CN103994102A - 一种低比转速离心泵用螺旋形压水室设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种低比转速离心泵用螺旋形压水室设计方法。它给出了压水室的主要几何尺寸参数压水室基圆直径D，隔舌倾斜角α，压水室扩散管出口直径D₂，压水室扩散管进口直径D₁，隔舌安放角β，压水室过流断面A高度h，压水室过流断面A宽度b和压水室过流断面A倾斜角φ的设计公式。用本发明设计的低比转速离心泵压水室能够改善离心泵内部流动，减少水力损失，提高离心泵的水力性能和稳定性。

Description

一种低比转速离心泵用螺旋形压水室设计方法

技术领域

本发明专利涉及一种离心泵用压水室设计方法，具体的说，涉及一种适用于高扬程增压供水场合的低比转速离心泵用螺旋形压水室设计方法。

背景技术

低比转速离心泵的水力性能具有流量小和扬程高的特点，其结构简单，安装面积小，容易维护，被广泛应用于增压、供水、清洗和喷灌等场所。由于设计流量很小，常规的低比转速离心泵水力效率远远低于高比转速的离心泵，其内部流道较窄，压水室等流道内的水力损失非常大，流动情况非常复杂，从而导致了常规低比转速离心泵的可运行范围较小，严重限制了低比转速离心泵机组的使用范围和可靠性。因此，为了提高常规低比转速离心泵的水力效率和运行范围，需要对其螺旋形压水室的结构型式和尺寸几何参数进行优化设计，合理的螺旋形压水室设计可以有效提高低比转速离心泵的水力效率和可靠性。

本发明采用的低比转速离心泵螺旋形压水室具有较大的过流断面和顺畅的流道结构，可有效改善叶轮出口的流动情况，降低压水室内的流动损失，减小叶轮的周向分布不均匀性，提高了叶轮的水力性能和稳定性，保证离心泵在较大流量范围内的稳定运行能力。

发明内容

本发明提供一种低比转速离心泵用螺旋形压水室的设计方法。通过本发明提供的螺旋形压水室几何尺寸参数设计方法，可提高低比转速离心泵的水力性能，扩大离心泵的运行流量范围。本发明提供了螺旋形压水室的主要几何尺寸参数压水室基圆直径D，隔舌倾斜角α，压水室扩散管出口直径D₂，压水室扩散管进口直径D₁，隔舌安放角β，压水室过流断面A高度h，压水室过流断面A宽度b和压水室过流断面A倾斜角θ的设计公式：

1、压水室基圆直径

其计算公式： $D=[1+{\left(\frac{100}{n_s}\right)}^{0.75}]\sqrt[3]{Q{n}^2}$

式中：D——压水室基圆直径，米；

Q——叶轮设计工况点流量，立方米/秒；

n——叶轮转速，转/分钟；

n_s——叶轮比转速。

2、隔舌倾斜角

隔舌倾斜角α＝42°～55°。

3、压水室扩散管出口直径

其计算公式：D₂＝0.45Q+39.6

D₂——压水室扩散管出口直径，米；

Q——叶轮设计工况点流量，立方米/秒。

4、压水室扩散管进口直径

其计算公式：D₁＝k₁D₂

D₁——压水室扩散管进口直径，米；

D₂——压水室扩散管出口直径，米；

k₁——修正系数，k₁＝3.2～4.5。

5、隔舌安放角

隔舌安放角β＝15°～21°。

6、压水室过流断面A高度

其计算公式： $h=k_2\sqrt[3]{\frac{Q^2}{n{b}^3}}$

h——压水室过流断面A高度，米；

Q——叶轮设计工况点流量，立方米/秒；

n——叶轮转速，转/分钟；

b——压水室过流断面A宽度，米；

k₂——修正系数，k₂＝0.3～0.35。

7、压水室过流断面A宽度

其计算公式： $b={\left(\frac{n_s}{88.7}\right)}^{4/5}\sqrt[3]{Q{n}^2}$

b——压水室过流断面A宽度，米；

Q——叶轮设计工况点流量，立方米/秒；

n——叶轮转速，转/分钟；

n_s——叶轮比转速。

8、压水室过流断面A倾斜角

压水室过流断面A倾斜角θ＝6°～12°。

本发明的有益效果是：采用该方法设计的低比转速离心泵用螺旋形压水室内部流动损失较小，流道内压力分布均匀，离心泵的水力效率和可靠性均得到提高，运行更加平稳。

本发明经用户试用，产品使用效果良好，离心泵的水力性能有所提高，泵的振动和噪声水平降低。

附图说明

图1是本发明一个实施例的压水室轴向图；

图2是是同一个实施例压水室过流断面A的截面图。

图中：1—压水室基圆直径D，2—压水室壳体，3—隔舌倾斜角α，4—压水室扩散管，5—压水室扩散管出口直径D₂，6—隔舌，7—压水室扩散管进口直径D₁，8—隔舌安放角β，9—压水室过流断面A高度h，10—压水室过流断面A宽度b，11—压水室过流断面A倾斜角θ。

具体实施例

图1和图2共同确定了这个实施例的压水室形状和几何尺寸。这是一种适用于低比转速离心泵的螺旋形压水室，沿着压水室基圆周向方向，从隔舌(6)到压水室扩散管(4)，压水室内部流道的过流断面逐渐增大，压水室壳体(2)和压水室扩散管(4)共同组成一个完整的压水室结构，隔舌(6)位于压水室壳体(2)和压水室扩散管(4)之间，压水室扩散管(4)沿水流方向的结构平直。本发明通过以下几个关系式来确定压水室基圆直径(1)D，隔舌倾斜角(3)α，压水室扩散管出口直径(5)D₂，压水室扩散管进口直径(7)D₁，隔舌安放角(8)β，压水室过流断面A高度(9)h，压水室过流断面A宽度(10)b和压水室过流断面A倾斜角(11)θ。

$D=[1+{\left(\frac{100}{n_s}\right)}^{0.75}]\sqrt[3]{Q{n}^2}$

α＝42°～55°

D₂＝0.45Q+39.6

D₁＝k₁D₂

β＝15°～21°

$h=k_2\sqrt[3]{\frac{Q^2}{n{b}^3}}$

$b={\left(\frac{n_s}{88.7}\right)}^{4/5}\sqrt[3]{Q{n}^2}$

θ＝6°～12°

隔舌倾斜角(3)、修正系数k₂和压水室过流断面A倾斜角(11)的大小都与比转速n_s的大小有关，比转速越大，隔舌倾斜角(3)选择较小值，选择区间在42°～55°之间，修正系数k₂和压水室过流断面A倾斜角(11)则选择较大值，其选择区间分别在0.3～0.35和6°～12°之间。

Claims (1)

1.一种低比转速离心泵用螺旋形压水室设计方法，提供了叶轮主要几何尺寸参数压水室基圆直径D，隔舌倾斜角α，压水室扩散管出口直径D₂，压水室扩散管进口直径D₁，隔舌安放角β，压水室过流断面A高度h，压水室过流断面A宽度b和压水室过流断面A倾斜角θ的设计公式；其特征在于：压水室的几何尺寸参数与其设计工况点的性能参数之间适合以下关系：

$D=[1+{\left(\frac{100}{n_s}\right)}^{0.75}]\sqrt[3]{Q{n}^2}$

α＝42°～55°

D₂＝0.45Q+39.6

D₁＝k₁D₂

β＝15°～21°

$h=k_2\sqrt[3]{\frac{Q^2}{n{b}^3}}$

$b={\left(\frac{n_s}{88.7}\right)}^{4/5}\sqrt[3]{Q{n}^2}$

θ＝6°～12°

式中：D是压水室基圆直径，米；Q是叶轮设计工况点流量，立方米/秒；

n是叶轮转速，转/分钟；n_s是叶轮比转速；

α是隔舌倾斜角，度；D₂是压水室扩散管出口直径，米；

D₁是压水室扩散管进口直径，米；k₁是修正系数，k₁＝3.2～4.5；

β是隔舌安放角，度；h是压水室过流断面A高度，米；

k₂是修正系数，k₂＝0.3～0.35；b是压水室过流断面A宽度，米；

θ是压水室过流断面A倾斜角，度。