(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210977356.5 (22)申请日 2022.08.15 (71)申请人 兰州理工大 学 地址 730000 甘肃省兰州市七里河区兰工 坪路287号 (72)发明人 王晓晖　李柯剑　张凯　苗森春　 (74)专利代理 机构 成都华复知识产权代理有限 公司 512 98 专利代理师 代小华 (51)Int.Cl. F04D 29/22(2006.01) F04D 29/24(2006.01) G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种应用于高速离心泵的诱导轮-空间导叶 及其设计方法 (57)摘要 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 。 权利要求书1页 说明书3页 附图8页 CN 115217788 A 2022.10.21 CN 115217788 A 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dh， 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β11； 叶片轮毂侧安 放角为β12； 其中， β11≥3β12； 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 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Δ h＝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)； 导叶安放角： 导叶轮缘侧进口安放角为β21， 导叶轮毂侧进口安放角为β22， 导叶轮缘侧出 口安放角为β31， 导叶轮毂侧出口安放角为β32， 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β21＝α1， β22＝α2， β31＝k0β21， β32＝k0β22(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 Sn+1/Sn＝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。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115217788 A 2一种应用于高 速离心泵 的诱导轮‑空间导叶及其设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及一种离心泵导轮， 尤其是一种应用于高速离心泵的诱导轮 ‑空间导叶 及其设计方法。 背景技术 [0002]高速离心泵的运行环境、 运送介质都与普通离心泵不一样， 还有一些处于特殊工 况下的工作环境， 所以对性能影响(要求)更为严格， 常规高速离心泵是由叶轮将轴向来流 转化为径向并通过导叶、 蜗壳后输出， 在此过程中诱导轮与叶轮是一同转动的， 因此对叶轮 的损耗较为 严重， 同时对叶轮的更 换也很不方便 。 发明内容 [0003]本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足， 而提供一种应用于高速离心泵的 诱导轮‑空间导叶及其设计方法。 [0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是： 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； [0005]诱导轮的设计： [0006]叶片的类型： 所述诱导轮的轮缘直径为D1， 轮毂直径为dh， 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)； [0007]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β11； 叶片轮毂侧安放角为β12； 为了保证流体在诱导轮内流畅进行， 因 此设定β11≥3β12； 使得叶型沿着叶片高度有一定的倾 斜。 [0008]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； [0009]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 这样设计可以改善易发生汽蚀的外缘进 口， 可以提高10％～5 0％的抗汽蚀性能。 [0010]空间导叶的设计： [0011]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 。 [0012]导叶的数量： 若导叶的数量 为n， 叶片的数量 为m， 则n＝3m±1； [0013]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说　明　书 1/3 页 3 CN 115217788 A 3