CN113623231A - 一种最优无堵塞的旋流泵 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种最优无堵塞的旋流泵，包括叶轮、泵壳、后泵盖、轴封、泵轴、轴承箱组件等。叶轮依次通过叶轮轮毂、泵轴连接至轴承箱组件；泵腔体是由悬臂式开式的叶轮和单流道的泵壳组合而成，位于内部的叶轮及在外部的泵壳均采用耐磨材料铸造而成，后泵盖安装于泵壳后侧从而闭合腔体。本发明的旋流泵叶轮结构简单，泵体部分零部件少，组装维修方便，泵通过能力好，可防止堵塞，适用于环保清淤领域输送高浓度泥浆。

Description

一种最优无堵塞的旋流泵
技术领域
本发明属于疏浚泥泵、流体力学等跨技术领域。
背景技术
许多河道底泥、污水池受到严重污染，污泥中含有大块垃圾，污泥内微生物作用产生大量气体，给清淤设备带来了挑战，目前的离心泵在输送过程中经常堵塞，对含气量的兼容性较差，严重制约了清淤工程中的污泥输送效率。而旋流泵主要结构特征是叶轮退缩在压水室后面的泵腔内，叶轮旋转是在叶片前面的无叶腔内形成贯通流和循环流，该泵最大的优势是输送的固态物不通过叶轮，因而无堵塞性能好，叶轮磨损也相应减轻。叶轮和泵腔的相对位置通常有三种：(a)叶轮完全退缩到泵腔后面，(b)叶轮部分前伸到泵腔内，(c)叶轮全部前伸到泵腔；相对于离心泵，旋流泵大部分固态物质可不经过叶轮而直接从无叶腔流出。旋流泵除了无堵塞、通过性能好，还具有以下特点：结构简单，制造容易，运行平稳；叶轮和泵壳无配合间隙，不存在因间隙增大导致性能下降的问题；可以输送含有气体的浆体。
发明内容
本发明输送高浓度泥浆的无堵塞旋流泵，可以连续输送含有高浓度泥浆，有效防止固体颗粒以及垃圾对泵的堵塞，提高疏浚工程的泥浆输送效率，可广泛应用于河湖水库清淤、城市乡村河道治理、市政污水处理工程。
针对河道底泥、污水池受到严重污染，污泥中含有大块垃圾，离心泵在输送过程中由于垃圾经常堵塞，发明一种无堵塞的旋流泵叶轮和旋流泵，降低堵塞几率，增加通过能力，提高清淤工程中的污泥输送效率。
本发明需要保护的技术方案是：
一种最优无堵塞的旋流泵，包括叶轮(1)、泵壳(2)、后泵盖(3)、轴封(4)、泵轴(5)、轴承箱组件(6)；叶轮(1)依次通过叶轮轮毂1-2、泵轴5连接至轴承箱组件(6)；泵腔体是由悬臂式开式的叶轮(1)和单流道的泵壳2组合而成，位于内部的叶轮(1)及在外部的泵壳2均采用耐磨材料铸造而成，后泵盖3安装于泵壳2后侧从而闭合腔体；所述泵壳2的吸入室2-1和压水室2-2一体结构，泵壳2的吸入室一侧设有入口，泵壳2的压水室顶部一侧设有出口；所述轴承箱组件(6)设有斜撑6-1，所述斜撑6-1、后泵盖(3)、泵壳2三者通过螺栓固定，所述斜撑6-1提供支撑和固定；转动的泵轴(5)通过轴封(4)与静止的后泵盖(3)连接；叶轮1叶片的设计参数：夹角θ取10°～20°，相邻叶片和圆弧相切，圆弧半径r4取叶片直径D2的25％；叶片出口厚度δ取值为吸口直径Din的20％；叶轮流道通过最大球体直径为叶轮吸口直径Din的80％；吸入室2-1为圆弧进口，吸入室与泵壳连接圆弧r5＝0.35D2；压水室2-2为准螺旋形，泵壳流道总宽度B3＝0.55D2+e；叶片宽度B2＝0.3D2；叶片出口厚度δ＝0.2Din，单位m；所述的叶轮外径
Figure BDA0003250009670000021
单位m，其中K2取18，H为扬程，单位m；n为转速，单位rpm；泵壳2的进口直径Din和出口直径Dout：Din＝Dout＝0.5D2。
进一步的，依据理论计算及通过实验验证确立旋流泵设计参数：流量Q＝550m3/h，扬程H＝22m，转速1000rpm；D2为0.374m；叶片宽度B2为0.112m；叶片与后泵盖间隙e为20mm；叶片出口厚度δ为0.04m。
本发明的旋流泵叶轮结构简单，泵体部分零部件少，组装维修方便，泵通过能力好，可防止堵塞，适用于环保清淤领域输送高浓度泥浆。
附图说明
图1为实施例1本发明旋流泵二维装配示意图
图2为实施例1叶轮叶片正面示意图。
图3为图2的侧视图。
图4为三维叶轮零件图。
图5为实施例2根据理论设计和计算制造的旋流泵在仿真试验清水性能曲线。
叶轮1、叶轮叶片1-1、工作面1-1-1和背面1-1-2、叶轮轮毂1-2；
泵壳2，后泵盖3，轴封组件4，泵轴5，轴承箱组件6、斜撑6-1。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1
图1所示的一种无堵塞的旋流泵，其特征在于，包括叶轮(1)、泵壳(2)、后泵盖(3)、轴封(4)、泵轴(5)、轴承箱组件(6)；叶轮(1)依次通过叶轮轮毂1-2、泵轴5连接至轴承箱组件(6)；泵腔体是由悬臂式开式的叶轮(1)和单流道的泵壳2组合而成，位于内部的叶轮(1)及在外部的泵壳2均采用耐磨材料铸造而成，后泵盖3安装于泵壳2后侧从而闭合腔体；
泵壳2的吸入室2-1和压水室2-2一体结构，泵壳2的吸入室一侧设有入口，泵壳2的压水室顶部一侧设有出口；
其次，轴承箱组件(6)设有斜撑6-1，所述斜撑6-1、后泵盖(3)、泵壳2三者通过螺栓固定，所述斜撑6-1提供支撑和固定；转动的泵轴(5)通过轴封(4)与静止的后泵盖(3)连接。
本发明创新点之一，所述的叶轮1型式设计为悬臂式全开式爪式叶片，叶片数为3个，圆周均布，工作面1-1-1和背面1-1-2型线为直线。
具体的，泵轴(5)与叶轮轮毂1-2通过螺纹连接。
具体的，泵壳2由后泵盖(3)支撑并固定在轴承箱组件(6)上。
具体的，泵壳2内为蜗壳流道，断面形状为圆角矩形，泵壳的内、外缘均为准螺旋线型。
实施例2
本实施例2基于实施例1进一步理论设计和优化：
叶轮1叶片的设计参数：夹角θ取10°～20°，相邻叶片和圆弧相切，圆弧半径r4取叶片直径D2的25％；叶片出口厚度δ取值为吸口直径Din的20％；叶轮流道通过最大球体直径为叶轮吸口直径Din的80％。
吸入室2-1为圆弧进口，吸入室与泵壳连接圆弧r5＝0.35D2；压水室2-2为准螺旋形，泵壳流道总宽度B3＝0.55D2+e。
进一步的，依据理论计算及通过实验验证确立旋流泵设计参数：流量Q＝550m3/h，扬程H＝22m，转速1000rpm；
所述的叶轮外径
Figure BDA0003250009670000031
单位m，其中K2取18，H为扬程，单位m；n为转速，单位rpm；D2计算得0.374m；
叶片宽度B2＝0.3D2，单位m；计算得0.112m；
叶片与后泵盖间隙e＝10-30mm；本实例取最优值20mm；
叶片出口厚度δ＝0.2Din，单位m；计算得0.04m；
泵壳2的进口直径Din和出口直径Dout：Din＝Dout＝0.5D2，计算得0.187m，圆整到标准GB/T9113.1-2000法兰尺寸0.2m。
如此，最终制造的旋流泵产品：其泵轴5与叶轮1通过螺纹连接，叶轮1位于泵壳2以及后泵盖3组成的腔体内，泵壳2通过螺栓固定在后泵盖3上，且轴承箱组件6通过螺栓与后泵盖3连接，轴承箱组件6通过地脚螺栓固定在基础上。泵壳2的内、外缘均为准螺旋线，泵壳2流道断面采用矩形；泵壳6的进口连接圆弧r5＝0.35D2，计算得r5＝0.131m；泵壳流道总宽度B3＝0.55D2+e，叶轮1与后泵盖3的间隙值e取20mm，计算得B3＝0.224m。叶轮逆时针旋转，叶片数为3，叶轮外径D2为0.374m，叶轮出口宽度B2为0.112m，叶片工作面和背面夹角θ取15°。图5所示，经过数值模拟仿真得到本发明泥泵的性能曲线，流量550m3/h，水力效率50％，扬程22m。
以上为本发明的具体说明，但本发明并不限于上述实施例，也包含本发明构思范围内的其他实施例或变形例。

Claims (1)

1.一种最优无堵塞的旋流泵，其特征在于，包括叶轮(1)、泵壳(2)、后泵盖(3)、轴封(4)、泵轴(5)、轴承箱组件(6)；叶轮(1)依次通过叶轮轮毂(1-2)、泵轴(5)连接至轴承箱组件(6)；泵腔体是由悬臂式开式的叶轮(1)和单流道的泵壳(2)组合而成，位于内部的叶轮(1)及在外部的泵壳(2)均采用耐磨材料铸造而成，后泵盖(3)安装于泵壳(2)后侧从而闭合腔体；所述泵壳(2)的吸入室(2-1)和压水室(2-2)一体结构，泵壳(2)的吸入室一侧设有入口，泵壳(2)的压水室顶部一侧设有出口；所述轴承箱组件(6)设有斜撑(6-1)，所述斜撑(6-1)、后泵盖(3)、泵壳(2)三者通过螺栓固定，所述斜撑(6-1)提供支撑和固定；转动的泵轴(5)通过轴封(4)与静止的后泵盖(3)连接；叶轮(1)叶片的设计参数：夹角θ取10°～20°，相邻叶片和圆弧相切，圆弧半径r4取叶片直径D2的25％；叶片出口厚度δ取值为吸口直径Din的20％；叶轮流道通过最大球体直径为叶轮吸口直径Din的80％；吸入室(2-1)为圆弧进口，吸入室与泵壳连接圆弧r5＝0.35D2；压水室(2-2)为准螺旋形，泵壳流道总宽度B3＝0.55D2+e；叶片宽度B2＝0.3D2；叶片出口厚度δ＝0.2Din，单位m；所述的叶轮外径
Figure FDA0003250009660000011
单位m，其中K2取18，H为扬程，单位m；n为转速，单位rpm；泵壳(2)的进口直径Din和出口直径Dout：Din＝Dout＝0.5D2；
旋流泵设计参数：流量Q＝550m3/h，扬程H＝22m，转速1000rpm；D2为0.374m；叶片宽度B2为0.112m；叶片与后泵盖间隙e为20mm；叶片出口厚度δ为0.04m。
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