CN107299914B - 一种潜污泵双蜗壳泵体及设计方法 - Google Patents

一种潜污泵双蜗壳泵体及设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种新型潜污泵双蜗壳泵体及设计方法，一方面在现有的双蜗壳基础上对其结构进行改进了，将隔板分成对称于蜗壳对称平面的两个部分，并对隔板尾部厚度进行了设计，另一方面充分的考虑了潜污泵的工作环境，针对其工作的特殊性和实践中容易出现的问题对设计公式做了大量的优化。本发明能够提高蜗壳的输送能力，避免造成阻塞，减小隔板末端及蜗壳扩散段出现的涡流区，降低输送介质对隔板的直接冲击，提高泵效率及寿命。

Description

一种潜污泵双蜗壳泵体及设计方法
技术领域
本发明涉及一种离心泵的泵壳结构及设计方法，特别涉及一种新型潜污泵双蜗壳泵体及设计方法。
背景技术
潜水污水泵主要用于输送带有固体颗粒及各种长纤维的废水、城市生活污水和雨水等，在社会生产、生活中占据十分重要的地位。对于流量较大的潜污泵来说，人们通常把泵的压水室设计成双蜗壳的形式，这样可以有效的减小泵运行过程中产生的径向力，降低泵在运行时的震动。这样设计的负面影响是蜗壳截面变小，容易造成流动阻塞。如果隔板设计不合理，会使隔板末端外侧及蜗壳扩散段经常出现较大的涡流区，蜗壳内水力损失增加，导致泵的扬程、效率减小；如果输送介质包含较大的颗粒状物体，还会造成蜗壳尤其是隔舌部位的阻塞，这可能造成潜污泵完全不能正常工作，给正常生产带来不利的影响。目前在潜污泵中使用广泛的双蜗壳压水室就结构、水力设计方面而言，仍有诸多可以改进的地方。
发明内容
为了克服现有技术中存在的问题，本发明提出了一种新型潜污泵双蜗壳泵体及设计方法，一方面在现有的双蜗壳基础上对其结构进行改进了将隔板分成对称于蜗壳对称平面的两个部分，并对隔板尾部厚度进行了设计，另一方面充分的考虑了潜污泵的工作环境，针对其工作的特殊性和实践中容易出现的问题对设计公式做了大量的优化。本发明能够提高蜗壳的输送能力，避免造成阻塞，减小隔板末端及蜗壳扩散段出现的涡流区，降低输送介质对隔板的直接冲击，提高泵效率及寿命。
实现上述目的所采用的技术方案是：
一种新型潜污泵双蜗壳泵体及设计方法，其特征在于：所述双蜗壳泵体包括泵体，隔板Ⅰ～Ⅱ；所述隔板Ⅰ和隔板Ⅱ对称于泵体的对称平面固定在泵体内，隔板Ⅰ与隔板Ⅱ之间留有流动间隙，隔板Ⅰ～Ⅱ将泵体分为内蜗室和外蜗室两部分；所述隔板Ⅰ～Ⅱ的壁厚由第8断面开始逐渐减小至最小厚度；
(1)双蜗壳泵体的设计参数计算公式如下：
1)D3＝k1D2；
2)b3＝(1.8-2.4)b2；
3)泵的比转速越高ns，取值越大；
4)
5)α1＝α0＝α3；
6)
当泵的比转速ns≤200时：
Cv＝1.1734ns -0.235
当泵的比转速200≤ns≤600时：
Cv＝0.5065ns -0.075
7)
8)
截面积系数CF按下式取值：
CF＝-0.0032ns+1.523
9)当i≤4时，Ai＝Fi，当i≥5时，Ai＝Fi-Bi；
10)当i≤4时，Bi＝0，当i≥5时，Bi＝k3Ai-4；式中：D3—蜗室基圆直径，m；
k1—基圆设计系数，通常取1.05—1.1；
D2—叶轮外径，m；
b3—涡室进口宽度，m；
b2—叶轮出口宽度，m；
—第一隔舌安放角，度；
—第二隔舌安放角，度；
α0—第一隔舌螺旋角，度；
α1—第二隔舌螺旋角，度；
α'3—叶轮出口液流角，度；
v—蜗室断面平均速度，m/s；
k2—速度设计系数，取值范围0.85—0.95；
Cv—速度修正系数；
g—重力加速度，m/s2；
H—泵的扬程，m；
Fi—第i断面面积，m3；
φi—包角，第0断面到第i断面的夹角；
F8—第8断面面积，m3；
CF—截面积系数；
Q—泵的体积流量，m3/s；
Ai—内蜗室第i断面面积，m3；
Bi—外蜗室第i断面面积，m3；
k3—蜗室面积系数，k3取值范围0.85—1；
(2)隔板Ⅰ～Ⅱ的最小厚度为d，d由以下公式计算：
式中：d—隔板最小厚度，mm；
H—扬程，m；
D—叶轮外径，m；
k4—隔板厚度设计系数，取3—15之间值；
ns—泵比转速。
(3)速度设计系数k2的取值范围为0.85—0.95，当输送介质中包含较多纤维时，k2取小值，反之取大值；
(4)较佳地，蜗室面积系数k3按下式计算：
k3＝-0.034i+1.17
式中：k3—蜗室面积系数；
i—涡室断面标号；
(5)较佳的，隔板厚度设计系数k4按下式计算得到：
当泵的比转速ns≤90时，
k4＝0.022ns+1.84
当泵的比转速90≤ns≤280时，
k4＝0.023ns+1.75
式中：k4—隔板厚度设计系数，
ns—泵的比转速；
所述导流筋Ⅰ与导流筋Ⅱ之间的流动间隙为L,L等于潜污泵最大通过颗粒直径的1.1—1.3倍,输送介质中包含较多纤维时取大值；
本发明的有益效果为：
本发明提出的一种新型潜污泵双蜗壳泵体及设计方法，一方面通过对隔板的结构设计，在隔板之间设置流动间隙能够避免流动阻塞，同时减小了输送介质对隔板的冲击；另一方面充分地考虑了潜污泵的工作环境，针对其工作的特殊性和实践中容易出现的问题对设计公式做了大量的优化，对蜗室截面面积和隔板尾部设计，提高蜗壳的输送介质的能力，避免隔板末端及蜗壳扩散段出现涡流区，减小流动过程中的水力损失，提高泵效率及寿命。
附图说明
图1所示为本发明的一个实例的剖面图；
图2所示为本发明图1中A-A截面；
图3所示为图1的水力图；
附图标记说明：
1-泵体，2-隔板Ⅰ，3-隔板Ⅱ，4-内蜗壳，5-外蜗壳，6—第一隔舌，7—第二隔舌。
具体实施方式
图1所示为本发明一个具体实施例的剖面图，如图所示，该双蜗壳泵体包括泵体1，隔板2～3。隔板2和隔板3对称于泵体1的对称平面固定在泵体1内，隔板2与隔板3之间留有流动间隙，隔板2～3将泵体1分为内蜗室4和外蜗室5两部分；为了避免隔板末端及蜗壳扩散段出现涡流区，隔板2～3的壁厚由第8断面开始逐渐减小至最小厚度；在进行水力设计时，将第一隔舌与第二隔舌对称设置，该双蜗壳泵体的设计参数计算公式如下：
(1)蜗室基圆直径D3＝k1D2，k1通常取1.05—1.1之间值；
(2)涡室进口宽度b3＝(1.8-2.4)b2；
(3)第一隔舌安放角泵的比转速越高ns，取值越大；
(4)第二隔舌安放角
(5)隔舌螺旋角α1＝α0＝α3；
(6)蜗室断面平均速度
当泵的比转速ns≤200时：
Cv＝1.1734ns -0.235
当泵的比转速200≤ns≤600时：
Cv＝0.5065ns -0.075
速度设计系数k2的取值范围为0.85—0.95，当输送介质中包含较多纤维时，k2取小值，反之取大值；
(7)涡室第i断面面积
(8)涡室第8断面面积
截面积系数CF按下式取值：
CF＝-0.0032ns+1.523；
(9)当i≤4时，Ai＝Fi，当i≥5时，Ai＝Fi-Bi；
(10)当i≤4时，Bi＝0，当i≥5时，Bi＝k3Ai-4，
蜗室面积系数k3按下式计算：
k3＝-0.034i+1.17
(11)隔板Ⅰ～Ⅱ(2～3)的最小厚度为d，d由以下公式计算：
隔板厚度设计系数k4按下式计算得到：
当泵的比转速ns≤90时，
k4＝0.022ns+1.84
当泵的比转速90≤ns≤280时，
k4＝0.023ns+1.75
式中：D3—蜗室基圆直径，m；
k1—基圆设计系数，通常取1.05—1.1；
D2—叶轮外径，m；
b3—涡室进口宽度，m；
b2—叶轮出口宽度，m；
—第一隔舌安放角，度；
—第二隔舌安放角，度；
α0—第一隔舌螺旋角，度；
α1—第二隔螺舌旋角，度；
α'3—叶轮出口液流角，度；
v—蜗室断面平均速度，m/s；
k2—速度设计系数，取值范围0.85—0.95；
Cv—速度修正系数；
g—重力加速度，m/s2；
H—泵的扬程，m；
Fi—第i断面面积，m3；
ns—泵的比转速；
i—涡室断面标号。
φi—包角，第0断面到第i断面的夹角；
F8—第8断面面积，m3；
CF—截面积系数；
Q—泵的体积流量，m3/s；
Ai—内蜗室第i断面面积，m3；
Bi—外蜗室第i断面面积，m3；
k3—蜗室面积系数；
d—隔板最小厚度，mm；
H—扬程，m；
D—叶轮外径，m；
k4—隔板厚度设计系数；
(12)导流筋2与导流筋3之间的流动间隙为L，L等于潜污泵最大通过颗粒直径的1.1—1.3倍,输送介质中包含较多纤维时取大值。

Claims (6)

1.一种潜污泵双蜗壳泵体，提供了一种用于潜污泵的新型双蜗壳泵体及其设计方法，其特征在于：所述双蜗壳泵体包括泵体(1)，隔板Ⅰ～Ⅱ(2～3)；所述隔板Ⅰ(2)和隔板Ⅱ(3)对称于泵体(1)的对称平面固定在泵体(1)内，隔板Ⅰ(2)与隔板Ⅱ(3)之间留有流动间隙，隔板Ⅰ～Ⅱ(2～3)将泵体(1)分为内蜗室(4)和外蜗室(5)两部分；所述隔板Ⅰ～Ⅱ(2～3)的壁厚由第8断面开始逐渐减小至最小厚度；所述双蜗壳泵体的设计参数计算公式如下：
1)D3＝k1D2；
2)b3＝(1.8-2.4)b2；
3)泵的比转速越高ns，取值越大；
4)
5)α1＝α0＝α'3；
6)
当泵的比转速ns≤200时：
Cv＝1.1734ns -0.235
当泵的比转速200≤ns≤600时：
Cv＝0.5065ns -0.075
7)
8)
截面积系数CF按下式取值：
CF＝-0.0032ns+1.523
9)当i≤4时，Ai＝Fi，当i≥5时，Ai＝Fi-Bi；
10)当i≤4时，Bi＝0，当i≥5时，Bi＝k3Ai-4；
式中：D3—蜗室基圆直径，m；
k1—基圆设计系数，通常取1.05—1.1；
D2—叶轮外径，m；
b3—涡室进口宽度，m；
b2—叶轮出口宽度，m；
—第一隔舌安放角，度；
—第二隔舌安放角，度；
α0—第一隔舌螺旋角，度；
α1—第二隔舌螺旋角，度；
α'3—叶轮出口液流角，度；
v—蜗室断面平均速度，m/s；
k2—速度设计系数，取值范围0.85—0.95；
Cv—速度修正系数；
g—重力加速度，m/s2；
H—泵的扬程，m；
Fi—第i断面面积，m3；
φi—包角，第0断面到第i断面的夹角；
F8—第8断面面积，m3；
CF—截面积系数；
Q—泵的体积流量，m3/s；
Ai—内蜗室(4)第i断面面积，m3；
Bi—外蜗室(5)第i断面面积，m3；
k3—蜗室面积系数，k3取值范围0.85—1。
2.根据权利要求1所述的一种潜污泵双蜗壳泵体，其特征在于：所述隔板Ⅰ～Ⅱ(2～3)的最小厚度为d，d由以下公式计算：
式中：d—隔板最小厚度，mm；
H—扬程，m；
D2—叶轮外径，m；
k4—隔板厚度设计系数，取3—15之间值；
ns—泵的比转速。
3.根据权利要求1所述的一种潜污泵双蜗壳泵体，其特征在于：所述速度设计系数k2的取值范围为0.85—0.95，当输送介质中包含较多纤维时，k2取小值，反之取大值。
4.根据权利要求2所述的一种潜污泵双蜗壳泵体，其特征在于：蜗室面积系数k3按下式计算：
k3＝-0.034i+1.17
式中：k3—蜗室面积系数；
i—涡室断面标号。
5.根据权利要求2所述的一种潜污泵双蜗壳泵体，其特征在于：隔板厚度设计系数k4按下式计算得到：
当泵的比转速ns≤90时，
k4＝0.022ns+1.84
当泵的比转速90≤ns≤280时，
k4＝0.023ns+1.75
式中：k4—隔板厚度设计系数；
ns—泵的比转速。
6.根据权利要求1所述的一种潜污泵双蜗壳泵体，其特征在于：所述隔板Ⅰ(2)与隔板Ⅱ(3)之间的流动间隙为L,L等于潜污泵最大通过颗粒直径的1.1—1.3倍,输送介质中包含较多纤维时取大值。
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