一种应用于高速离心泵的诱导轮-空间导叶及其设计方法

＝k1d1(k1＝0.7～0.93)；
32.叶片安放角：叶片进口安放角为β1(14
°
～45
°
)，叶片出口安放角为β2(30
°
～50
°
)，叶片轮缘侧安放角为β
11
；叶片轮毂侧安放角为β
12
；为了保证流体在诱导轮内流畅进行，因此设定β
11
≥3β
12
；使得叶型沿着叶片高度有一定的倾斜；叶片安放角从进口到出口是变化的，叶片角的型线设计有两种方式，一种型线在展开图上是一条曲线；另一种曲线呈水平，进出口角取值相同。两种方式比较后发现，均匀增加的的设计方法比水平相等的设计方法效率提高近10％，如图8、9所示；。
33.叶片厚度：叶片中间的厚度为h＝d1/40(取整数即可)；为了减小叶片的应力集中，叶片轮毂处的厚度与轮缘处的厚度比值为2:1；
34.叶片包角：叶片进口边的半径沿反旋转方向逐渐增加，旋转的角度为其中叶片的轮毂包角为轮缘包角为轮缘包角为这样设计可以改善易发生汽蚀的外缘进口，可以提高10％～50％的抗汽蚀性能。
35.空间导叶的设计：
36.与诱导轮匹配：导叶的进口修圆部分与诱导轮叶片出口断面的距离为δh＝0.25d1；因为流体在诱导轮出口的速度将按vur＝常数的规律变化到空间导叶进口，使空间导叶叶片前有一个较大的旋转分量，这会导致水力性能的下降，所以空间导叶的叶片进口不能直接与诱导轮的出口相接。
37.导叶的数量：若导叶31的数量为n，叶片22的数量为m，则n＝3m
±
1；
38.导叶的尺寸：后盖板入口端的直径与诱导轮的轮毂直径相同为dh，空间导叶进口处的轮缘直径为d1，出口处的轮缘直径为d2＝k2d1(k2＝1.6～1.8)；导叶出口宽度为l＝k3d1(k3＝0.2～0.4)；后盖板的轴向长度为h2＝k4d1(k4＝0.6～0.8)；
39.导叶安放角：因为诱导轮出口的流体有一定的旋转分量vu；从而增大了进入导叶的液流角α，为了保证流体较平滑的进入蜗壳，不产生较大的冲击和回流，导叶的出口安放角不应过大，即导叶轮缘侧进口安放角为β
21
，导叶轮毂侧进口安放角为β
22
，导叶轮缘侧出口安放角为β
31
，导叶轮毂侧出口安放角为β
32
，诱导轮出口轮缘侧液流角为α1，诱导轮出口轮毂侧液流角为α2，其中β
21
＝α1，β
22
＝α2，β
31
＝k0β
21
，β
32
＝k0β
22
(k0＝0.4～0.6)。
40.后盖板设计：后盖板是根据两片导叶之间过流面面积设计，确保诱导轮出口的过流断面面积与空间导叶出口的过流断面面积之间处于一个均匀变化趋势，以固定直径dn为间隔，其中，dn＝1/5d2*n(n＝1、2、3、4、5)，对应的面积从小到大依次为s1、s2、s3、s4、s5，其中s
n+1
/sn＝1.1～1.4。
41.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。


技术特征：
1.一种应用于高速离心泵的诱导轮-空间导叶及其设计方法，其特征在于：包括诱导轮和空间导叶，所述空间导叶位于诱导轮的下方，所述诱导轮是由轮毂和叶片组成，所述轮毂通过轴与驱动电机连接，所述空间导叶是由导叶与后盖板组成，所述导叶通过后盖板固定在蜗壳内；诱导轮的设计：叶片的类型：所述诱导轮的轮缘直径为d1，轮毂直径为d
h
，轴向长度为h1，所述诱导轮为变螺距诱导轮，其中叶片的螺距i＝k0h1(k0＝0.4～0.6)，h1＝k1d1(k1＝0.7～0.93)；叶片安放角：叶片进口安放角为β1(14
°
～45
°
)，叶片出口安放角为β2(30
°
～50
°
)，叶片轮缘侧安放角为β
11
；叶片轮毂侧安放角为β
12
；其中，β
11
≥3β
12
；叶片厚度：叶片中间的厚度为h＝d1/40；叶片轮毂处的厚度与轮缘处的厚度比值为2:1；叶片包角：叶片进口边的半径沿反旋转方向逐渐增加，旋转的角度为其中叶片轮的轮毂包角为轮缘包角为轮缘包角为空间导叶的设计：与诱导轮匹配：导叶的进口修圆部分与诱导轮叶片出口断面的距离为δh＝0.25d1；导叶数量：若导叶数量为n，叶片的数量为m，则n＝3m
±
1；导叶的尺寸：后盖板入口端的直径与诱导轮的轮毂直径相同为d
h
，空间导叶进口处的轮缘直径为d1，出口处的轮缘直径为d2＝k2d1(k2＝1.6～1.8)；导叶出口宽度为l＝k3d1(k3＝0.2～0.4)；后盖板的轴向长度为h2＝k4d1(k4＝0.6～0.8)；导叶安放角：导叶轮缘侧进口安放角为β
21
，导叶轮毂侧进口安放角为β
22
，导叶轮缘侧出口安放角为β
31
，导叶轮毂侧出口安放角为β
32
，诱导轮出口轮缘侧液流角为α1，诱导轮出口轮毂侧液流角为α2，其中β
21
＝α1，β
22
＝α2，β
31
＝k0β
21
，β
32
＝k0β
22
(k0＝0.4～0.6)；后盖板设计：后盖板是根据两片导叶之间过流面面积设计，确保诱导轮出口的过流断面面积与空间导叶出口的过流断面面积之间处于一个均匀变化趋势，以固定直径d
n
为间隔，其中，d
n
＝1/5d2*n(n＝1、2、3、4、5)，对应的面积从小到大依次为s1、s2、s3、s4、s5，其中s
n+1
/s
n
＝1.1～1.4。2.根据权利要求1所述的一种应用于高速离心泵的诱导轮-空间导叶及其设计方法，其特征在于：所述诱导轮的叶片数量为三片。

技术总结
本发明公开了一种应用于高速离心泵的诱导轮-空间导叶及其设计方法，其中包括诱导轮和空间导叶，所述空间导叶位于诱导轮的下方，所述诱导轮是由轮毂和叶片组成，所述轮毂通过轴与驱动电机连接，所述空间导叶是由导叶与后盖板组成，所述导叶通过后盖板固定在蜗壳内，首先以诱导轮的尺寸参数为基础，设计出相匹配的空间导叶，然后采用诱导轮-空间导叶的组合结构，让空间导叶固定在蜗壳内，这样既可以很好的保证高速离心泵在特殊工况下仍具有很好的空化性能和扬程；同时与现有的诱导轮和导叶一起转动的结构相比，由于空间导叶是固定在蜗壳内，所以空间导叶的铸造更为简单，更换起来更加方便。更加方便。更加方便。


技术研发人员：王晓晖 李柯剑 张凯 苗森春
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：2022.08.15
技术公布日：2022/10/21