CN102400946B - 单螺旋轴流泵叶轮设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种单螺旋轴流泵叶轮设计方法。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dh,叶轮最大外径D2max,出口边倾斜角α2,叶轮最小外径D2min,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,提高了轴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轴流泵特别适合于污水处理行业。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴流泵叶轮的设计方法,特别涉及一种单螺旋轴流泵叶轮设计方法。
背景技术
目前,公知的轴流泵叶轮采用的是翼型叶片,即采用升力法和流线法设计轴流泵叶片。用此两种设计方法设计的翼型叶片,对轴流泵的工作环境和叶片的安放都提出了较严格的要求。即只能用于输送清水或轻度污水,如用到排污泵站,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;且其叶片安放角若不一致,会引起运行振动,同时泵的空化性能也变差。因而,采用翼型叶片的轴流泵已经不能满足在复杂环境下运行的条件。
为了使轴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,又不至于影响轴流泵的扬程和效率。
发明内容
为解决现有轴流泵叶轮性能的不足,本发明提供了一种单螺旋轴流泵叶轮设计方法。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dh,叶轮最大外径D2max,出口边倾斜角α2,叶轮最小外径D2min,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,提高了轴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轴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
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=(1~2.5),对吸入性能要求高的取大值。
2、轮毂直径dh
其计算公式:dh=19.65+0.071ns;
式中:dh-叶轮轮毂直径,米;
ns-比转数。
3、叶轮最大外径D2max
其计算公式:
式中:D2max-叶轮最大外径,米;
K1-修正系数,K1=(5~7.5);
ns-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:
式中:b2-叶轮出口宽度,米;
K2-修正系数,K2=(0.024~0.032)ns;
H-设计工况点扬程,米;
ns-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)D2max;
式中:L-叶轮轴向长度,米;
D2max-叶轮最大外径,米。
6、叶轮包角φ
叶轮包角φ=200°~500°,常用400°。
7、出口边倾斜角α2
出口边倾斜角α2=40°~70°。
8、叶轮最小外径D2min
其计算公式:D2min=D2max-b2tanα2;
式中:D2min-叶轮最小外径,米;
D2max-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°~25°,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3是同一个实施例的叶轮效果图。
图1中:1.叶轮进口直径D1,2.轮毂直径dh,3.螺旋叶片,4.轮毂,5.轴孔,6.叶轮最大外径D2max,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D2min。
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、图2和图3共同确定了这个实施例的叶轮形状。它与普通轴流泵叶轮不一样,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dh(2),叶轮最大外径D2max(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D2min(10)。
dh=19.65+0.071ns;
L=(0.9~1.05)D2max;
φ=200°~500°;
α2=40°~70°;
D2min=D2max-b2tanα2
β2=5°~25°。
在图中,叶片出口安放角(11)的选取与比转数ns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,在φ=200°~500°之间选取。
Claims (1)
1.一种单螺旋轴流泵叶轮设计方法,提供了叶轮主要几何参数进口直径D1,轮毂直径dh,最大外径D2max,出口边倾斜角α2,最小外径D2min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:
dh=19.65+0.071ns;
D2min=D2max-b2tanα2
α2=40°~70°;
β2=5°~25°;
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;dh-叶轮轮毂直径,米;ns-比转数;
D2max-叶轮最大外径,米;b2-叶轮叶片出口宽度,米;
H-设计工况点扬程,米;D2min-叶轮最小外径,米;
α2-叶片出口边倾斜角,度;β2-叶轮叶片出口安放角,度;
K0-修正系数,K0=(1~2.5);K1-修正系数,K1=(5~7.5);
K2-修正系数,K2=(0.024~0.032)ns。
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