CN101852217A - 一种带高低折边叶片的无过载涡流泵叶轮设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带高低折边叶片的无过载涡流泵叶轮设计方法。它给出了叶片主要几何参数：外径、出口宽度、出口安放角和叶片包角的设计公式，用本发明设计方法设计的叶轮不仅满足适宜铸造的要求，还能保证旋流泵在全扬程范围内运行不会出现过载。

Description

一种带高低折边叶片的无过载涡流泵叶轮设计方法

技术领域

本发明涉及一种非变容式泵主要零件的设计方法，特别涉及一种带高低折边叶片的无过载涡流泵叶轮设计方法。

背景技术

目前，公知的涡流泵采用的是放射性叶轮，这种叶轮只能保证涡流泵在很窄的流量范围内运行，如果运行工况超出泵的可运行范围，可能导致电动机烧毁。但是，涡流泵的运行工况千差万别、泵装置扬程会出现较大的变化，导致涡流泵实际工况点在较大流量范围内移动。据统计，在返修的工程潜水泵中，其故障约有70％是由过载引起的。电机因过载失效造成这类泵的可靠性较低，大大限制了涡流泵的使用范围。同时由于涡流泵的特殊结构，使得蜗壳内形成贯通流和循环流，由于存在循环流，涡流泵水力损失很大。这就要求我们设计的叶轮，能在大的流量范围内运行而不发生过载，同时又能改善流动情况，提高涡流泵的扬程和效率。

以往解决此问题的主要途径是加大功率备用系数，在涡流泵设计点的轴功率上乘以一个不小于1.4的系数作为选配电机的依据，这一系数显然大于离心泵的对应值1.1-1.2，造成投资增加和能源浪费。

发明内容

为解决现有涡流泵叶轮性能的不足，本发明提供了一种带高低折边叶片的无过载涡流泵叶轮设计方法。用本发明设计的叶轮几何参数不仅满足适宜铸造的要求，还满足涡流泵在全扬程范围内运行不会出现过载的要求；同时改善流动情况，提高扬程和效率。因此，可减少选配电机的容量，减少投资、节约能源。

实现上述目的所采用的的技术方案：

1、叶轮的外径

叶轮外径的计算公式

式中：D₂-叶轮外径，米；

H-设计工况的扬程，米；

n-叶轮转速，转/分；

β₂-叶轮叶片出口安放角，度；

2、叶片出口宽度

叶片出口宽度计算公式：

式中：b₂-叶轮叶片出口宽度，米；

      D₂-叶轮外径，米；

      n_s-比转数，转/分；

3、叶片出口安放角

叶片出口安放角β₂＝15°～25°，比转数大取小值；

4、叶片包角

叶片包角

5、高低叶片的高度差

Δh＝(10％-18％)b₂；

6、叶片的折边

B＝(5％-10％)b₂。

本发明的有益效果是：叶轮几何参数不仅满足适宜铸造的要求，还满足涡流泵在全扬程范围内运行不会出现过载，同时水力损失减小，在整个流量范围内扬程和效率都有明显的提高。

本发明经用户试用，反应效果良好，能有效地节省投资、节约能源。

附图说明

图1是本发明一个实施例的叶轮轴面剖视图

图2是同一个实施例的叶轮叶片图

图中：1.叶轮后盖板，2.叶轮叶片外圆直径，3.低叶片，4.高叶片，5.叶轮叶片出口宽度，6.叶轮叶片出口安放角，7.折边，8.叶片包角

具体实施方式度

图1和图2共同确定了这个实施例的叶轮形状。它与大多数离心泵叶轮一样，具有叶轮后盖板(1)，是一种开式叶轮。叶轮叶片分为低叶片(3)和高叶片(4)两种，高低叶片相间排列(叶轮叶片数为偶，且叶片数大于等于4)，能够改善流动情况，折边(7)的方向与叶轮旋转方向相反，其能够限制径向转为轴向的循环流动，减小了循环流损失，提高扬程和效率。本发明通过以下几个关系式来确定叶轮叶片的出口宽度b₂、叶轮叶片的外圆直径D₂、叶轮叶片的出口安放角β₂、叶轮叶片包角

高低叶片高度差Δh和折边宽度B，使这个实施例中涡流泵性能满足全扬程要求。

$D_2=18\frac{\sqrt{2\mathrm{gH}}}{n{\left(\sin {\mathrm{\β}}_2\right)}^{0.25}};$

$\frac{b_2}{D_2}=0.000575{n_s}^{1.25};$

β₂＝15°～25°；

Δh＝(10％-18％)b₂；

在图中，叶片出口安放角(6)的选取与比转数n_s的大小有关，比转数大，出口安放角(6)取小值。叶片包角根据铸造和清砂的难易情况，在150°～220°之间选取。

B＝(5％-10％)b₂

这样设计就可以保证涡流泵的扬程和效率得到提高，同时轴功率不会大幅增加，从而达到减少投资、节约能源的目的。

Claims (1)

1.一种全扬程旋流泵叶轮设计方法，叶片主要几何参数外径、出口宽度、出口安放角和叶片包角的设计公式。其特征在于：叶轮几何参数与泵设计工况点性能参数之间适合以下关系：

β₂＝15°～25°；

式中：H-设计工况的扬程，米；

D₂-叶轮外径，米；

b₂-叶轮叶片出口宽度，米；

β₂-叶轮叶片出口安放角，度。

n-叶轮转速，转/分

n_s-比转数，转/分；

-叶轮叶片包角，度。

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