[发明专利]采用椭尖形组合翼型的可逆式轴流泵叶轮

说明书

采用椭尖形组合翼型的可逆式轴流泵叶轮，属于水利工程技术领域，其特征是，所述叶片的断面由进口椭圆尖段、等厚直段和出口椭圆尖段组合而成，两个椭圆尖段分别对称连接于等厚直段的两端，形成椭尖形组合翼型。本发明适用于各种水泵装置的叶轮，能较好解决单向叶片反转时的反拱损失大的问题，改善叶轮反向进水的水流条件，使反向进水水流流态较好，轴流泵反向抽水性能显著提高。

技术领域

本发明涉及一种轴流泵结构技术，特别是双向抽水轴流泵叶片，具体是一种采用椭尖形组合翼型的可逆式轴流泵叶轮，属于水利工程技术领域，尤其是水力机械技术领域。

背景技术

近年来，随着城市经济的高速发展，国家对城市环境尤为的重视，在水环境治理过程中，排水和引水的泵站的需求量剧增，而国内已经建成的大型双向泵站大都是采用改变引河和进水流道的布置来实现双向抽水。随着科学技术的发展，通过改变叶轮正反转来实现双向抽水的技术越来越受到重视。而采用单向翼型的轴流泵在叶轮反转时虽然也能实现反向抽水，但由于这时叶片的翼型处于反拱状态，原叶片进口边变为出口边，原翼型压力面变为吸力面，而导叶的作用使进口水流产生明显的与叶轮转向一致的进口预旋，使叶轮的能量和气蚀性能大幅下降，所以采用单向翼型的轴流泵不适合双向运行。

随着经济建设和社会快速发展，我国城市防洪排水和生态环境用水的要求越来越高。这就对能够双向（正向引水，反向排水）抽水的可逆式轴流泵的需求大为增加。通常为了适应双向抽水的功能，轴流泵的叶轮正向运转引清水进入市内使水体保持清洁，反向运转向外河排出涝水。为此，可逆式翼型常常设计成反对称的S形。S形翼型叶片的双向轴流泵虽然也能实现双向抽水，但是形状比较复杂。如图8所示，该图为水流在绕过S形翼型时的流线，可看出这种翼型的出口边不佳，水流容易脱离，导致损失增大，效率不高。

发明内容

本发明针对采用单向翼型的轴流泵不适合双向运行以及S形可逆式翼型形状比较复杂、出口边会产生脱流、导致损失增大、效率不高的问题，提出一种新的椭尖组合翼型，即采用椭尖形组合翼型的可逆式轴流泵叶轮。本发明采用中间等厚度，进出口边为曲线的椭尖型翼型，水流在其进出口边的流线平顺，不易发生脱离，因而水力损失小，提高反向运行效率，改善汽蚀性能，从而提升整个可逆式轴流泵性能。

本发明的技术方案如下：

采用椭尖形组合翼型的可逆式轴流泵叶轮，包括叶片和轮毂，所述叶片安装于轮毂上，其特征是，所述叶片的断面由进口椭圆尖段、等厚直段和出口椭圆尖段组合而成，两个椭圆尖段分别对称连接于等厚直段的两端，形成椭尖形组合翼型。

进一步地，所述叶片断面弦长为L，出口椭圆尖段与进口椭圆尖段对称，长度均为3L/8，中间的等厚直段长度为2L/8，等厚直段的厚度与出口椭圆尖段以及进口椭圆尖段的最大厚度相同。

进一步地，所述叶片由若干个椭尖形组合翼型断面构成流面结构，且叶片断面安放角由其根部向其端部外缘处逐渐减小，形成三维空间的X型扭曲结构。（此处的安放角为叶片断面在叶片宽度方向的中心线（弦线）与轮毂轴线的垂直线之间的夹角）

进一步地，所述叶片不同半径位置的断面，其安放角β由叶片根部向叶片端部外缘处逐渐变小，安放角β为15°～42°。

进一步地，所述叶片为3～4个，沿轮毂圆周均匀分布。

进一步地，所述叶片在垂直于轮毂轴线的平面上投影呈扇形。

进一步地，所述扇形的圆心角α为60°～70°。

进一步地，所述断面弦长L为（0.38～0.53）D，厚度为（0.025～0.05）D，D为水泵叶轮直径。