CN102352863B - 一种单螺旋混流泵叶轮设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种单螺旋混流泵叶轮设计方法。它给出了叶轮的主要几何参数，叶轮进口直径D₁，叶轮轮毂直径d_h，叶轮最大外径D₂₀，出口边倾斜角α₂，叶轮最小外径D_2h，出口边宽度b₂和叶轮轴向长度L的设计公式。用本发明设计的叶轮不仅满足污水处理的需要，同时改善了流动情况，提高了混流泵的过流能力和无损性、无缠绕性能。因此，应用此种叶轮的螺旋混流泵特别适合于污水处理行业。

Description

一种单螺旋混流泵叶轮设计方法

技术领域

本发明涉及一种混流泵叶轮的设计方法，特别涉及一种单螺旋混流泵叶轮设计方法。

背景技术

混流泵的结构和性能介于轴流泵和离心泵之间，是一种吸取离心泵和轴流泵优点，补偿两方面缺点的理想泵型。目前，混流泵的水力设计大多采用离心泵的设计方法，即速度系数法，采用圆柱叶片或扭曲叶片，具有较强的过流能力，但若用到排污泵站，水质复杂，泥沙多，杂物多，容易造成叶轮叶片缠绕杂物，发生堵塞，致使外端机械密封变形，导致机械密封失效，电动机进水，机泵频繁报警，增加维修次数，甚至烧坏电机。因而，采用圆柱叶片或扭曲叶片的混流泵已经不能满足在复杂环境下运行的条件。

为了使混流泵能够在复杂的工况下运行而不发生缠绕和堵塞，需采用螺旋型叶片，且为保证其过流能力，叶片数不能过多。这就要求我们设计的叶轮，既能改善流动情况，又不至于影响混流泵的扬程和效率。

发明内容

为解决现有混流泵叶轮性能的不足，本发明提供了一种单螺旋混流泵叶轮设计方法。利用以下几个关系式来确定叶轮的主要几何参数，主要包括：进口直径D₁，叶轮轮毂直径d_h，叶轮最大外径D₂₀，出口边倾斜角α₂，叶轮最小外径D_2h，出口边宽度b₂和叶轮轴向长度L。用本发明设计的叶轮不仅满足污水处理的需要，同时改善了流动情况，提高了混流泵的过流能力和无损性、无缠绕性能。因此，应用此种叶轮的螺旋混流泵特别适合于污水处理行业。实现上述目的所采用的的技术方案：

1、叶轮的进口直径D₁

其计算公式 $D_1=K_0\sqrt[3]{Q/n};$

式中：D₁-叶轮进口直径，米；

      Q-设计工况的流量，立方米/秒；

      n-叶轮转速，转/分；

      K₀-修正系数，K₀＝(4～6.5)。

2、轮毂直径d_h

其计算公式：d_h＝14.41+0.08n_s；

式中：d_h-叶轮轮毂直径，米；

      n_s-比转数。

3、叶轮最大外径D₂₀

其计算公式： $D_{20}=K_1{\left(\frac{n_s}{100}\right)}^{-0..225}\sqrt[3]{Q/n};$

式中：D₂₀-叶轮最大外径，米；

      K₁-修正系数，K₁＝(8～11.5)；

      n_s-比转数；

      Q-设计工况的流量，立方米/秒；

      n-叶轮转速，转/分。

4、叶轮出口宽度b₂

其计算公式： $b_2=K_2{\left(\frac{n_s}{100}\right)}^{0.61}\sqrt[3]{Q/n};$

式中：b₂-叶轮出口宽度，米；

      K₂-修正系数，K₂＝(6～8.5)；

      Q-设计工况的流量，立方米/秒；

      n_s-比转数；

      n-叶轮转速，转/分。

5、叶轮轴向长度L

其计算公式：L＝(0.9～1.05)D₂₀；

式中：L-叶轮轴向长度，米；

      D₂₀-叶轮最大外径，米。

6、叶轮包角φ

叶轮包角φ＝250°～650°。

7、出口边倾斜角α₂

出口边倾斜角α₂＝10°～40°

8、叶轮最小外径D_2h

其计算公式：D_2h＝D₂₀-b₂tanα₂；

式中：D_2h-叶轮最小外径，米；

      D₂₀-叶轮最大外径，米；

      b₂-叶轮出口宽度，米；

      α₂-出口边倾斜角，度。

9、叶片出口安放角β₂

叶片出口安放角β₂＝5°～30°，比转数大取小值。

本发明的有益效果是：叶轮能够改善流动情况，提高其过流能力和无缠绕、无损性。

本发明经用户试用，反应效果良好。

附图说明

图1是本发明一个实施例的叶轮轴面图。

图2是同一个实施例的叶轮叶片平面图。

图1中：1.叶轮进口直径D₁，2.轮毂直径d_h，3.螺旋叶片，4.轮毂，5.轴孔，6.叶轮最大外径D₂₀，7.出口边倾斜角α₂，8.出口边宽度b₂，9.叶轮轴向长度L，10.叶轮最小外径D_2h。

图2中：4.轮毂，11.叶轮出口安放角β₂，12.叶片包角φ，13.叶轮进口边，14.叶轮出口边。

具体实施方式

图1和图2共同确定了这个实施例的叶轮形状。它与普通混流泵叶轮不一样，叶轮进口为螺旋前伸式，进口边(13)看上去就像镰刀形状，叶片(3)沿着轮毂(4)螺旋上升，且其叶片(3)数只有一个，从而具备很大的流道，具有良好的通过性能和无损性。本发明通过以下几个关系式来确定叶轮进口直径D₁(1)，叶轮轮毂直径d_h(2)，叶轮最大外径D₂₀(6)，出口边倾斜角α₂(7)，出口边宽度b₂(8)、叶轮轴向长度L(9)和叶轮最小外径D_2h(10)。

$D_1=K_0\sqrt[3]{Q/n};$

d_h＝14.41+0.08n_s；

$D_{20}=K_1{\left(\frac{n_s}{100}\right)}^{-0..225}\sqrt[3]{Q/n};$

$b_2=K_2{\left(\frac{n_s}{100}\right)}^{0.61}\sqrt[3]{Q/n};$

L＝(0.9～1.05)D₂₀；

φ＝250°～650°；

α₂＝10°～40°；

D_2h＝D₂₀-b₂tanα₂

β₂＝5°～30°。

在图中，叶片出口安放角(11)的选取与比转数n_s的大小有关，比转数大，出口安放角(11)取小值。叶片包角根据铸造和清砂的难易情况及性能要求，在φ＝250°～650°之间选取。

Claims (1)

1.一种单螺旋混流泵叶轮设计方法，提供了叶轮主要几何参数进口直径D₁，轮毂直径d_h，最大外径D₂₀，出口边倾斜角α₂，叶轮最小外径D_2h和出口边宽度b₂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：

$D_1=K_0\sqrt[3]{Q/n};$

d_h＝14.41+0.08n_s；

$D_{20}=K_1{\left(\frac{n_s}{100}\right)}^{-0..225}\sqrt[3]{Q/n};$

$b_2=K_2{\left(\frac{n_s}{100}\right)}^{0.61}\sqrt[3]{Q/n};$

φ＝250°～650°；

α₂＝10°～40°；

D_2h＝D₂₀-b₂tanα₂；

β₂＝5°～30°；

式中：Q-设计工况点流量，立方米/秒；D₂₀-叶轮最大外径，米；

      D_2h-叶轮最小外径，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；φ-叶轮叶片包角，度；α₂-叶片出口边倾斜角，度；

      K₀-修正系数，K₀＝(4～6.5)；K₁-修正系数，K₁＝(8～11.5)；

      K₂-修正系数，K₂＝(6～8.5)；D₁-叶轮进口直径，米；

      d_h-叶轮轮毂直径，米。

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