一種不銹鋼沖焊離心泵葉輪的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于離心泵技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種不銹鋼沖焊離心泵葉輪。
【背景技術(shù)】
[0002]沖壓焊接水泵葉輪是20世紀(jì)80年代末出現(xiàn)的水泵新技術(shù)。近年來在國外發(fā)展很快，國內(nèi)也做了大量的研宄。但目前沖壓焊接葉輪存在一些不足:葉片形狀比較單一，一般都為不銹鋼板材沖壓成梯形的平面葉片，再經(jīng)過彎曲而成；大多數(shù)葉輪前蓋板都沖壓成和后蓋板平行的平面或者沖壓成和后蓋板呈一定錐度的平面。因此，當(dāng)梯形平面葉片彎曲后，葉片與葉輪前蓋板貼合的中部明顯低于葉片兩端的連線，呈凹狀，即葉片彎曲后，葉片與前蓋板貼合的一端的軸面投影線為一曲線，如圖1所示。因此導(dǎo)致葉輪前蓋板與葉片不能很好地耦合，葉片和葉輪前蓋板焊接處容易出現(xiàn)漏焊、虛焊情況，焊接后存在一定縫隙，使得泵運(yùn)行時液體會在流道間串流，同時對葉片與前蓋板焊接處的強(qiáng)度產(chǎn)生不良影響。
[0003]經(jīng)檢索，現(xiàn)有實用新型專利“沖壓焊接成型離心泵及其制造方法”(CN99111134)的特征在于泵殼的制造工藝，并沒有涉及沖焊離心泵葉輪的設(shè)計方法。實用新型專利“沖壓焊接半開式葉輪離心泵”(CN200910307661)介紹了一種沖壓焊接半開式葉輪離心泵，和本專利閉式結(jié)構(gòu)葉輪有本質(zhì)區(qū)別。目前關(guān)于一種不銹鋼沖焊離心泵葉輪直葉片設(shè)計方法的專利還未見相關(guān)報道。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在葉輪前蓋板與葉片焊接處因不能較好耦合易出現(xiàn)漏焊、虛焊等不足，本實用新型提供了一種不銹鋼沖焊離心泵葉輪及其設(shè)計方法，通過改進(jìn)沖焊離心泵葉輪葉片的設(shè)計制造，將近梯形平面葉片與前蓋板貼合端設(shè)計成帶有一定弧度的凸緣，使其焊接時能夠與前蓋板更好的貼合。
[0005]本實用新型是通過以下技術(shù)手段實現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
[0006]一種不銹鋼沖焊離心泵葉輪，包括前蓋板、改進(jìn)葉片、后蓋板和輪轂，所述改進(jìn)葉片前端設(shè)有前蓋板，所述改進(jìn)葉片后端設(shè)有后蓋板，所述后蓋板后端設(shè)置有輪轂；所述改進(jìn)葉片為圓柱直葉片；所述改進(jìn)葉片貼合前蓋板一端的軸面投影線為直線；所述改進(jìn)葉片貼合前蓋板一端的平面展開線為凸緣曲線。
[0007]進(jìn)一步的，所述改進(jìn)葉片的軸面投影呈直角梯形。
[0008]進(jìn)一步的，所述改進(jìn)葉片的高度由葉輪中心至葉輪輪緣逐漸減小。
[0009]進(jìn)一步的，所述前蓋板、改進(jìn)葉片、后蓋板和輪轂均為不銹鋼沖焊件。
[0010]所述不銹鋼沖焊離心泵葉輪的設(shè)計方法，包括如下步驟:
[0011]步驟1:通過速度系數(shù)法確定葉輪各參數(shù)，包括葉片進(jìn)口寬度Id1、葉片出口寬度b2、葉片進(jìn)口角安放角P1、葉片出口角安放角β2、葉片包角Φ、葉片厚度S1、葉片數(shù)Ζ、前蓋板內(nèi)徑D1、前蓋板外徑D2、前蓋板厚度S2、后蓋板直徑D3、后蓋板厚度S3、輪轂直徑d和輪轂厚度S4;以此在CAD中建立所述葉輪模型；
[0012]步驟2:以葉輪中心為圓點(diǎn)，作多個不同半徑的同心圓；在所述葉輪模型的徑向平面投影圖中，測量所述葉片在每兩個同心圓之間的曲線長度，得到多個曲線段；在所述葉輪模型的軸面投影圖中，測量所述葉片在不同半徑處的高度值；
[0013]步驟3:由此設(shè)計出凸緣平面葉片模型；所述凸緣平面葉片模型自凸緣平面葉片進(jìn)口側(cè)到出口側(cè)各線段的長度等于步驟2中所述葉片自葉片進(jìn)口側(cè)到葉片出口側(cè)各曲線段的長度；所述凸緣平面葉片模型自凸緣平面葉片進(jìn)口側(cè)到出口側(cè)各線段端點(diǎn)處的高度值等于步驟2中所述葉片自葉輪中心至葉輪邊緣不同半徑處的高度值；
[0014]步驟4:依據(jù)步驟3中所述凸緣平面葉片模型沖壓后得到凸緣平面葉片；依據(jù)步驟I中葉片進(jìn)口角安放角P1、葉片出口角安放角β2和葉片包角Φ參數(shù)將凸緣平面葉片彎曲后得到改進(jìn)葉片；依據(jù)步驟I中前蓋板內(nèi)徑D1、前蓋板外徑D2、前蓋板厚度S2、后蓋板直徑D3、后蓋板厚度S3、輪轂直徑d和輪轂厚度S4沖壓后得到前蓋板、后蓋板和輪轂；
[0015]步驟5:將步驟4所述改進(jìn)葉片和前蓋板焊接在一起，打磨焊縫區(qū)使其表面平滑；同樣的，將后蓋板和改進(jìn)葉片焊接在一起，并打磨焊縫區(qū)；然后，將輪轂焊接到后蓋板后端，并打磨焊縫區(qū)，最終得到所述離心泵葉輪。
[0016]進(jìn)一步的，所述葉輪各參數(shù)如下:葉片進(jìn)口寬度Id1= 20mm、葉片出口寬度b 2 =6mm、葉片出口角安放角1^=29°、葉片進(jìn)口角安放角β 29°、葉片包角Φ =125°、葉片厚度S1= 3mm、葉片數(shù)Z = 6、前蓋板內(nèi)徑D != 110mm、前蓋板外徑D 2= 370mm、前蓋板厚度S2= 3_、后蓋板直徑D 3= 370_、后蓋板厚度S 3= 3_、輪轂直徑d = 90_和輪轂厚度 S4= 6mm。
[0017]本實用新型的有益效果:
[0018]本實用新型所述的一種不銹鋼沖焊離心泵葉輪，通過將原梯形平面葉片設(shè)計為帶弧度的凸緣平面葉片，即該葉片貼合前蓋板的一側(cè)設(shè)計為凸?fàn)钋€；使凸緣平面葉片沖壓彎曲后其軸面投影為直角梯形且緊貼前蓋板的投影線為直線，確保了該葉片和前蓋板焊接后貼合更緊密，焊接處不易出現(xiàn)漏焊、虛焊情況，避免泵運(yùn)行時液體在流道間發(fā)生串流，進(jìn)而提高焊接部位的強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0019]圖1為傳統(tǒng)葉片的軸面投影圖。
[0020]圖2為本實用新型所述不銹鋼沖焊離心泵葉輪的整體示意圖。
[0021]圖3為本實用新型所述不銹鋼沖焊離心泵葉輪的軸面投影圖。
[0022]圖4為本實用新型所述葉輪模型的徑向平面投影圖。
[0023]圖5為本實用新型所述葉輪模型的葉片的軸面投影圖。
[0024]圖6為本實用新型所述凸緣平面葉片模型的軸面投影圖。
[0025]附圖標(biāo)記說明如下:
[0026]1-前蓋板，2-改進(jìn)葉片，3-后蓋板，4-輪穀，5-葉片，6_凸緣平面葉片模型。
【具體實施方式】
[0027]下面結(jié)合附圖以及具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步的說明，但本實用新型的保護(hù)范圍并不限于此。
[0028]如圖2和圖3所示，一種不銹鋼沖焊離心泵葉輪，包括前蓋板1、改進(jìn)葉片2、后蓋板3和輪轂4，所述改進(jìn)葉片2前端設(shè)有前蓋板1，所述改進(jìn)葉片2后端設(shè)有后蓋板3，所述后蓋板3后端設(shè)置有輪轂4 ;所述改進(jìn)葉片2為圓柱形直葉片，在該葉輪的軸面投影圖中，所述改進(jìn)葉片2呈直角梯形，且改進(jìn)葉片2貼合前蓋板的一端呈直線狀；所述改進(jìn)葉片2的高度由葉輪中心到輪緣側(cè)為逐漸減小。
[0029]上述不銹鋼沖焊離心泵葉輪的設(shè)計方法，包括如下步驟:
[0030]步驟1:通過速度系數(shù)法確定葉輪各參數(shù)，即葉片進(jìn)口寬度Id1= 20mm、葉片出口寬度b2= 6mm、葉片出口角安放角β:=29°、葉片進(jìn)口角安放角β 29°、葉片包角Φ =125°、葉片厚度S1= 3mm、葉片數(shù)Z = 6、前蓋板內(nèi)徑D != 110mm、前蓋板外徑D 2= 370mm、前蓋板厚度S2= 3mm、后蓋板直徑D 3= 370mm、后蓋板厚度S 3= 3mm、輪轂直徑d = 90mm和輪轂厚度S4= 6mm ;以此在CAD中建立所述葉輪模型；
[0031]步驟2:以葉輪中心為圓點(diǎn)，作7個不同半徑的同心圓；如圖4所示，在所述葉輪模型的徑向平面投影圖中，測量所述葉片5在每兩個同心圓之間的曲線長度，得到由葉輪中心至葉輪輪緣側(cè)的曲線段長度分別為LI至L6 ;如圖5所示，在所述葉片5的軸面投影圖中，測量所述葉片在不同半徑處的高度值，則由葉輪中心Rl處至輪緣側(cè)R6的高度值分別為hi至h7。
[0032]步驟3:如圖6所示，由此設(shè)計出帶弧度的凸緣平面葉片模型6 ;所述凸緣平面葉片模型6由凸緣平面葉片的進(jìn)口側(cè)到葉片出口側(cè)的各線段的長度等于步驟2中所述葉片5由葉片進(jìn)口側(cè)到葉片出口側(cè)的各曲線段長度LI至L6，即凸緣平面葉片模型6的各長度段依次為LI至L6 ;所述LI至L6各線段的端點(diǎn)處高度值等于步驟2中由葉輪中心至葉輪邊緣不同半徑處的高度值hi至h7 ;也就是說，LI兩端的高度為hi和h2，L2兩端高度為h2和h3，L3兩端高度為h3和h4，L4兩端高度為h4和h5，L5兩端高度為h5和h6，L6兩端高度為h6和h7;隨后將各高度的上端點(diǎn)用一條平滑的曲線連接起來，即得到帶弧度的凸緣平面葉片模型6。其中虛線段構(gòu)成的梯形即為現(xiàn)有技術(shù)中所使用的梯形平面葉片。
[0033]步驟4:依據(jù)步驟3中所述凸緣平面葉片模型6沖壓后得到凸緣平面葉片；依據(jù)步驟I中葉片進(jìn)口角安放角P1、葉片出口角安放角β2和葉片包角Φ參數(shù)將凸緣平面葉片彎曲后得到改進(jìn)葉片2 ;依據(jù)步驟I中前蓋板內(nèi)徑D1、前蓋板外徑D2、前蓋板厚度S2、后蓋板直徑D3、后蓋板厚度S3、輪轂直徑d和輪轂厚度S4沖壓后得到前蓋板1、后蓋板3和輪轂4 ;
[0034]步驟5:將步驟4所述改進(jìn)葉片2和前蓋板I焊接在一起，打磨焊縫區(qū)使其表面平滑；同樣的，將后蓋板3和改進(jìn)葉片2焊接在一起，并打磨焊縫區(qū)；然后，將輪轂4焊接到后蓋板3后端，并打磨焊縫區(qū)，最終得到所述離心泵葉輪。
[0035]使用該改進(jìn)葉片2與前蓋板I焊接后，使兩者之間貼合更加緊密，耦合較好，焊接處不易出現(xiàn)漏焊、虛焊情況，避免泵運(yùn)行時液體在流道間發(fā)生串流，進(jìn)而提高焊接部位的強(qiáng)度。在本設(shè)計方法中，若取的同心圓數(shù)目足夠多，則改進(jìn)葉片2和前蓋板I貼合的越緊密。
[0036]所述實施例為本實用新型的優(yōu)選的實施方式，但本實用新型并不限于上述實施方式，在不背離本實用新型的實質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1.一種不銹鋼沖焊離心泵葉輪，其特征在于，包括前蓋板(I)、改進(jìn)葉片(2)、后蓋板(3)和輪轂(4)，所述改進(jìn)葉片(2)前端設(shè)有前蓋板(I)，所述改進(jìn)葉片(2)后端設(shè)有后蓋板(3)，所述后蓋板(3)后端設(shè)置有輪轂(4);所述改進(jìn)葉片(2)為圓柱直葉片；所述改進(jìn)葉片(2)貼合前蓋板(I) 一端的軸面投影線為直線；所述改進(jìn)葉片(2)貼合前蓋板(I) 一端的平面展開線為凸緣曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼沖焊離心泵葉輪，其特征在于，所述改進(jìn)葉片(2)的軸面投影呈直角梯形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼沖焊離心泵葉輪，其特征在于，所述改進(jìn)葉片(2)的高度由葉輪中心至葉輪輪緣逐漸減小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼沖焊離心泵葉輪，其特征在于，所述前蓋板(I)、改進(jìn)葉片(2)、后蓋板(3)和輪轂(4)均為不銹鋼沖焊件。
【專利摘要】本實用新型提供了一種不銹鋼沖焊離心泵葉輪，包括前蓋板、改進(jìn)葉片、后蓋板和輪轂，所述改進(jìn)葉片前端設(shè)有前蓋板，所述改進(jìn)葉片后端設(shè)有后蓋板，所述后蓋板后端設(shè)置有輪轂；所述改進(jìn)葉片為圓柱直葉片；所述改進(jìn)葉片貼合前蓋板一端的軸面投影線為直線；所述改進(jìn)葉片貼合前蓋板一端的平面展開線為凸緣曲線；通過將原有梯形平面葉片設(shè)計為帶弧度的凸緣平面葉片，使得該凸緣平面葉片經(jīng)沖壓彎曲后，與前蓋板焊接時貼合更加緊密，焊接處不易出現(xiàn)漏焊、虛焊情況，避免泵運(yùn)行時液體在流道間發(fā)生串流，進(jìn)而提高焊接部位的強(qiáng)度。
【IPC分類】F04D29-22, F04D29-44
【公開號】CN204610365
【申請?zhí)枴緾N201520256619
【發(fā)明人】李偉, 季磊磊, 施衛(wèi)東, 蔣小平, 周嶺, 李維強(qiáng)
【申請人】江蘇大學(xué)
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年4月24日