[发明专利]一种叶轮、水泵及其水泵的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及水泵技术领域，具体涉及一种叶轮、水泵及其水泵的设计方法。

背景技术

离心式叶轮也称径流式叶轮，其水流方向沿叶轮直径方向依靠离心力甩出，起收集液体并实现动能向势能转化的压水室就必须布置于叶轮的径向，如图1所示。用该方法设计的水泵最大的缺陷在于泵体径向尺寸过大，无论如何调整断面径向和轴向尺寸比和选择断面形状，泵体径向尺寸减小都十分有限。这种设计方法的缺陷在一般的工农业及城市给排水用泵的设计上影响还不明显，因为其安装的空间余地较大，但是，对发动机冷却水泵而言，用该方法设计的水泵就显得过于肥大，对于发动机总体设计影响很大，特别是最近几年，发动机设计力求精巧的趋势十分明显，对水泵外形尺寸要求越来越小，用现有的设计方法和理念不能同时满足水泵流量、扬程参数和外形尺寸的要求。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的叶轮、水泵及其水泵的设计方法能够将叶轮出水口处的液体出流方向由径向改为轴向，从而缩减了水泵的体积。

本发明的第一发明目的为提供一种叶轮，其采用的技术方案为：包括前盖板、后盖板及设置在前盖板和后盖板之间的叶片；前盖板的半径大于所述后盖板的半径；叶片的边缘位于后盖板边缘外部；叶轮出水口处的液体出流方向为轴向。

本发明的第二发明目的为提供一种水泵，其采用的技术方案为：包括叶轮，叶轮设置在水泵的泵体内部；叶轮包括前盖板、后盖板及设置在前盖板和后盖板之间的叶片；前盖板的半径大于后盖板的半径；叶片的边缘位于后盖板边缘外部；叶轮出水口处的液体出流方向为轴向；泵体内与叶轮相互配合工作的压水室的压水室空腔呈轴向布置；压水室内设置有隔舌，隔舌安放角ψ₀设置在15°-25°之间；压水室的1/6部分位于叶轮后盖板正下方，压水室的其余部分按螺旋线逐步超出后盖板正下方。

本发明的第三发明目的为提供一种水泵的设计方法，其采用的技术方案包括：

（1）首先进行叶轮的设计

a、确定水泵的转速N、效率η、流量Q和扬程H；

b、根据确定的水泵的流量Q、扬程H计算水泵的比转数n_s=3.65nQ^0.5/H^0.75；

c、由比转数n_s和相似计算法确定叶轮的前盖板半径、后盖板半径和叶轮出水口宽度，其中，叶轮前盖板半径=叶轮后盖板半径+宽度A，宽度A小于等于叶轮出水口宽度a，以使叶轮出水口处的液体出流方向由径向变为轴向；

d、使叶片的边缘位于后盖板边缘外部；

（2）根据已设计的叶轮进行压水室的设计

a、根据叶轮出水口处液体轴向流出的方式，将压水室空腔的开设方向与叶轮出水口处的液体出流方向一致，即压水室空腔呈轴向设置；

b、压水室内隔舌安放角的确定

过流道中心O作与水泵出水口中心线平行的直线AB，隔舌在直线AB以中心O为原点顺时针方向取15°-25°作为隔舌安放角ψ₀；

c、设前盖板上表面的凸起的内径为D1、压水室的基圆直径为D2，使基圆直径D2=（1.01~1.05）D1；

使压水室的1/6部分位于叶轮后盖板正下方，压水室的其余部分按螺旋线逐步超出后盖板正下方。

本发明的有益效果为：采用本方法设计的叶轮，使叶轮出水口处的液体出流方向由径向改为轴向，压水室腔体由原来的径向布置设计成轴向布置，从而使水泵泵体的径向宽度至少减小20%；压水室采用多个断面进行计算设计，使流道更光滑，水泵效率更高。

附图说明

图1为现有技术水泵叶轮与部分压水室配合的结构示意图；

图2为本发明的水泵的结构示意图；

图3为本发明的叶轮的结构示意图；

图4为本发明的叶轮与部分压水室配合的结构示意图；

图5为本发明的水泵一个实施例的剖视图；

图6为比转数与速度系数的关系图。

其中，1、进水管；2、吸入室；3、叶轮；31、叶片；32、后盖板；33、前盖板；4、压水室；41、压水室空腔；5、泵体；6、轴承体；7、流道；8、水泵出水口；9、隔舌。

具体实施方式