[发明专利]一种斐波那契螺旋线叶轮

说明书

本发明公开一种斐波那契螺旋线叶轮，包括叶轮主体，叶轮主体包括基座，基座的一侧设置有叶片，基座的中心开设有连接电机输出轴的通孔；叶片包络形成空间流道，空间流道的起点设置在通孔的外侧，空间流道的终点设置在基座的外缘,空间流道的截面为凹槽形，空间流道的底部凸出到背离叶片的另一侧；基座的形状与叶片最外侧360°边框形状相同；叶片包角为720°～1440°，空间流道的轨迹曲线为{f(θ，r(θ)，H(θ))}。本发明斐波那契数列叶轮可以实现降低叶轮承受的径向力，改善扬程脉动，减轻轴系动载荷，进而起到抑制泵的振动、提高整机的运行稳定性、延长使用寿命的作用。

技术领域

本发明涉及离心泵叶轮设计技术领域，特别是涉及一种斐波那契螺旋线叶轮。

背景技术

流道式叶轮是污水泵普遍采用的一种叶轮结构，相比闭式叶轮具备更优秀的抗缠绕、抗堵塞性能，且耐磨性较高。现阶段常用的叶片型线主要有阿基米德螺旋线、等变角螺旋线、对数螺旋线、渐开线及复合型线等。然而这些型线方程在解决较大叶片包角时，叶片型线易出现S型，扫描流体通道易产生褶皱面，一方面影响叶轮流道的可通过颗粒粒径，另一方面导致安放角变化不单调，使得叶片载荷梯度变化较大，进而造成流体在叶片上易发生脱流。这两个因素都将导致污水泵通过性能降低，效率下降，还会诱导污水泵产生显著的振动噪声现象，严重影响污水泵的运行稳定性。

发明内容

本发明的目的是提供一种斐波那契螺旋线叶轮，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种斐波那契螺旋线叶轮，包括叶轮主体，所述叶轮主体包括基座，所述基座的一侧设置有叶片，所述基座的中心开设有连接电机输出轴的通孔；所述叶片包络形成空间流道，所述空间流道的起点设置在通孔的外侧，所述空间流道的终点设置在基座的外缘,所述空间流道的截面为凹槽形，所述空间流道的底部凸出到背离叶片的另一侧；所述基座的形状与叶片最外侧360°边框形状相同；叶片包角为720°～1440°；所述空间流道的轨迹曲线为{f(θ，r(θ)，H(θ))}，其中，r(θ)如式1所示，H(θ)如式2所示：

式中，θ是轨迹曲线的变量，θ为曲线的极角；r(θ)是轨迹曲线的半径函数；α是半径函数参量；b是斐波那契数；是轨迹曲线的最大极角；H(θ)是轨迹曲线在轴向上的距离函数；L是轨迹曲线在轴向上的最大距离；h是距离函数参量。

优选的，所述叶轮的出口直径为D₂，D₂如式3所示：

式中，n为转速；H_d为设计工况下的扬程；Q_d为设计工况下的流量；ψ_d为设计工况下的扬程系数，ψ_d如式4所示：

式中，n_s为比转数，n_s，Ref＝1,n_s如式5所示：

优选的，所述叶轮的出口宽度为b₂，b₂如式6所示：

b₂＝k_b2d_k…………………………………6

式中，d_k为叶轮能够通过的最大颗粒直径，k_b2为系数，k_b2的取值范围为1.05～1.1。

优选的，所述叶片(2)的厚度为δ，δ如式7所示：

式中，u₂为叶轮叶片(2)出口的圆周速度。