CN113530887B - 一种离心泵用螺旋形压水室结构 - Google Patents

一种离心泵用螺旋形压水室结构 Download PDF

Info

Publication number
CN113530887B
CN113530887B CN202110949935.4A CN202110949935A CN113530887B CN 113530887 B CN113530887 B CN 113530887B CN 202110949935 A CN202110949935 A CN 202110949935A CN 113530887 B CN113530887 B CN 113530887B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pumping chamber
centrifugal pump
spiral
coefficient
angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110949935.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113530887A (zh
Inventor
陈震
王文廷
许开富
严俊峰
罗鹏
滕鑫
王博涵
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xian Aerospace Propulsion Institute
Original Assignee
Xian Aerospace Propulsion Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xian Aerospace Propulsion Institute filed Critical Xian Aerospace Propulsion Institute
Priority to CN202110949935.4A priority Critical patent/CN113530887B/zh
Publication of CN113530887A publication Critical patent/CN113530887A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113530887B publication Critical patent/CN113530887B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/426—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/669—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for liquid pumps

Abstract

本发明涉及一种离心泵用螺旋形压水室结构，其目的是解决现有离心泵用压水室存在不适合于流量调节范围较大的离心泵，当离心泵偏离额定流量点时，压水室介质速度与面积变化规律匹配性变差，离心泵效率降低的技术问题，提供一种宽幅高效的离心泵用螺旋形压水室结构。本发明通过特定的公式设计一种压水室内型面曲线，建立了离心泵压水室几何参数与设计工况点参数之间的关系，通过调整系数来控制压水室扩张角的变化规律，使离心泵获得更好的水力性能。其可以在压水室喉部面积不变的情况下，改善离心泵的液流流动状态，减小压水室水力损失，使得离心泵可以在额定流量之外获得更高的效率，使得高效率范围得到扩展。

Description

一种离心泵用螺旋形压水室结构
技术领域
本发明涉及一种离心泵，特别涉及一种离心泵用螺旋形压水室结构。
背景技术
目前，国内外离心泵压水室均按照对数螺旋线规律设计，这种结构的压水室可以保证流体在设计工况下保持自由涡运动，以降低流阻。但是，这种压水室不适合于流量调节范围较大的离心泵，当离心泵偏离额定流量点时，压水室介质速度与面积变化规律匹配性变较差，离心泵效率降低。
发明内容
本发明的目的是解决现有离心泵用压水室存在不适合于流量调节范围较大的离心泵，当离心泵偏离额定流量点时，压水室介质速度与面积变化规律匹配性变差，离心泵效率降低的技术问题，提供一种宽幅高效的离心泵用螺旋形压水室结构，以改善离心泵的水力性能、稳定性和工况适应性。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术解决方案如下：
一种离心泵用螺旋形压水室结构，包括压水室，其特殊之处在于：
所述压水室为螺旋形，其内型面设计采用以下公式：
Figure BDA0003218289880000011
式中：
a为扩张系数，a≥0.2且a≠1；
Figure BDA0003218289880000012
为任意的断面角度，即周向角度，单位为度；
Rc为断面角度
Figure BDA0003218289880000013
对应的断面半径，单位为米；
Q为额定流量，单位为立方米/秒；
c为面积调节系数；
K2为压水室螺旋线守恒系数，为常数；
b为压水室宽度，单位为米；
R3为压水室基圆半径，单位为米。
进一步地，所述扩张系数a的取值与压水室扩张角θ间的关系为：
若0.2≤a<1，则压水室扩张角θ随周向角度
Figure BDA0003218289880000023
的增大而增大；
若a>1，则压水室扩张角θ随周向角度
Figure BDA0003218289880000024
的增大而减小。
进一步地，所述压水室螺旋线守恒系数K2，满足以下公式：
Figure BDA0003218289880000021
式中：
Vu为离心轮出口位置液流的周向速度；
R2为离心轮出口半径。
进一步地，所述面积调节系数c，满足以下公式：
Figure BDA0003218289880000022
式中：
K'2为令a＝1时对应的压水室螺旋线守恒系数，K'2为常数，VuR2＝K'2。
本发明相比现有技术具有的有益效果如下：
本发明提供的离心泵用螺旋形压水室结构，通过特定的公式设计了一种压水室内型面曲线，建立了离心泵压水室几何参数与设计工况点参数之间的关系，通过调整系数来控制压水室(曲线)扩张角的变化规律，使离心泵获得更好的水力性能。其可以在压水室喉部面积不变的情况下，改善离心泵的液流流动状态，减小压水室水力损失，使得离心泵可以在额定流量之外获得更高的效率，使得高效率范围得到扩展。
附图说明
图1为本发明离心泵用螺旋形压水室结构的示意图；
图2为图1的侧视图；
图3为数值计算得出的传统设计下和本发明方法取a＝1.4下的流量-效率曲线；
附图标记说明：
Figure BDA0003218289880000033
-任意断面角度、Rc-断面角度
Figure BDA0003218289880000034
时断面半径、b-压水室宽度、R3-压水室基圆半径、R2-离心轮出口半径、
Figure BDA0003218289880000035
-隔舌角、θ0-压水室初始扩张角、θ-压水室扩张角、D-喉部、H-延伸段。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步地说明。
一种离心泵用螺旋形压水室结构，包括螺旋形压水室，其内型面设计采用以下公式：
Figure BDA0003218289880000031
式中：
a为扩张系数，a≥0.2且a≠1；
Figure BDA0003218289880000036
为任意的断面角度，即周向角度，单位为度；
Rc为断面角度
Figure BDA0003218289880000037
对应的断面半径，单位为米；
Q为额定流量，单位为立方米/秒；
c为面积调节系数；
K2为压水室螺旋线守恒系数，为常数；
b为压水室宽度，单位为米；
R3为压水室基圆半径，单位为米。
其中，扩张系数a的取值与压水室扩张角θ间的关系为：
若0.2≤a<1，则压水室扩张角θ随周向角度
Figure BDA0003218289880000038
的增大而增大；
若a>1，则压水室扩张角θ随周向角度
Figure BDA0003218289880000039
的增大而减小；
当a→1时，对公式(1)求极限可得下式：
Figure BDA0003218289880000032
压水室扩张角θ为固定值，不随周向角度
Figure BDA00032182898800000310
变化；
当a→+∞时，对公式(1)求极限可得下式：
Figure BDA0003218289880000041
断面半径Rc随周向角度的增大而线性增大。
压水室螺旋线守恒系数K2，满足以下公式：
Figure BDA0003218289880000042
式中：
Vu为离心轮出口位置液流的周向速度；
R2为离心轮出口半径。
面积调节系数c，满足以下公式：
Figure BDA0003218289880000043
式中：
K'2为令a＝1时对应的压水室螺旋线守恒系数，K'2为常数，VuR2＝K'2。压水室基圆半径R3，由以下公式确定：
R3＝(1.03～1.08)R2。
压水室的压水室初始扩张角θ0为10°～20°。
这种离心泵用螺旋形压水室结构可以在压水室喉部D面积不变的情况下，改善离心泵的液流流动状态，减小压水室水力损失，使得离心泵可以在额定流量之外获得更高的效率，使得高效率范围得到扩展。
图1和图2为一个螺旋形压水室结构的示意图，通过确定螺旋形压水室断面半径Rc与断面角度
Figure BDA0003218289880000044
之间的关系，额定流量Q、压水室宽度b、离心轮出口半径R2由设计决定，确定压水室基圆半径R3为(1.03～1.08)R2，扩张系数a由设计者根据需要和经验选取，通过以下3个式子即可得出压水室断面半径Rc与断面角度
Figure BDA0003218289880000045
之间的关系，依照此关系画出螺旋形压水室断面曲线，确定隔舌角
Figure BDA0003218289880000046
(通常取值10°～20°)，添加基圆与延伸段H后，即可设计出离心泵用螺旋形压水室结构。
Figure BDA0003218289880000051
Figure BDA0003218289880000052
Figure BDA0003218289880000053
如图3数值计算得出的传统设计下和本发明方法取a＝1.4下的流量-效率曲线所示，当a＝1.4时，离心泵高于0.7效率的范围相比现有技术扩展了7％。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对于本领域的普通专业技术人员来说，可以对前述实施例所记载的具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。

Claims (4)

1.一种离心泵用螺旋形压水室结构，包括压水室，其特征在于：
所述压水室为螺旋形，其内型面设计采用以下公式：
Figure FDA0003218289870000011
式中：
a为扩张系数，a≥0.2且a≠1；
Figure FDA0003218289870000012
为任意的断面角度，即周向角度，单位为度；
Rc为断面角度
Figure FDA0003218289870000013
对应的断面半径，单位为米；
Q为额定流量，单位为立方米/秒；
c为面积调节系数；
K2为压水室螺旋线守恒系数，为常数；
b为压水室宽度，单位为米；
R3为压水室基圆半径，单位为米。
2.根据权利要求1离心泵用螺旋形压水室结构，其特征在于：
所述扩张系数a的取值与压水室扩张角θ间的关系为：
若0.2≤a<1，则压水室扩张角θ随周向角度
Figure FDA0003218289870000014
的增大而增大；
若a>1，则压水室扩张角θ随周向角度
Figure FDA0003218289870000015
的增大而减小。
3.根据权利要求2离心泵用螺旋形压水室结构，其特征在于：
所述压水室螺旋线守恒系数K2，满足以下公式：
Figure FDA0003218289870000016
式中：
Vu为离心轮出口位置液流的周向速度；
R2为离心轮出口半径。
4.根据权利要求3离心泵用螺旋形压水室结构，其特征在于：
所述面积调节系数c，满足以下公式：
Figure FDA0003218289870000021
式中：
K’2为令a＝1时对应的压水室螺旋线守恒系数，K’2为常数，VuR2＝K’2。
CN202110949935.4A 2021-08-18 2021-08-18 一种离心泵用螺旋形压水室结构 Active CN113530887B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110949935.4A CN113530887B (zh) 2021-08-18 2021-08-18 一种离心泵用螺旋形压水室结构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110949935.4A CN113530887B (zh) 2021-08-18 2021-08-18 一种离心泵用螺旋形压水室结构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113530887A CN113530887A (zh) 2021-10-22
CN113530887B true CN113530887B (zh) 2023-01-20

Family

ID=78122560

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110949935.4A Active CN113530887B (zh) 2021-08-18 2021-08-18 一种离心泵用螺旋形压水室结构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113530887B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1062948A (en) * 1963-11-19 1967-03-22 Speedwell Res Ltd Improvements in or relating to centrifugal pumps
CN1712742A (zh) * 2004-06-16 2005-12-28 Lg电子株式会社 离心式风扇
CN103994102A (zh) * 2014-05-07 2014-08-20 江苏大学 一种低比转速离心泵用螺旋形压水室设计方法
CN104196752A (zh) * 2013-12-31 2014-12-10 江苏大学 一种叶轮偏心放置离心泵多工况水力设计方法
CN109871595A (zh) * 2019-01-28 2019-06-11 天津大学 一种蜗壳的设计方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1062948A (en) * 1963-11-19 1967-03-22 Speedwell Res Ltd Improvements in or relating to centrifugal pumps
CN1712742A (zh) * 2004-06-16 2005-12-28 Lg电子株式会社 离心式风扇
CN104196752A (zh) * 2013-12-31 2014-12-10 江苏大学 一种叶轮偏心放置离心泵多工况水力设计方法
CN103994102A (zh) * 2014-05-07 2014-08-20 江苏大学 一种低比转速离心泵用螺旋形压水室设计方法
CN109871595A (zh) * 2019-01-28 2019-06-11 天津大学 一种蜗壳的设计方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
离心泵"机辅设计"(二)――螺旋形压水室设计;罗信玉等;《排灌机械》;19841231(第01期);正文28-30页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113530887A (zh) 2021-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2023077648A1 (zh) 一种灯泡贯流泵导叶自适应设计方法及灯泡贯流泵导叶
CN103994099B (zh) 一种复合式变曲率低比转速离心泵叶轮设计方法
CN103696983A (zh) 一种双向轴流泵叶轮优化设计方法
CN103994102A (zh) 一种低比转速离心泵用螺旋形压水室设计方法
CN113530887B (zh) 一种离心泵用螺旋形压水室结构
CN103016395A (zh) 离心泵叶轮不等扬程水力设计方法
CN109386650A (zh) 一种阀门噪声优化方法
CN106870462B (zh) 一种泵站用的肘形进水流道的设计方法
CN105718701A (zh) 基于水泵特性三维空间图形的泵站泵型优选设计方法
CN210290158U (zh) 一种水力性能优异的平面蜗壳式双向流道进水结构
CN106402031B (zh) 一种设有对称回流孔的外混式自吸离心泵
CN103075364A (zh) 离心泵叶轮不等扬程水力设计方法
CN205639074U (zh) 一种泵体蜗壳结构
CN104165156A (zh) 一种不等出口环量分布的轴流泵叶轮设计方法
CN104389810B (zh) 一种多相混输轴流泵叶轮的多工况设计方法
CN206309647U (zh) 一种双蜗壳离心泵
CN203035616U (zh) 蜗壳式混流泵的压水室
CN106351881B (zh) 一种外混式自吸离心泵
CN114673683A (zh) 一种改进的s型双向贯流泵叶轮
CN109578324B (zh) 一种径向弯叶片离心泵叶轮
CN107299911B (zh) 一种双流道超空化离心泵叶轮
CN107859630A (zh) 一种立式泵用吸水室设计方法
CN201246343Y (zh) 新型蜗壳流道高效率泵装置
CN104235055B (zh) 一种大口径弯管渣浆循环泵的水力模型设计方法
CN105422512A (zh) 离心泵侧向式螺旋形压出室

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant