CN206972617U - 一种水泵导叶室结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水泵导叶室结构，导叶室呈进口小、出口大的锥形体结构，轮毂上设有相互独立的前置可调导叶和后置主导叶，本实用新型一方面能够把从叶轮中流出流体的旋转运动以较小的冲击损失变为轴向流动，且并将流体的部分动能变为压能从而降低其流动损失，另一方面还可有效抑制或延迟前、后两导叶叶片表面的流动分离，改善导叶体内的不良流态，提高水泵的工作效率。本实用新型专利结构形式简单，适用于各种类型的轴流泵和斜流泵。

Description

一种水泵导叶室结构

技术领域

本实用新型属于水泵工程技术领域，具体涉及一种水泵导叶室结构。

背景技术

在轴流泵和斜流泵中，常采用导叶体作为其压出室。导叶体能够调整从叶轮流出流体的方向，将旋转流体的切向运动转化为轴向运动，并通过导叶体逐渐扩大的断面降低流体的流速，从而将部分动能回收为压能，降低流体流动过程中的能量损失。传统设计的导叶体通常为固定形式，能够较好地满足水泵设计工况时的使用条件，但是当水泵在非设计工况下运行时，从叶轮中流出的流体会与导叶体进口形成一定冲角，不仅降低导叶体的作用效果，而且在导叶表面会产生分离流动、导叶体内形成回流、旋涡等不良流态，容易导致水泵效率下降、运行不稳定以及造成泵机组的振动加剧等一系列问题。

授权公告号为CN201771784U，实用新型名称为一种具有可调式导叶片的轴流泵，将导叶片用内六角螺钉和可在导叶片枢轴上旋转的卡环夹紧在轮毂体上。调节导叶片角度时，只需松开内六角螺钉，即可将导叶片连同卡环一起转动。这样就可以调整导叶片进口安放角的角度，使导叶片的进口安放角与液体经过叶片出口时的速度一致。但是该方案存在一些缺点：导叶部分对应的泵壳为圆柱形，不可避免地使导叶与泵壳之间存在有间隙，这会导致调节导叶角度时水力损失较大，且该方案的导叶角度调节范围小。

授权公告号为CN202510414U，实用新型名称为一种轴流泵的专利，泵壳优化设计成导叶与泵壳之间以及导叶与导叶轮毂之间的配合面为球面，并将导叶一端与泵壳外部的导叶调节盘连接；使导叶的安装角度可调，也使导叶角度的调节范围增大到±5度。但该方案存在一些缺点：调节范围有限，导致调节后的改善效果是有限的。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对轴流泵和斜流泵导叶体存在的不足，提出一种水泵导叶室结构，不仅能够保证设计工况下导叶体良好的作用效果，而且可改善非设计工况下导叶内的不良流动、降低水力损失，从而有效提高水泵的效率。

为实现本实用新型的目的，采用如下技术方案：

一种水泵导叶室结构，包括锥形管、进口法兰、出口法兰和轮毂，锥形管的进口端通过进口法兰与水泵的叶轮室连通，锥形管的出口端通过出口法兰与水泵的出水管连通，其特征是：轮毂上通过调节结构连接有导叶，所述导叶包括后置主导叶和前置可调导叶，所述前置可调导叶能够通过调节结构进行角度调节，后置主导叶、前置可调导叶与轮毂的接触面均为球面，与锥形管的接触面也均为球面；所述后置主导叶的断面翼型弦长为0.3～0.7D，所述前置可调导叶的断面翼型弦长为0.05～0.3D。

本实用新型所述前置可调导叶位于后置主导叶的前方且两者的数量相同，所述前置可调导叶一端与轮毂通过调节结构相连且其接触面为球面，另一端与锥形管之间留有0.001～0.03D的间隙且其端面及对应锥形管的内壁表面均为球面，以方便导叶的调节。所述后置主导叶的断面翼型平均弦长为0.3～0.7D，所述前置可调导叶的断面翼型平均弦长为 0.05～0.3D；所述前置可调导叶与后置主导叶之间在轴向上的间距不大于0.2D，间距过大不仅容易增加水泵轴向尺寸，而且影响导叶体的作用效果。

优选地，所述锥形管的锥角为5°～15°，锥角太小将影响流体动能转化为压能的效果，锥角太大容易造成水泵出口尺寸过大且流动过程中局部损失增加；所述锥形管的进口直径为D，且与水泵叶轮室出口直径相同，其出口直径为(1.1～2.5)D，且与泵出水管进口直径相同。

优选地，所述进口法兰沿圆周均布有4～12个螺孔，便于通过螺栓将导叶体的进口端与水泵的叶轮室连通。

优选地，所述出口法兰沿圆周均布有4～12个螺孔，便于通过螺栓将导叶体的出口端与水泵的出水管连通。

优选地，后置主导叶的叶片数量为4～8个，数量过少会影响导叶的作用效果，数量过多，容易造成水力损失增大且有效过流面积减少。

作为本实用新型的最佳实施例，所述锥形管进口直径290mm、锥角为10°、出口直径350mm，轮毂上设置有6片导叶，且可调导叶位于后置主导叶的前端，后置主导叶的断面翼型平均弦长120mm，前置可调导叶的断面翼型平均弦长40mm，两者在轴向上有重叠且重叠区域在轴向上的投影长度为15mm，前置可调导叶的一端与轮毂通过调节结构相连且其接触面为球面，另一端与锥形管之间留有1mm的间隙且其端面及对应锥形管的内壁表面均为球面，调节结构上开有3个定位孔，轮毂上设置有3个装配孔，通过在调节结构和轮毂的定位孔中设置螺母和定位销将前置导叶固定在轮毂上。

本实用新型所述调节结构可采用半调节方式，即在停机状态下通过在叶片根部设有几个供调整前置导叶角度的定位孔，轮毂上设置有装配孔，借螺母和定位销将前置导叶固定在轮毂上，也可采用全调节方式，即在开机或停机状态下可通过拉杆式或液压式叶片调节结构对前置导叶进行角度调节。

本实用新型以上所述锥形管、进口法兰、出口法兰、轮毂、后置主导叶、前置可调导叶及其调节结构可采用金属、塑料或有机玻璃材料加工制作。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型中通过调节前置导叶的角度，以适应不同流量工况下水泵使用要求，不仅能够把从叶轮中流出流体的旋转运动以较小的冲击损失将其变为轴向流动，且逐渐扩大的过流断面可将流体的部分动能转化为压能从而降低流体流动损失，而且还可有效抑制或延迟前、后两导叶叶片表面的流动分离，改善导叶体内的不良流态，有利于拓宽水泵的高效工况范围和保障水泵在各工况下的运行稳定性。本实用新型专利结构形式简单，适用于各种类型的轴流泵和斜流泵。

本实用新型是基于水力机械内部流体动力学理论和水泵导叶体设计理论，通过对水泵内流动特性分析研究的基础上，所提出的一种结构简单、科学合理的导叶体。除了上面所述的本实用新型解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本实用新型的水泵导叶室结构所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的一种实施例结构示意图；

图3是本实用新型实施例调节叶片结构示意图；

图4是本实用新型实施例的改善效果图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种水泵导叶室结构，包括锥形管1、进口法兰2、出口法兰3、轮毂4、后置主导叶5、前置可调导叶6及其调节结构7等技术特征，所述导叶室为进口小、出口大的锥形结构，锥形管1的进口端通过进口法兰2与水泵叶轮室出口法兰8连接，锥形管1的出口端通过出口法兰3与水泵的出水管进口法兰9连接；轮毂4上通过调节结构 7连接前置可调导叶6，前置可调导叶与后置主导叶固定连接形成一个完整的导叶，所述前置可调导叶6通过调节结构7进行角度调节。

导叶沿轮毂周向均匀分布，数量为4～8个，后置主导叶与轮毂的接触面为球面，与锥形管的接触面也为球面；所述前置可调导叶与轮毂4通过调节结构7相连且其接触面为球面，前置可调导叶另一端与锥形管1之间留有(0.001～0.03)D的间隙且其端面及对应锥形管1的内壁表面均为球面；所述后置主导叶5的断面翼型弦长为(0.3～0.7)D，所述前置可调导叶的断面翼型弦长为(0.05～0.3)D；所述前置可调导叶6与后置主导叶7之间在轴向上的间距不大于0.2D。

所述调节结构7可采用半调节方式，即在停机状态下通过在叶片根部设有几个供调整前置导叶角度的定位孔10，轮毂上设置有装配孔，借螺母和定位销将前置导叶固定在轮毂上，也可采用全调节方式，即在开机或停机状态下可通过拉杆式或液压式叶片调节结构对前置导叶进行角度调节。

本实用新型所述锥形管1的锥角为5°～15°，其进口直径为D且与水泵叶轮室出口直径相同，锥形管的出口直径为(1.1～2.5)D且与泵出水管进口直径相同；所述进口法兰2沿圆周均布有4～12个螺孔；所述出口法兰3沿圆周均布有4～12个螺孔。

上述锥形管1、进口法兰2、出口法兰3、轮毂4、后置主导叶5、前置可调导叶6以及调节结构7的材质为金属、塑料或有机玻璃。

实施例

如图2和图3所示，其中，导叶体锥形管进口直径290mm、锥角为10°、出口直径350mm，后置主导叶的断面翼型平均弦长120mm，前置可调导叶的断面翼型平均弦长 40mm，两者在轴向上有重叠且重叠区域在轴向上的投影长度为15mm，前置可调导叶的一端与轮毂通过调节结构相连且其接触面为球面，另一端与锥形管之间留有1mm的间隙且其端面及对应锥形管的内壁表面均为球面，调节结构上开有3个定位孔，轮毂上设置有3个装配孔，借螺母和定位销将前置导叶固定在轮毂上。

如图4所示，采用三维流动数值模拟方法，对比分析了采用本实用新型前后的三个典型流量工况下的水泵装置效率，其中以未采用本实用新型的水泵设计工况点的效率为基准，对各工况下的水力效率进行正则化处理，可以发现：在设计工况点Q_D，采用本实用新型前后的水泵效率几乎没有差异，而在小流量Q_L和大流量Q_H的工况下，水泵效率均有所增大，表明本实用新型有利于改善非设计工况下水泵的性能。

以上结合附图对本实用新型的实施方式做出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对本领域的普通技术人员而言，在本实用新型的原理和技术思想的范围内，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变形仍落入本实用新型保护范围内。

Claims (6)

1.一种水泵导叶室结构，包括锥形管(1)、进口法兰(2)、出口法兰(3)和轮毂(4)，锥形管(1)的进口端通过进口法兰(2)与水泵的叶轮室连通，锥形管(1)进口直径为D，锥形管(1)的出口端通过出口法兰(3)与水泵的出水管连通，其特征是：轮毂(4)上通过调节结构(7)连接有导叶，所述导叶包括后置主导叶(5)和前置可调导叶(6)，所述前置可调导叶(6)能够通过调节结构(7)进行角度调节，后置主导叶(5)、前置可调导叶(6)与轮毂(4)的接触面均为球面，与锥形管(1)的接触面也均为球面；所述后置主导叶(5)的断面翼型弦长为(0.3～0.7)D，所述前置可调导叶的断面翼型弦长为(0.05～0.3)D。

2.根据权利要求1所述的一种水泵导叶室结构，其特征是：所述锥形管(1)的锥角为5°～15°，水泵叶轮室出口直径与锥形管(1)进口直径相同，锥形管(1)出口直径为(1.1～2.5)D且与水泵的出水管进口直径相同。

3.根据权利要求2所述的一种水泵导叶室结构，其特征是：所述进口法兰(2)沿圆周均布有4～12个螺孔。

4.根据权利要求2所述的一种水泵导叶室结构，其特征是：所述出口法兰(3)沿圆周均布有4～12个螺孔。

5.根据权利要求1所述的一种水泵导叶室结构，其特征是：导叶沿轮毂(4)周向均匀分布，数量为4～8个。

6.根据权利要求1所述的一种水泵导叶室结构，其特征是：所述锥形管(1)进口直径290mm、锥角为10°、出口直径350mm，轮毂(4)上设置有6片导叶，且前置可调导叶(6)位于后置主导叶(5)的前端，后置主导叶(5)的断面翼型平均弦长120mm，前置可调导叶(6)的断面翼型平均弦长40mm，两者在轴向上有重叠且重叠区域在轴向上的投影长度为15mm，前置可调导叶(6)的一端与轮毂(4)通过调节结构(7)相连且其接触面为球面，另一端与锥形管(1)之间留有1mm的间隙且其端面及对应锥形管(1)的内壁表面均为球面，调节结构(7)上开有3个定位孔，轮毂(4)上设置有3个装配孔，通过在调节结构(7)和轮毂(4)的定位孔中设置螺母和定位销将前置可调导叶(6)固定在轮毂(4)上。