一種葉輪輪緣開孔的高抗汽蝕噴水推進泵的制作方法

文檔序號：12430343閱讀：259來源：國知局

本發(fā)明涉及噴水推進泵技術(shù)領域，具體地，涉及一種葉輪輪緣開孔的高抗汽蝕噴水推進泵，該噴水推進泵不僅可以滿足高航速時效率高，同時能夠滿足抗汽蝕能力強、振動噪聲小等特殊要求。

背景技術(shù)：

隨著船舶工業(yè)的不斷發(fā)展，尤其是戰(zhàn)爭給軍事領域技術(shù)帶來的不斷挑戰(zhàn)，推進器技術(shù)成為決定海上戰(zhàn)爭的關(guān)鍵，隱身技術(shù)和精確制導技術(shù)要求推進器不僅具有高速度，而且要有低噪聲。在軍用領域的應用方面，噴水推進技術(shù)在高速攻擊艇、高速車客渡船、海軍高速運輸艦、護衛(wèi)艦、輕護衛(wèi)艦、兩棲裝甲車輛和安靜型核潛艇等領域都有所應用，并在某些方面具有特殊的優(yōu)勢。噴水推進泵利用推進泵噴出水流的反作用力推動船舶前進，與常規(guī)螺旋槳推進技術(shù)相比，噴水推進泵具有抗空化性能強、推進效率高、振動和噪聲水平低、操縱性能好及變工況性能強等優(yōu)點。噴水推進泵是噴水推進裝置的核心部件，須根據(jù)船舶的類型、阻力大小、主機類型等來選擇或設計。噴水推進泵要效率高、抗汽蝕性能好、流量系數(shù)和揚程系數(shù)大，要做到高速化大推力航行，但推進泵的結(jié)構(gòu)尺寸又受安裝空間限制，因此設計難度較大。高效、高抗汽蝕且具有強大做功能力的噴水推進泵的研發(fā)成為促進噴水推進技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。目前，國內(nèi)噴水推進泵技術(shù)普遍低于國外水平，又受制于國外技術(shù)的封鎖，這不利于保持軍事領域的競爭性。自主研發(fā)噴水推進泵，對加速國內(nèi)噴水推進技術(shù)的發(fā)展和高性能船舶的開發(fā)都具有較大意義。

噴水推進泵的泵型主要是軸流泵和導葉式混流泵。通常噴水推進泵的設計主要通過對葉輪的設計來保證高航速時效率高，同時滿足抗汽蝕能力強，振動噪聲小等特殊要求。另一種方式是增加轉(zhuǎn)速提高推進泵效率，但增加轉(zhuǎn)速將導致葉輪內(nèi)產(chǎn)生空化并伴有噪聲和水力激振，嚴重影響推進泵安全穩(wěn)定運行。

目前，高速、高效、高抗汽蝕性能的噴水推進泵的設計，受制于結(jié)構(gòu)尺寸和水力部件葉片空化性能要求的雙重制約，為保證噴水推進泵在高速低噪聲下穩(wěn)定運行，提出一種葉輪輪緣開孔的高抗汽蝕噴水推進泵設計是十分必要的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的高速高效噴水推進泵高抗汽蝕問題，本發(fā)明的目的是提供一種葉輪輪緣開孔的高抗汽蝕噴水推進泵，該噴水推進泵是一種能夠滿足高航速時效率高，同時能夠滿足振動噪聲小、水聲信號低及抗汽蝕能力強等特殊要求的噴水推進泵。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。

一種葉輪輪緣開孔的高抗汽蝕噴水推進泵，包括吸水彎管1、吸入直管2、葉輪3、導葉4、噴嘴5、導葉尾椎6以及主軸9，所述吸水彎管1的出口連接吸入直管2入口，吸入直管2出口與葉輪3入口連接，葉輪3的出口依次連接導葉4和噴嘴5，導葉尾椎6連接在導葉4尾部，所述葉輪3通過鍵固定在主軸9上；所述葉輪3的葉輪葉片800的葉輪葉片輪緣802處的葉輪外壁上設有葉輪輪緣開孔803；所述的葉輪3為半開式葉輪。

優(yōu)選地，所述葉輪輪緣開孔803為半開式葉輪的葉輪葉片輪緣(802)處葉輪外壁面(808)輪緣開孔。

優(yōu)選地，所述葉輪輪緣開孔803的形狀為軸面流道按轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)掃掠而成的環(huán)狀流道。

優(yōu)選地，所述葉輪輪緣開孔803的輪緣開孔吸入端805位于葉輪葉片800的葉輪葉片前緣804和葉輪葉片尾緣801之間，輪緣開孔吸入端805與葉輪葉片前緣804之前距離為L₁＝0.3～0.95L，所述葉輪輪緣開孔803的輪緣開孔出口端809位于葉輪葉片前緣804之前，輪緣開孔出口端809與葉輪葉片前緣804之間的距離為L₃＝0.05～0.3L，其中L為葉輪葉片前緣804與葉輪葉片尾緣801之間葉輪葉片輪緣802的距離。

優(yōu)選地，所述輪緣開孔吸入端805的寬度為L₂＝(0.2～1)t，輪緣開孔出口端809的寬度為L₄＝(0.2～2)t，其中t為葉輪葉片輪緣802的最大厚度。

優(yōu)選地，所述輪緣開孔吸入端805和輪緣開孔出口端809之間的輪緣壁810與葉輪外壁的葉輪外壁面808之間通過輪緣開孔支撐筋板807連接。

優(yōu)選地，所述輪緣開孔支撐筋板807數(shù)量為多根，其中每一根輪緣開孔支撐筋板807的厚度均為b＝(1～3)t，其中t為葉輪葉片輪緣802的最大厚度；多根輪緣開孔支撐筋板807為環(huán)向均布。

優(yōu)選地，所述輪緣開孔支撐筋板807數(shù)量為5～15根。

優(yōu)選地，葉輪輪緣開孔803的內(nèi)外壁面之間的距離為H₃＝(0.2～1.0)t，葉輪輪緣開孔803處的葉輪外壁面808的厚度為H₂＝(1～2)t，輪緣開孔吸入端805和輪緣開孔出口端809之間的輪緣壁810在輪緣軸面視圖為直線時厚度為H₄＝(1～2)t，葉輪輪緣開孔803處的輪緣外壁總壁面厚度H₁＝H₂+H₃+H₄＝(2.2～5)t，其中t為葉輪葉片輪緣802的最大厚度。

優(yōu)選地，葉輪葉片輪緣802軸面視圖為凸曲線時，輪緣開孔吸入端805和輪緣開孔出口端809之間的輪緣壁810最低厚度為H_min＝(1～1.5)t，其中t為葉輪葉片輪緣802的最大厚度。

優(yōu)選地，輪緣開孔吸入端805和輪緣開孔出口端809采用圓弧過渡時，輪緣開孔吸入端805的內(nèi)圓弧半徑為R₁，輪緣開孔吸入端805的外圓弧半徑為R₂，輪緣開孔出口端809的內(nèi)圓弧半徑為R₃，輪緣開孔出口端809的外圓弧半徑為R₄，其中，R₁、R₂、R₃、R₄之間的關(guān)系為R₁≤H₄，R₃≤H₄，R₁≤H₁-H₂，R₃≤H₁-H₂。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明提供的一種葉輪輪緣開孔的高抗汽蝕噴水推進泵，其葉輪外壁上開有葉輪輪緣開孔結(jié)構(gòu)，通過葉輪輪緣開孔將葉輪輪緣處的局部高壓流體引導至葉輪葉片前緣靠輪緣處，使葉輪葉片進口區(qū)域壓力增加，抑制空化產(chǎn)生，解決了高速高效噴水推進泵高抗汽蝕問題，同時該結(jié)構(gòu)滿足噴泵設計空間限制。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯：

圖1是本發(fā)明一種葉輪輪緣開孔的高抗汽蝕噴水推進泵結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種葉輪輪緣開孔的高抗汽蝕噴水推進泵葉輪導葉結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明噴水推進泵葉輪直線輪緣開孔的尺寸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明噴水推進泵葉輪凸形輪緣開孔尺寸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明噴水推進泵葉輪輪緣開孔樣式尺寸結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明噴水推進泵葉輪葉片輪緣最大厚度示意圖。

圖中：1為吸水彎管，2為吸入直管，3為葉輪，4為導葉，5為噴嘴，6為導葉尾椎，7為導葉體軸承，800為葉輪葉片，801為葉輪葉片尾緣，802為葉輪葉片輪緣，803為葉輪輪緣開孔，804為葉輪葉片前緣，805為輪緣開孔吸入端，806為輪緣開孔區(qū)域輪緣壁面，807輪緣開孔支撐筋板，808為葉輪外壁面，809為輪緣開孔出口端，810為輪緣開孔吸入端和輪緣開孔出口端之間的輪緣壁，9為主軸，10為油室前軸承，11為油室，12為油室后軸承。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明：本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程。應當指出的是，對本領域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。

實施例

如圖1和圖2所示，本實施例提供了一種葉輪輪緣開孔的高抗汽蝕噴水推進泵，包括吸水彎管1、吸入直管2、葉輪3、導葉4、噴嘴5、導葉尾椎6、主軸9，吸水彎管1的出口連接吸入直管2的入口，吸入直管2的出口與葉輪3的入口連接，葉輪3的出口依次連接導葉4和噴嘴5，導葉尾椎6連接在導葉4尾部，葉輪3通過鍵固定在主軸9上，主軸9為水平布置。

進一步地，葉輪3為半開式葉輪，包括葉輪輪轂和半開式結(jié)構(gòu)的葉輪葉片800，葉輪葉片800的葉輪葉片輪緣802處的葉輪外壁上設有葉輪輪緣開孔803。

進一步地，如圖1和圖2所示，與葉輪輪緣開孔803相關(guān)的部件羅列如下：

葉輪葉片尾緣801、葉輪葉片輪緣802、葉輪葉片前緣804、輪緣開孔吸入端805、輪緣開孔區(qū)域輪緣壁面806、輪緣開孔支撐筋板807、葉輪外壁面808、輪緣開孔出口端809、輪緣開孔吸入端805和輪緣開孔出口端809之間的輪緣壁810。

進一步地，葉輪輪緣開孔803為半開式葉輪葉片輪緣802處葉輪外壁面808輪緣開孔。

進一步地，葉輪輪緣開孔803形狀為軸面流道按轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)掃掠而成的環(huán)狀流道。

進一步地，葉輪輪緣開孔803的輪緣開孔吸入端805位于葉輪葉片前緣804和葉輪葉片尾緣801之間，輪緣開孔吸入端805與葉輪葉片前緣804之前距離為L₁＝(0.3～0.95)L，葉輪輪緣開孔803的輪緣開孔出口端809位于葉輪葉片前緣804之前，與葉輪葉片前緣804之間的距離為L₃＝(0.05～0.3)L，葉輪葉片前緣804輪緣處與葉輪進口距離L_s和半徑D_s在葉輪設計時已確定，其中L為葉輪葉片前緣804與葉輪葉片尾緣801在輪緣的距離，L在葉輪葉片設計中已確定。

進一步地，輪緣開孔吸入端805寬度為L₂＝(0.2～1)t，輪緣開孔出口端809寬度為L₄＝(0.2～2)t，其中t為葉輪葉片輪緣802最大厚度，t在葉輪設計時已確定。

進一步地，輪緣開孔吸入端805和輪緣開孔出口端809之間的輪緣壁810與葉輪外壁面808之間采用輪緣開孔支撐筋板807連接，輪緣開孔支撐筋板807數(shù)量為5～15根，輪緣開孔支撐筋板807厚度為b＝(1～3)t，輪緣開孔支撐筋板807為環(huán)向均布。

進一步地，葉輪輪緣開孔803內(nèi)外壁面距離為H₃＝(0.2～1.0)t。葉輪輪緣開孔803處葉輪外壁面808厚度為H₂＝(1～2)t，輪緣開孔吸入端和輪緣開孔出口端之間的輪緣壁810在輪緣軸面視圖為直線時厚度為H₄＝(1～2)t，葉輪輪緣開孔處的輪緣外壁總壁面厚度H₁＝H₂+H₃+H₄＝(2.2～5)t。

進一步地，導葉為閉式結(jié)構(gòu)，葉輪葉片數(shù)目與導葉葉片數(shù)目互質(zhì)。

進一步地，葉輪葉片輪緣802軸面視圖為凸曲線時，輪緣壁810最低厚度為H_min＝(1～1.5)t。

進一步地，輪緣開孔吸入端805和輪緣開孔出口端809采用圓弧過渡時，吸入端內(nèi)圓弧半徑為R₁，吸入端外圓弧半徑為R₂，出口端內(nèi)圓弧半徑為R₃，出口端外圓弧為R₄，圓弧過渡采用適當?shù)膱A弧半徑，即R₁、R₂、R₃、R₄滿足R₁≤H₄，R₃≤H₄，R₁≤H₁-H₂，R₃≤H₁-H₂，以保證吸入端和出口端與輪緣開孔光滑連接，減小液流沖擊損失。