾部修型方法，包括以下步驟:[〇〇42]S1，在葉片的原出口邊上取一個A點，使A點距離葉片的壓力邊的弧作為修型后的出口邊；
[0043]S2,以A點為原點建立坐標(biāo)系，輪盤的圓心與A點連線的延長線作為x軸，以輪盤的圓心指向A點的方向為x軸正向，A點為切點做葉片的出口圓的切線作為y軸，以輪盤的旋轉(zhuǎn)方向為y軸正向；
[0044]S3,以A點為起點做與y軸正向呈銳角或直角并沿x軸負(fù)向延伸的射線；
[0045]S4,以輪盤的圓心為圓心，做直徑小于葉片的出口圓直徑的第一輔助圓，射線與第一輔助圓的第一個交點為B點；
[0046]S5，直線連接A點與B點，做斜角切割；
[0047]S6，以輪盤的圓心為圓心，做直徑小于第一輔助圓直徑的第二輔助圓，葉片的吸力邊與第二輔助圓的交點為C點；
[0048]S7，弧線過渡連接B點與C點，做弧線過渡切割。
[0049]本發(fā)明離心栗葉片的尾部修型方法定量的對離心栗葉片尾部進(jìn)行修型，在葉片尾部的原壓力邊上確定出A點，在原吸力邊上確定出B點和C點，對A點至B點采用斜角切割形成直線段，并結(jié)合對B點至C點采用圓弧過渡的方法，對葉片的尾部進(jìn)行光滑的過渡修型，對于離心栗葉片的尾部修型給出了一個具體的操作方法。在共振工況下對離心栗葉片尾部進(jìn)行修型，改變脫落渦結(jié)構(gòu)，可以有效避開共振工況。其次，對離心栗葉片尾部的吸力邊進(jìn)行切害J，可以改變離心栗外特性，可以增大離心栗揚程。當(dāng)離心栗運行部穩(wěn)定時，修型可以改變離心栗葉片尾部脫落渦結(jié)構(gòu)，增加水力阻尼，提高水栗運行穩(wěn)定性。
[0050]具體的，修型后的出口邊為葉片的原出口邊的弧長1/3。其中，射線與y軸正向呈70°角。其中，第一輔助圓的直徑為葉片的出口圓直徑的19/20。其中，第二輔助圓的直徑為葉片的出口圓直徑的9/10。
[0051]實際應(yīng)用中，如圖3和圖4所示，可優(yōu)選一個圓柱式葉片的離心栗葉輪，葉片I的出口圓5直徑Dl為1000mm，葉片I的出口邊13的弧長，即出口邊13圓周方向的厚度Su為30mm，在葉片I的出口邊13離壓力邊12的弧長為l/3Su時，S卩1mm處取點A;以輪盤2的圓心為圓心做一個直徑為19/20D1，即直徑D2為950mm的第一輔助圓3，過點A做一條射線，與A點在出口圓5上的切線成α角為70°，射線與第一輔助圓3交點為點B;以輪盤2的圓心為圓心做一個直徑為9/10D1，即D3為900mm的第二輔助圓4，第二輔助圓4與葉片I的吸力邊11的交點為點C。點A和點B連接成長度為27mm的直線段，做斜角切割；點B和點C圓弧過渡連接，圓弧的半徑為106_，圓弧角度為14°光滑過渡，實現(xiàn)尾部斜角切割結(jié)合圓弧過渡修型。
[0052]實施例二
[0053]如圖4所示，本發(fā)明還提供了一種利用實施例一的修型方法進(jìn)行葉片修型后的離心栗葉輪，包括輪盤2及多個葉片I，葉片I的一側(cè)與輪盤2連接，多個葉片I沿周向均勻分布且葉片I向輪盤2的轉(zhuǎn)動方向凸起彎曲設(shè)置，葉片I的吸力邊11包括由輪盤2的內(nèi)側(cè)向外側(cè)依次連接設(shè)置的基本段111、弧形過渡段113和斜角切割段112;葉片I的出口邊13為葉片I的出口圓5上基本段111向輪盤2的外側(cè)延伸后與葉片I的壓力邊12所夾弧長的1/3;斜角切割段113的一端與葉片I的出口邊連接，且連接處所在的葉片I的出口圓5上沿輪盤2的轉(zhuǎn)動方向的切線與斜角切割段113的夾角α為70°角，斜角切割段113的另一端與弧形過渡段112的一端連接，且連接處位于圓心為輪盤2的圓心，直徑為葉片I的出口圓5的直徑的19/20的圓上；弧形過渡段112的另一端與基本段111連接，且連接處位于圓心為輪盤2的圓心，直徑為葉片I的出口圓5的直徑的9/10的圓上。
[0054]本發(fā)明離心栗葉輪對葉片尾部進(jìn)行了修型，葉片尾部的壓力邊比原壓力邊短，SP修型前后葉片尾部厚度發(fā)生改變，葉輪的輪盤轉(zhuǎn)速不變，在斯特勞哈爾數(shù)不變的條件下，頻率一定會發(fā)生變化。頻率變化后卡門旋渦脫落結(jié)構(gòu)將發(fā)生改變。當(dāng)離心栗運行不穩(wěn)定時，頻率發(fā)生變化，則采用本發(fā)明的離心栗葉輪可以改變脫落渦結(jié)構(gòu)，避開共振工況，增加水力阻尼，提高離心栗運行穩(wěn)定性。同時，修型前后葉片出口邊安放角不同，葉片尾部吸力邊經(jīng)過修型后，原部分吸力邊作為基本段，通過修型后形成的弧形過渡段與斜角切割段與壓力邊連接，使相對液流角增大，以增大離心栗揚程。葉片尾部經(jīng)過修型后，圓周速度不變，絕對速度在圓周上的分量變大，離心栗葉片尾部的吸力邊進(jìn)行切割，可以改變離心栗外特性，可以增大離心栗揚程。當(dāng)離心栗運行部穩(wěn)定時，修型可以改變離心栗葉片尾部脫落渦結(jié)構(gòu)，增加水力阻尼，提高水栗運行穩(wěn)定性。
[0055]本實施例中的離心栗葉輪，如圖4所示，葉片I的出口圓5的直徑Dl為1000mm，葉片I的出口邊13的弧長Su’為10mm，斜角切割段112的長度為27mm，弧線過渡段113的圓弧半徑為106mm，圓弧角度為14°，將斜角切割段112與基本段111光滑過渡，形成尾部斜角切割結(jié)合圓弧過渡修型后的離心栗葉輪。當(dāng)離心栗運行部穩(wěn)定時，修型可以改變離心栗葉片尾部脫落渦結(jié)構(gòu)，增加水力阻尼，提高水栗運行穩(wěn)定性。
[0056]實施例三
[0057]本發(fā)明還提供了一種離心栗，包括上述實施例二中的離心栗葉輪。
[0058]本發(fā)明離心栗的葉輪能夠保證離心栗安全穩(wěn)定運行，尤其是在多工況，變轉(zhuǎn)速等復(fù)雜條件下，離心栗的低壓力脈動、低振動運行中，采用的離心栗葉輪改變了葉片尾部漩渦脫落結(jié)構(gòu)和增大水力阻尼，進(jìn)而提高運行穩(wěn)定性。
[0059]綜上所述，本發(fā)明離心栗葉片的尾部修型方法、離心栗葉輪及離心栗中，離心栗葉片的尾部修型方法定量的對離心栗葉片尾部進(jìn)行修型，在葉片尾部的原壓力邊上確定出A點，在原吸力邊上確定出B點和C點，對A點至B點采用斜角切割形成直線段，并結(jié)合對B點至C點采用圓弧過渡的方法，對葉片的尾部進(jìn)行光滑的過渡修型，對于離心栗葉片的尾部修型給出了一個具體的操作方法。在共振工況下對離心栗葉片尾部進(jìn)行修型，改變脫落渦結(jié)構(gòu)，可以有效避開共振工況。其次，對離心栗葉片尾部的吸力邊進(jìn)行切割，可以改變離心栗外特性，可以增大離心栗揚程。當(dāng)離心栗運行部穩(wěn)定時，修型可以改變離心栗葉片尾部脫落渦結(jié)構(gòu)，增加水力阻尼，提高水栗運行穩(wěn)定性。
[0060]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種離心栗葉片的尾部修型方法，其特征在于:包括以下步驟:S1，在葉片的原出口邊上取一個A點，使A點距離葉片的壓力邊的弧作為修型后的出口 邊；52,以A點為原點建立坐標(biāo)系，輪盤的圓心與A點連線的延長線作為x軸，以輪盤的圓心 指向A點的方向為x軸正向，A點為切點做葉片的出口圓的切線作為y軸，以輪盤的旋轉(zhuǎn)方向 為y軸正向；53,以A點為起點做與y軸正向呈銳角或直角并沿x軸負(fù)向延伸的射線；54,以輪盤的圓心為圓心，做直徑小于葉片的出口圓直徑的第一輔助圓，射線與第一輔 助圓的第一個交點為B點；S5，直線連接A點與B點，做斜角切割；S6,以輪盤的圓心為圓心，做直徑小于第一輔助圓直徑的第二輔助圓，葉片的吸力邊與 第二輔助圓的交點為C點；S7，弧線過渡連接B點與C點，做弧線過渡切割。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的離心栗葉片的尾部修型方法，其特征在于:所述修型后的出口 邊為所述葉片的原出口邊的弧長1/3。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的離心栗葉片的尾部修型方法，其特征在于:所述射線與y軸正 向呈70°角。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的離心栗葉片的尾部修型方法，其特征在于:所述第一輔助圓的 直徑為所述葉片的出口圓直徑的19/20。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的離心栗葉片的尾部修型方法，其特征在于:所述第二輔助圓的 直徑為所述葉片的出口圓直徑的9/10。6.—種離心栗葉輪，其特征在于:包括輪盤及多個葉片，所述葉片的一側(cè)與所述輪盤連 接，多個所述葉片沿周向均勻分布且所述葉片向所述輪盤的轉(zhuǎn)動方向凸起彎曲設(shè)置，所述 葉片的吸力邊包括由所述輪盤的內(nèi)側(cè)向外側(cè)依次連接設(shè)置的基本段、弧形過渡段和斜角切 割段;所述葉片的出口邊為所述葉片的出口圓上所述基本段向所述輪盤的外側(cè)延伸后與所 述葉片的壓力邊所夾弧長的1/3;所述斜角切割段的一端與所述葉片的出口邊連接，且連接 處所在的所述葉片的出口圓上沿所述輪盤的轉(zhuǎn)動方向的切線與所述斜角切割段的夾角為 70°角，所述斜角切割段的另一端與所述弧形過渡段的一端連接，且連接處位于圓心為所述 輪盤的圓心，直徑為所述葉片的出口圓的直徑的19/20的圓上;所述弧形過渡段的另一端與 所述基本段連接，且連接處位于圓心為所述輪盤的圓心，直徑為所述葉片的出口圓的直徑 的9/10的圓上。7.—種離心栗，其特征在于:包括如權(quán)利要求6所述的離心栗葉輪。
【文檔編號】F04D29/22GK106089797SQ201610605088
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月27日 公開號201610605088.9, CN 106089797 A, CN 106089797A, CN 201610605088, CN-A-106089797, CN106089797 A, CN106089797A, CN201610605088, CN201610605088.9
【發(fā)明人】姚志峰, 曾永順, 王福軍, 洪益平, 魏亞杰
【申請人】中國農(nóng)業(yè)大學(xué)