(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 202210732020.2 (22)申请日 2022.06.26 (66)本国优先权数据 202210648596.0 202 2.06.09 CN (71)申请人 浙江理工大 学 地址 310000 浙江省杭州市江干区经济技 术开发区白杨街道 2号大街9 28号 (72)发明人 李晓俊　林言丕　朱祖超　李良　 其他发明人请求 不公开姓名　 (74)专利代理 机构 苏州隆恒知识产权代理事务 所(普通合伙) 32366 专利代理师 计静静 (51)Int.Cl. F04D 1/00(2006.01) F04D 1/06(2006.01)F04D 29/22(2006.01) F04D 29/66(2006.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构及其 设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于多级离心泵的双吸 叶轮结构， 其包括第一叶片、 第一盖板、 第一出 口、 第一口环、 第一叶轮流道、 第二叶片、 第二盖 板、 第二出口、 第二口环、 第二叶轮流道、 轮毂， 第 一出口的轴向两端与第二出口的轴向两端分别 平齐且具有相同的轴向宽度， 在周向上， 第一出 口与第二出口交替/间隔设置， 其特征在于： 第一 口环(13)具有第一口环外缘(131)、 第一口环内 缘(132)， 第一口环外缘为圆形， 第一口环内缘为 第一椭圆形， 第二口环(23)具有第二口环外缘、 第二口环内缘(2 32)， 第二口环 外缘为圆形， 第二 口环内缘为第二椭圆形， 第一椭圆形的长轴 与第 二椭圆形的长轴相垂直。 本发明能够有效地提高 离心泵的抗汽蚀性能。 权利要求书3页 说明书6页 附图5页 CN 115013318 A 2022.09.06 CN 115013318 A 1.一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构， 其包括第一叶片(10)、 第一盖板(11)、 第一出 口(12)、 第一口环(13)、 第 一叶轮流道(P 1)、 第二叶片(20)、 第二盖板(21)、 第二出口(22)、 第二口环(23)、 第二叶轮流道(P2)、 轮毂(30)， 轮毂包括对称设置的第一毂部(31)、 第二毂 部(32)， 第一叶片与第二叶片对称设置， 相 邻两第一叶片之间构成第一叶轮流道(P1)， 相 邻 两第二叶片20之间构成第二叶轮流道(P2)， 第一叶轮流道的出口端具有第一出口， 第二叶 轮流道的出口端 具有第二出口， 第一出口的轴向两端与第二出口的轴向两端分别平齐且具 有相同的轴向宽度， 在周向上， 第一出 口与第二出口交替/间隔设置， 第一盖板的端部具有 第一口环， 第二盖板的端部具有第二口环， 其特征在于： 第一口环(13)具有第一口环外缘 (131)、 第一口环内缘(132)， 第一口环外缘为圆形， 第一口环内缘为第一椭圆形， 第二口环 (23)具有第二口环外缘、 第二口环 内缘(232)， 第二口环外缘为圆形， 第二口环内缘为第二 椭圆形， 第一椭圆形的长轴(2a)与第二椭圆形的长轴相垂直。 2.如权利要求1所述的一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构， 其特征在于， 所述轮毂 (30)的轴向端部具有毂部轴向端部外缘(33)， 毂部轴向端部外缘具有半径R， 第一椭圆形 和/或第二椭圆形 具有长半轴a， 短 半轴b， a＝(1.0 5‑1.2)b， R＝(0.5 ‑0.65)a。 3.如权利要求2所述的一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构， 其特征在于， 所述毂部轴 向端部外缘(33)的外周面设置有 多个凹槽(3 31)， 多个凹槽沿周向分布。 4.如权利要求3所述的一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构， 其特征在于， 所述凹槽 (331)的径向深度为第一毂部(31)径向厚度的0.25 ‑0.4倍， 凹槽(331)的轴向深度为第一毂 部(31)径向厚度的0.5 ‑2倍。 5.如权利要求2所述的一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构， 其特征在于， 所述第 一盖 板(11)具有第一盖板内侧壁(111)， 第一盖板内侧壁表面上且位于第一叶轮流道(P1)内设 置有凹凸部(1 12)， 凹凸部呈波浪状， 凹凸部从第一口环(13)的下游延伸至第一出口(12)。 6.如权利要求5所述的一种用于多级离心泵的双 吸叶轮结构， 其特征在于， 在周向上， 凹凸部(1 12)仅设置 于第一椭圆形的短轴所对应的区域， 该区域 为周向60‑150°。 7.如权利要求6所述的一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构， 其特征在于， 所述第 二盖 板(21)具有第二盖板内侧壁， 第二盖板内侧壁表 面上且位于第二叶轮流道(P2)内设置有第 二凹凸部， 第二凹凸部呈波浪状， 第二凹凸部从第二口环的下游延伸至第二出口； 在周向 上， 第二凹凸部仅设置于第二椭圆形的短轴所对应的区域， 该区域为周向60 ‑150°该结构与 第一盖板内侧壁具有相同的凹凸部结构。 8.如权利要求7所述的一种用于多级离心泵的双吸叶轮结构的设计方法， 其特征在于， 其包括以下步骤： 设计/计算时各参数/各变量取其数值部分进行设计/计算； 1)确定双吸叶轮比转速nq， 按以下方式计算： 式中： fq‑叶轮吸入口数量； QBEP‑多级泵额定流 量； n‑额定转速； HBEP‑设计扬程； 2)确定叶轮流道的流道中线r； 流道中线为一条变异的阿基米德螺旋线， 按以下方程式 计算：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115013318 A 2式中： r‑原始的流道中线； D2‑流道出口直径； θ ‑极角； ‑流道中线包角； 3)确定出口宽度b、 叶轮第一侧吸入口盖板倾角T1、 叶轮第二侧吸入口盖板倾角T2、 叶轮 进口直径D'1、 叶轮出口直径D'2； 按以下方式计算： T1＝T2＝80°～87°； 式中： g‑重力加速度、 H ‑泵首级扬程、 Q ‑泵首级流 量、 n‑额定转速； 4)确定叶轮流道的叶片厚度σ1、 叶片出口角β1、 叶片包角 流道中线包角 根据以下 公式计算: σ1＝4～8mm； β1＝10°～30°； 5)保持叶轮出口速度c2和出口动态液流角 α2不变； 6)保证首级蜗壳进口绝对液流角 α3为一恒定值； 7)保持叶轮具有略低的扬程系数 ψ， 防止 旋转失速， 扬程系数 ψ按以下 方式计算： 式中： g‑重力加速度， H ‑泵首级扬程， u2‑叶轮外径处圆周速度。 9.如权利要求8所述的设计方法， 其特 征在于， 还 包括： 8)双吸叶轮两侧叶片在外径处呈交替交叉布置， 包括位于双吸叶轮第 一侧的叶片压力 面、 位于双吸叶轮第一侧的叶片吸力面、 位于双吸叶轮第二侧的叶片 压力面、 位于双吸叶轮 第二侧的叶片吸力面， 对叶片上的流体动反力进行严格控制， 引入了局部压力系数Cp和整 体升力系数CL的两个函数进行控制， 压力系数Cp根据以下公式计算： 压力系数CL根据以下公式计算： 式中： cu‑切向速度 分量， Z‑叶轮叶片数， r ‑柱坐标系下的径向分量， x ‑柱坐标系下的轴权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115013318 A 3