[發明專利]一種離心泵葉輪葉片厚度的設計方法

有效

• 申請號: 202011486103.5
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112682350B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 毛會文;王幼民;劉明偉;張天雨;許洪璐
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: F04D29/24
• 分類號: F04D29/24;F04D29/22;F04D29/66;F04D29/02;F04D7/06;G06F30/17;G06F30/28;G06F113/08;G06F119/18
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 范奇

1.一種離心泵葉輪，包括前板蓋(1)、后板蓋(2)、葉片本體(3)、吸水口(5)和連接泵軸(7)，其特征在于：所述前板蓋(1)的右側設置有后板蓋(2)，且前板蓋(1)的內部安裝有葉片本體(3)，并且葉片本體(3)的左側設置有葉槽(4)，所述吸水口(5)開設于前板蓋(1)上，所述連接泵軸(7)貫穿前板蓋(1)和后板蓋(2)，所述后板蓋(2)的外側設置有輪轂(6)；

一種離心泵葉輪葉片厚度的設計方法，其特征在于：包括如下步驟：

第一步：首先設計塑料離心泵葉輪葉片本體(3)，根據塑料離心泵的特性，建立坐標系來設計葉片本體(3)厚度，獲得葉片本體(3)厚度的變化，推出塑料離心泵葉片本體(3)厚度的參考公式；

第二步：通過流場分析模擬，發現與均勻變化的葉片本體(3)相比，變厚度葉輪的應力應變較小，同時泵的效率提高，汽蝕余量減小，泵的整體性能提高；

第三步：將葉片本體(3)最大厚度前移，減小葉片本體(3)背面的入口角，可以有效減少沖擊損失，同時將葉片本體(3)厚度設計成弧形變化，流體能夠順著表面盡可能無分離的向尾緣流去，減小流體在葉片本體(3)尾緣的流動損失，提高該塑料離心泵的工作效率；

第四步：利用橢圓弧來設計葉片本體(3)前端，葉片本體(3)前緣對泵的影響較大，葉片本體(3)前緣的厚度變化緩慢有利于提高該塑料離心泵的性能，設計葉片本體(3)前緣厚度變化緩慢，葉片本體(3)尾部葉片厚度減小，以避免尾部厚度過大而造成汽蝕嚴重，為保證葉片本體(3)上的壓力分布更加均勻，將最大厚度前移，不穩定區域主要在前半段；

第五步：將均勻變化的葉片本體(3)沿著骨線展開，得到原始葉片本體(3)幾何圖形，將原始葉片本體(3)在骨線n方向展開，葉片本體(3)前端為半徑為r的圓弧連接，之后厚度均勻增加至尾端，豎直方向是厚度t，利用幾何數學知識可得到如下關系式：

從N點到M點在厚度t方向上的增量是

化簡得到

以原始葉片本體(3)的曲線為基礎來設計葉輪葉片本體(3)的曲線，求解葉輪葉片本體(3)的曲線的待定系數，獲得葉片本體(3)的變化規律，

設計葉片厚度方程的四次樣條曲線為：

式中：t_m——最大葉片厚度(mm)；

k——弦長占比

求解該正規方程組即可得到葉片厚度方程的四次樣條曲線關系式的各項系數a、b、c、d、e的值，導出塑料離心泵葉片厚度的參考公式；

第六步：得到葉片本體(3)厚度的參考公式后，接著設計流體模型和葉輪實體模型，進行內部流場模擬，發現泵內部流動的軸向旋渦現象基本已經消失，內部流動更加穩定，在葉片本體(3)進口處背面速度較大，隔舌區附近的速度激增，符合正常情況。

2.根據權利要求1所述的一種離心泵葉輪，其特征在于：所述前板蓋(1)和后板蓋(2)為一體式結構，且后板蓋(2)和連接泵軸(7)的連接方式為軸承連接，并且前板蓋(1)上的吸水口(5)呈圓形結構。

3.根據權利要求1所述的一種離心泵葉輪，其特征在于：所述葉片本體(3)和連接泵軸(7)的連接方式為焊接，且葉片本體(3)在連接泵軸(7)的外壁上等角度分布，并且葉片本體(3)和前板蓋(1)之間存在間隔，同時葉片本體(3)呈弧形結構。

4.根據權利要求1所述的一種離心泵葉輪，其特征在于：所述輪轂(6)和后板蓋(2)的連接方式為軸承連接，且輪轂(6)和連接泵軸(7)的連接方式為焊接。