CN114645873B - 一种减少离心泵轴向力后泵腔扰流结构的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减少离心泵轴向力后泵腔扰流结构的设计方法，根据已选取的离心泵确定后泵腔槽的参数，包括槽数Z、槽的内宽B1、槽的外宽B2、槽的深度H、槽近端离中心线的距离d、槽远端离中心点的距离D、槽底部与槽侧面的角度α。根据后泵腔槽的参数和泵体参数，将泵体加工出槽结构，得到后泵腔扰流结构。本发明中扰流结构通过加大后泵腔能量耗散，使后泵腔的整体压力变小。同时根据伯努利原理，液体流过凹槽时相当于经过一个渐扩区域，液体的压能转化为动能，使凹槽对应后盖板区域压力减小，从而减小了与前盖板上的压差，从而减少了施加在叶轮上的轴向力，离心泵的运行更加稳定、密封环更加耐用、原动机负载减小、以及减小了断轴的风险。
Description
技术领域
本发明属于离心泵技术领域，特别是一种减少离心泵轴向力后泵腔扰流结构的设计方法。
背景技术
在各种泵中，尤以离心泵,以其转速快、体积相对较小、重量轻、效率高、流量、扬程及性能范围均较广、结构简单、性能平稳、容易操作和维护等优点得到广泛的应用。据有关行业统计,离心泵产品占泵类产品的50％以上,离心泵产品技术水平的提高对整个泵产品的技术水平提高有着至关重要的作用。
轴向力是影响离心泵稳定运行的一个紧要因素。根据统计，离心泵超过百分之四十的故障原因是由于轴向力因素引起的。如果离心泵的轴向力过大，势必会导引起离心泵的运行不稳定、密封环损坏、原动机负载加大、甚至断轴等一系列问题。当前，轴向力的平衡及计算一直是泵行业相关的专家学者研究的重点。并且，离心泵叶轮盖板力是轴向力的主要成分，盖板力的大小则与泵腔内流场特性密切相关。
发明内容
本发明在于提供了一种通过扰动后泵腔内部流动来减小离心泵轴向力后泵腔结构的设计方法，根据伯努利原理后泵腔压力减小，前后盖板压差变小，从而达到减小离心泵轴向力的目的。与此同时这种设计方法不会影响叶轮内流动。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种减少离心泵轴向力后泵腔扰流结构的设计方法，包括如下步骤：
S1：选取现有离心泵，获取泵体的参数；
S2：根据已选取的离心泵确定后泵腔槽的参数，包括槽数Z、槽的内宽B1、槽的外宽B2、槽的深度H、槽近端离中心线的距离d、槽远端离中心点的距离D、槽底部与槽侧面的角度α；
S3：根据步骤S2中所述后泵腔槽参数和步骤S1中泵体参数，将泵体加工出多组槽结构，即可得到后泵腔扰流结构。
优选的，所述步骤S2中，槽数Z满足4≤Z≤8,槽的内宽B1与叶轮厚度之比为0.2～1.2，槽的外宽B2与叶轮厚度之比为0.3～1.3，槽近端离中心线的距离d是下盖板与中心线最小距离的1.1～1.3倍，槽远端离中心线的距离D是下盖板与中心线最大距离的0.8～1.1倍，槽底部与槽侧面的角度α满足100°≤α≤160°。
优选的，所述步骤S2中，槽的内宽B1为1～15mm。
优选的，所述步骤S2中，槽的外宽B2为2～17mm。
优选的，所述步骤S2中，槽的深度H为2～10mm。
优选的，所述步骤S3中，多组槽周向均匀分布在后泵腔所对应的泵体上。
本发明的有益效果是：
本发明所述的减少离心泵轴向力后泵腔扰流结构的设计方法，通过本发明的结构设计以及现有离心泵参数，并将槽均匀分布在后泵腔所对应的泵体，旋转的叶轮后盖板带动泵腔中的液体旋转，后盖板以及泵体表面形成边界层。当液体通过凹槽时，泵体与后盖板间距变大，极易形成涡旋，加大能量耗散，使后泵腔的整体压力变小。同时根据伯努利原理，液体流过凹槽时相当于经过一个渐扩区域，液体的压能转化为动能，使凹槽对应后盖板区域压力减小，从而减小了与前盖板上的压差，从而减少了施加在叶轮上的轴向力。进而导致离心泵的运行更加稳定、密封环更加耐用、原动机负载减小、以及减小断轴的风险。
附图说明
图1为本发明所述后泵腔泵体结构的示意图。
图2为后泵腔多组槽在泵体上周向分布图。
图中：1-后泵腔槽，2-槽底部，3-槽侧面，4-叶轮后盖板，5-泵体，6-叶轮。
具体实施方式
以下结合说明书附图以及实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1：
选择后泵腔对应泵体上槽数Z为4；后泵腔槽的内宽B1的长度为5mm；后泵腔槽的外宽B2的长度为7mm；后泵腔槽的深度H为4mm；槽底部与槽侧面的角度α为110°；槽远端离中心点的距离D为60mm；槽近端离中心线的距离d为15mm。
本发明的工作原理：
旋转的叶轮后盖板带动泵腔中的液体旋转，后盖板以及泵体表面形成边界层。当液体通过凹槽时，泵体与后盖板间距变大，极易形成涡旋，加大能量耗散，使后泵腔的整体压力变小。同时根据伯努利原理，液体流过凹槽时相当于经过一个渐扩区域，液体的压能转化为动能，使凹槽对应后盖板区域压力减小，从而减小了与前盖板上的压差，从而减少了施加在叶轮上的轴向力。进而导致离心泵的运行更加稳定、密封环更加耐用、原动机负载减小、以及减小断轴的风险，并且不会影响到叶轮内部流动。
式中：Z—高度，P—压力，ρ—密度，g—重力加速度，v—速度，C—常数
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.一种减少离心泵轴向力后泵腔扰流结构的设计方法，包括如下步骤：
S1：选取现有离心泵，获取泵体的参数；
S2：根据已选取的离心泵确定后泵腔槽的参数，包括槽数Z、槽的内宽B1、槽的外宽B2、槽的深度H、槽近端离中心线的距离d、槽远端离中心点的距离D、槽底部与槽侧面的角度α；
其中，槽数Z满足4≤Z≤8，槽的内宽B1与叶轮厚度之比为0.2～1.2，槽的外宽B2与叶轮厚度之比为0.3～1.3，槽近端离中心线的距离d是下盖板与中心线最小距离的1.1～1.3倍，槽远端离中心线的距离D是下盖板与中心线最大距离的0.8～1.1倍，槽底部与槽侧面的角度α满足100°≤α≤160°；
槽的内宽B1为1～15mm，槽的外宽B2为2～17mm，槽的深度H为2～10mm；
S3：根据步骤S2中所述后泵腔槽参数和步骤S1中泵体参数，将泵体加工出多组槽结构，即可得到后泵腔扰流结构。
2.根据权利要求1所述的减少离心泵轴向力后泵腔扰流结构的设计方法，其特征在于，步骤S3中，多组槽周向均匀分布在后泵腔所对应的泵体上。
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