1.本發(fā)明涉及離心泵水力設(shè)計方法領(lǐng)域，具體地說，涉及一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

2.隨著我國經(jīng)濟高速的發(fā)展，迎合“零碳中國”倡議書，節(jié)能降耗已成為全球性的共同焦點問題。泵在國內(nèi)的需求量很大，每年發(fā)電量20％

?

25％都浪費在泵類產(chǎn)品上。而節(jié)段式多級離心泵作為常見的一種產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、礦山、城市給排水等領(lǐng)域。節(jié)段多級泵導(dǎo)葉是多級泵過流部件的重要組成部分，是泵過流部件中效率損失的重點部位。節(jié)段式多級泵中多應(yīng)用徑向?qū)~，徑向?qū)~因其結(jié)構(gòu)簡單，鑄造、加工工藝方便而被廣泛應(yīng)用。徑向?qū)~由正、反導(dǎo)葉組成，正、反導(dǎo)葉間有環(huán)形空間，在環(huán)形空間使流過的流體改變流向，經(jīng)反導(dǎo)葉流到后級葉輪。但從正導(dǎo)葉過來的高速水流在此環(huán)形空間交匯換向，易產(chǎn)生旋渦和紊亂，且高速水流在環(huán)形空間壁面產(chǎn)生一層環(huán)形水流，從而產(chǎn)生損失，使泵的效率偏低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

3.本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

4.一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法，包括該方法設(shè)計的導(dǎo)葉輪，所述導(dǎo)葉輪包括前級葉輪、導(dǎo)葉輪主體和后級葉輪，所述導(dǎo)葉輪主體設(shè)置在前級葉輪與后級葉輪之間，

5.其具體步驟如下：

6.步驟一：正導(dǎo)葉設(shè)計：

7.步驟二：反導(dǎo)葉設(shè)計；

8.步驟三：半圓形空間導(dǎo)葉設(shè)計；

9.步驟四：u形流道設(shè)計。

10.優(yōu)選的，所述正導(dǎo)葉設(shè)計過程如下：

11.s1：正導(dǎo)葉工作面由圓弧構(gòu)成：正導(dǎo)葉工作面入口點直徑為d，正導(dǎo)葉工作面入口點角度α1取值為1.01

?

1.03倍前級葉輪出口角；

12.s2：正導(dǎo)葉背面由圓弧構(gòu)成：入口點半徑及角度取值與正導(dǎo)葉工作面相同；

13.s3：正導(dǎo)葉工作面與背面圓弧入口點內(nèi)小圓弧形成封閉；

14.s4：正導(dǎo)葉入口寬度：取值為前級葉輪出口寬度b2+2～5mm；

15.s5：正導(dǎo)葉葉片數(shù)取值為：與前級葉輪葉片數(shù)互為質(zhì)數(shù)；

16.s6：相鄰正導(dǎo)葉葉片間為流體通道，此通道面積由入口點至末端逐漸增加，控制擴散角為5～15度；

17.s7：兩相鄰正導(dǎo)葉葉片間流道面積：兩相鄰正導(dǎo)葉葉片間距l(xiāng)

×

正導(dǎo)葉高度m；

18.s8：正導(dǎo)葉出口點半徑r1及出口角α2：正導(dǎo)葉出口點半徑r1＝(1.3

?

1.5)d，出口角

α2與入口點角α1保持基本相同。

19.優(yōu)選的，所述反導(dǎo)葉設(shè)計過程如下：

20.s1：反導(dǎo)葉工作面由圓弧構(gòu)成：入口點半徑、角度分別與半圓形空間導(dǎo)葉葉片出口點半徑r2及出口角α3相同，出口點半徑與后級葉輪入口點相同，反導(dǎo)葉出口點角α4角度為 90，反導(dǎo)葉葉片高度與正導(dǎo)葉入口寬度相同；

21.s2：反導(dǎo)葉背面由圓弧構(gòu)成：入口點、出口點各參數(shù)與反導(dǎo)葉工作面相同；

22.s3：反導(dǎo)葉相鄰兩葉片間形成流體流道，流道面積呈收縮趨勢，均勻過渡，面積：兩相鄰反導(dǎo)葉葉片間距l(xiāng)

×

反導(dǎo)葉高度m。

23.優(yōu)選的，所述半圓形空間導(dǎo)葉設(shè)計過程如下：

24.s1：半圓形空間導(dǎo)葉葉片工作面入口點半徑及入口角分別與正導(dǎo)葉出口半徑r1和出口角α2相同；

25.s2：半圓形空間導(dǎo)葉葉片工作面是由圓弧構(gòu)成的一空間扭曲葉片，相鄰半圓空間導(dǎo)葉片之間形成流體流道，流道間的面積從進口至出口均勻一致；

26.s3：半圓形空間導(dǎo)葉葉片工作面出口點半徑r2及出口角α3：出口點半徑r2與入口點半徑r1相同，出口角α3取值為正導(dǎo)葉出口角α2+3

°

～α2+10

°

；

27.s4：半圓形空間導(dǎo)葉葉片工作面高度：取值為半圓形空間導(dǎo)葉段高度b4；

28.s5：半圓形空間導(dǎo)葉葉片背面由圓弧構(gòu)成的一空間扭曲葉片：入口點、出口點各參數(shù)與半圓形空間導(dǎo)葉葉片工作面相同。

29.優(yōu)選的，所述u形流道設(shè)計過程如下：

30.s1：基圓直徑d的確定：取值為d＝1.01

?

1.05倍前級葉輪出口直徑d2；

31.s2：導(dǎo)葉進口寬度b3的確定：取值為b3＝葉輪出口寬度b2+(2～5)mm；

32.s3：半圓形空間導(dǎo)葉高度b4的確定：取值為b3＝b4；

33.s4：反導(dǎo)葉寬度b5的確定：取值為b5＝b4。

34.優(yōu)選的，所述前級葉輪和后級葉輪連接一體，且導(dǎo)葉輪主體轉(zhuǎn)動連接在前級葉輪與后級葉輪的相鄰一側(cè)。

35.優(yōu)選的，所述導(dǎo)葉輪主體包括正導(dǎo)葉、半圓形空間導(dǎo)葉、導(dǎo)葉固定板、反導(dǎo)葉和導(dǎo)葉輪安裝板，所述正導(dǎo)葉固定連接在導(dǎo)葉固定板一側(cè)側(cè)端面，所述半圓形空間導(dǎo)葉固定連接在正導(dǎo)葉的一端，所述反導(dǎo)葉固定連接在導(dǎo)葉固定板背離正導(dǎo)葉的一側(cè)，所述導(dǎo)葉輪安裝板固定連接在反導(dǎo)葉背離導(dǎo)葉固定板一側(cè)。

36.優(yōu)選的，所述半圓形空間導(dǎo)葉背離正導(dǎo)葉的一端與反導(dǎo)葉的一端固定連接，所述正導(dǎo)葉與前級葉輪相鄰。

37.優(yōu)選的，所述導(dǎo)葉輪主體通過導(dǎo)葉輪安裝板固定在多級泵泵體上。

38.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

39.1.正導(dǎo)葉段與反導(dǎo)葉段之間換向流道采用半圓形流道結(jié)構(gòu)形式，即半圓形空間導(dǎo)葉段，使序號正導(dǎo)葉、半圓形空間導(dǎo)葉和反導(dǎo)葉形成u型結(jié)構(gòu)水流通道，u型結(jié)構(gòu)水流通道結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)徑向?qū)~的矩形流道形式相比，符合換向水流的最佳流動特性，消除了矩形流道形式在邊角處的產(chǎn)生局部旋渦，減小局部損失。

40.2.該導(dǎo)葉輪正導(dǎo)葉與反導(dǎo)葉間的環(huán)形空間，用半圓形空間導(dǎo)葉將正、反導(dǎo)葉聯(lián)結(jié)起來，形成一完整的導(dǎo)葉輪葉片，從而組成多組完整的過流通道，使從正導(dǎo)葉段過來的各股

高速水流不在環(huán)形空間交匯。

附圖說明

41.圖1為本發(fā)明設(shè)計的導(dǎo)葉輪結(jié)構(gòu)示意圖

42.圖2為本發(fā)明設(shè)計的導(dǎo)葉輪中導(dǎo)葉輪主體結(jié)構(gòu)示意圖；

43.圖3為本發(fā)明設(shè)計的導(dǎo)葉輪中導(dǎo)葉輪主體后視結(jié)構(gòu)示意圖。

44.圖中：1前級葉輪、2導(dǎo)葉輪主體、3后級葉輪、4正導(dǎo)葉、5半圓形空間導(dǎo)葉、6導(dǎo)葉固定板、7反導(dǎo)葉、8導(dǎo)葉輪安裝板。

具體實施方式

45.本發(fā)明公開了一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法，以下通過具體實施例對本發(fā)明作進一步詳述。

46.一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法，包括該方法設(shè)計的導(dǎo)葉輪，導(dǎo)葉輪包括前級葉輪1、導(dǎo)葉輪主體2和后級葉輪3，導(dǎo)葉輪主體2設(shè)置在前級葉輪1與后級葉輪3之間，

47.其具體步驟如下：

48.步驟一：正導(dǎo)葉4設(shè)計：

49.步驟二：反導(dǎo)葉7設(shè)計；

50.步驟三：半圓形空間導(dǎo)葉5設(shè)計；

51.步驟四：u形流道設(shè)計。

52.正導(dǎo)葉4設(shè)計過程如下：

53.s1：正導(dǎo)葉4工作面由圓弧構(gòu)成：正導(dǎo)葉4工作面入口點直徑為d，正導(dǎo)葉4工作面入口點角度α1取值為1.01

?

1.03倍前級葉輪1出口角；

54.s2：正導(dǎo)葉4背面由圓弧構(gòu)成：入口點半徑及角度取值與正導(dǎo)葉4工作面相同；

55.s3：正導(dǎo)葉4工作面與背面圓弧入口點內(nèi)小圓弧形成封閉；

56.s4：正導(dǎo)葉4入口寬度：取值為前級葉輪1出口寬度b2+2～5mm；

57.s5：正導(dǎo)葉4葉片數(shù)取值為：與前級葉輪1葉片數(shù)互為質(zhì)數(shù)；

58.s6：相鄰正導(dǎo)葉4葉片間為流體通道，此通道面積由入口點至末端逐漸增加，控制擴散角為5～15度；

59.s7：兩相鄰正導(dǎo)葉4葉片間流道面積：兩相鄰正導(dǎo)葉4葉片間距l(xiāng)

×

正導(dǎo)葉4高度 m；

60.s8：正導(dǎo)葉4出口點半徑r1及出口角α2：正導(dǎo)葉4出口點半徑r1＝1.3

?

1.5d，出口角α2與入口點角α1保持基本相同。

61.反導(dǎo)葉7設(shè)計過程如下：

62.s1：反導(dǎo)葉7工作面由圓弧構(gòu)成：入口點半徑、角度分別與半圓形空間導(dǎo)葉5葉片出口點半徑r2及出口角α3相同，出口點半徑與后級葉輪3入口點相同，反導(dǎo)葉7出口點角α4角度90，反導(dǎo)葉7葉片高度與正導(dǎo)葉4入口寬度相同；

63.s2：反導(dǎo)葉7背面由圓弧構(gòu)成：入口點、出口點各參數(shù)與反導(dǎo)葉7工作面相同；

64.s3：反導(dǎo)葉7相鄰兩葉片間形成流體流道，流道面積呈收縮趨勢，均勻過渡，面積：兩相鄰反導(dǎo)葉7葉片間距l(xiāng)

×

反導(dǎo)葉7高度m。

65.半圓形空間導(dǎo)葉5設(shè)計過程如下：

66.s1：半圓形空間導(dǎo)葉5葉片工作面入口點半徑及入口角分別與正導(dǎo)葉4出口半徑r1和出口角α2相同；

67.s2：半圓形空間導(dǎo)葉5葉片工作面是由圓弧構(gòu)成的一空間扭曲葉片，相鄰半圓空間導(dǎo)葉片5之間形成流體流道，流道間的面積從進口至出口均勻一致；

68.s3：半圓形空間導(dǎo)葉5葉片工作面出口點半徑r2及出口角α3：出口點半徑r2與入口點半徑r1相同，出口角α3取值為正導(dǎo)葉4出口角α2+3

°

～α2+10

°

；

69.s4：半圓形空間導(dǎo)葉5葉片工作面高度：取值為半圓形空間導(dǎo)葉5段高度b4；

70.s5：半圓形空間導(dǎo)葉5葉片背面由圓弧構(gòu)成的一空間扭曲葉片：入口點、出口點各參數(shù)與半圓形空間導(dǎo)葉5葉片工作面相同。

71.u形流道設(shè)計過程如下：

72.s1：基圓直徑d的確定：取值為d＝1.01

?

1.05倍前級葉輪1出口直徑d2；

73.s2：導(dǎo)葉進口寬度b3的確定：取值為b3＝前級葉輪1出口寬度b2+2～5mm；

74.s3：半圓形空間導(dǎo)葉5高度b4的確定：取值為b3＝b4；

75.s4：反導(dǎo)葉7寬度b5的確定：取值為b5＝b4。

76.前級葉輪1和后級葉輪3連接一體，且導(dǎo)葉輪主體2轉(zhuǎn)動連接在前級葉輪1與后級葉輪3的相鄰一側(cè)，導(dǎo)葉輪主體2包括正導(dǎo)葉4、半圓形空間導(dǎo)葉5、導(dǎo)葉固定板6、反導(dǎo)葉 7和導(dǎo)葉輪安裝板8，正導(dǎo)葉4固定連接在導(dǎo)葉固定板6一側(cè)側(cè)端面，半圓形空間導(dǎo)葉5 固定連接在正導(dǎo)葉4的一端，反導(dǎo)葉7固定連接在導(dǎo)葉固定板6背離正導(dǎo)葉4的一側(cè)，導(dǎo)葉輪安裝板8固定連接在反導(dǎo)葉7背離導(dǎo)葉固定板6一側(cè)，半圓形空間導(dǎo)葉5背離正導(dǎo)葉 4的一端與反導(dǎo)葉7的一端固定連接，正導(dǎo)葉4與前級葉輪1相鄰，導(dǎo)葉輪主體2通過導(dǎo)葉輪安裝板8固定在多級泵泵體上。

77.以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選例，并不用來限制本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。技術(shù)特征：

1.一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法，包括該方法設(shè)計的導(dǎo)葉輪，其特征在于：所述導(dǎo)葉輪包括前級葉輪(1)、導(dǎo)葉輪主體(2)和后級葉輪(3)，所述導(dǎo)葉輪主體(2)設(shè)置在前級葉輪(1)與后級葉輪(3)之間，其具體步驟如下：步驟一：正導(dǎo)葉(4)設(shè)計：步驟二：反導(dǎo)葉(7)設(shè)計；步驟三：半圓形空間導(dǎo)葉(5)設(shè)計；步驟四：u形流道設(shè)計。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法，其特征在于：所述正導(dǎo)葉(4)設(shè)計過程如下：s1：正導(dǎo)葉(4)工作面由圓弧構(gòu)成：正導(dǎo)葉(4)工作面入口點直徑為d，正導(dǎo)葉(4)工作面入口點角度α1取值為1.01

?

1.03倍前級葉輪(1)出口角；s2：正導(dǎo)葉(4)背面由圓弧構(gòu)成：入口點半徑及角度取值與正導(dǎo)葉(4)工作面相同；s3：正導(dǎo)葉(4)工作面與背面圓弧入口點內(nèi)小圓弧形成封閉；s4：正導(dǎo)葉(4)入口寬度：取值為前級葉輪(1)出口寬度b2+2～5mm；s5：正導(dǎo)葉(4)葉片數(shù)取值為：與前級葉輪(1)葉片數(shù)互為質(zhì)數(shù)；s6：相鄰正導(dǎo)葉(4)葉片間為流體通道，此通道面積由入口點至末端逐漸增加，控制擴散角為5～15度；s7：兩相鄰正導(dǎo)葉(4)葉片間流道面積：兩相鄰正導(dǎo)葉(4)葉片間距l(xiāng)

×

正導(dǎo)葉(4)高度m；s8：正導(dǎo)葉(4)出口點半徑r1及出口角α2：正導(dǎo)葉(4)出口點半徑r1＝(1.3

?

1.5)d，出口角α2與入口點角α1保持基本相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法，其特征在于：所述反導(dǎo)葉(7)設(shè)計過程如下：s1：反導(dǎo)葉(7)工作面由圓弧構(gòu)成：入口點半徑、角度分別與半圓形空間導(dǎo)葉(5) 葉片出口點半徑r2及出口角α3相同，出口點半徑與后級葉輪(3)入口點相同，反導(dǎo)葉(7)出口點角α4角度為90反導(dǎo)葉(7)葉片高度與正導(dǎo)葉(4)入口寬度相同；s2：反導(dǎo)葉(7)背面由圓弧構(gòu)成：入口點、出口點各參數(shù)與反導(dǎo)葉(7)工作面相同；s3：反導(dǎo)葉(7)相鄰兩葉片間形成流體流道，流道面積呈收縮趨勢，均勻過渡，面積：兩相鄰反導(dǎo)葉(7)葉片間距l(xiāng)

×

反導(dǎo)葉(7)高度m。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法，其特征在于：所述半圓形空間導(dǎo)葉(5)設(shè)計過程如下：s1：半圓形空間導(dǎo)葉(5)葉片工作面入口點半徑及入口角分別與正導(dǎo)葉(4)出口半徑r1和出口角α2相同；s2：半圓形空間導(dǎo)葉(5)葉片工作面是由圓弧構(gòu)成的一空間扭曲葉片，相鄰半圓空間導(dǎo)葉片(5)之間形成流體流道，流道間的面積從進口至出口均勻一致；s3：半圓形空間導(dǎo)葉(5)葉片工作面出口點半徑r2及出口角α3：出口點半徑r2與入口點半徑r1相同，出口角α3取值為正導(dǎo)葉(4)出口角α2+3

°

～α2+10

°

；s4：半圓形空間導(dǎo)葉(5)葉片工作面高度：取值為半圓形空間導(dǎo)葉(5)段高度b4；

s5：半圓形空間導(dǎo)葉(5)葉片背面由圓弧構(gòu)成的一空間扭曲葉片：入口點、出口點各參數(shù)與半圓形空間導(dǎo)葉(5)葉片工作面相同。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法，其特征在于：所述u形流道設(shè)計過程如下：s1：基圓直徑d的確定：取值為d＝1.01

?

1.05倍前級葉輪(1)出口直徑d2；s2：導(dǎo)葉進口寬度b3的確定：取值為b3＝葉輪出口寬度b2+(2～5)mm；s3：半圓形空間導(dǎo)葉(5)高度b4的確定：取值為b3＝b4；s4：反導(dǎo)葉(7)寬度b5的確定：取值為b5＝b4。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法，其特征在于：所述前級葉輪(1)和后級葉輪(3)連接一體，且導(dǎo)葉輪主體(2)轉(zhuǎn)動連接在前級葉輪(1)與后級葉輪(3)的相鄰一側(cè)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法，其特征在于：所述導(dǎo)葉輪主體(2)包括正導(dǎo)葉(4)、半圓形空間導(dǎo)葉(5)、導(dǎo)葉固定板(6)、反導(dǎo)葉(7)和導(dǎo)葉輪安裝板(8)，所述正導(dǎo)葉(4)固定連接在導(dǎo)葉固定板(6)一側(cè)側(cè)端面，所述半圓形空間導(dǎo)葉(5)固定連接在正導(dǎo)葉(4)的一端，所述反導(dǎo)葉(7)固定連接在導(dǎo)葉固定板(6)背離正導(dǎo)葉(4)的一側(cè)，所述導(dǎo)葉輪安裝板(8)固定連接在反導(dǎo)葉(7)背離導(dǎo)葉固定板(6)一側(cè)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法，其特征在于：所述半圓形空間導(dǎo)葉(5)背離正導(dǎo)葉(4)的一端與反導(dǎo)葉(7)的一端固定連接，所述正導(dǎo)葉(4)與前級葉輪(1)相鄰。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法，其特征在于：所述導(dǎo)葉輪主體(2)通過導(dǎo)葉輪安裝板(8)固定在多級泵泵體上。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及離心泵水力設(shè)計方法領(lǐng)域，具體地說，涉及一種節(jié)段多級泵導(dǎo)葉輪設(shè)計方法，包括該方法設(shè)計的導(dǎo)葉輪，所述導(dǎo)葉輪包括前級葉輪、導(dǎo)葉輪主體和后級葉輪，所述導(dǎo)葉輪主體設(shè)置在前級葉輪與后級葉輪之間，其具體步驟包括正導(dǎo)葉設(shè)計：反導(dǎo)葉設(shè)計；半圓形空間導(dǎo)葉設(shè)計；U形流道設(shè)計。該發(fā)明解決了徑向?qū)~正、反導(dǎo)葉在環(huán)形空間交匯換向，水流相互碰撞產(chǎn)生的旋渦和水流換向的水流紊亂現(xiàn)象，同時減小了水力損失，提高了泵揚程，使得泵的效率得到明顯的提升，真正意義上解決了導(dǎo)葉的水流換向損失。真正意義上解決了導(dǎo)葉的水流換向損失。真正意義上解決了導(dǎo)葉的水流換向損失。

技術(shù)研發(fā)人員：羅瑞祥 李志鵬 何劍芳 羅思遠

受保護的技術(shù)使用者：長沙昌佳智慧流體科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.07.16

技術(shù)公布日：2021/10/23