CN110081017B - 一种潜水排污泵的叶轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及排污泵技术领域，为了解决现有潜水排污泵无法同时兼顾抗阻塞性能和抗空化性能且工作效率低的问题，提供了一种潜水排污泵的叶轮，已知泵的设计工况流量Q、设计工况扬程H、设计工况转速n、排污泵的比转速ns、泵轴直径dB来计算潜水排污泵叶轮的主要几何参数，包括：叶轮的进口直径Dj、叶轮的叶片进口直径D1、叶轮轮毂直径dh、叶轮的叶片进口角β1、叶轮的出口直径D2、叶轮的出口宽度b2、叶轮的叶片出口角β2、叶轮的叶片包角
Figure DDA0002045273650000011
本发明设计的叶轮在保证了排污泵抗堵塞性能的同时，提高了排污泵的抗空化性能，同时也有利于提高其效率。

Description

一种潜水排污泵的叶轮
技术领域
本发明涉及排污泵技术领域，尤其涉及一种潜水排污泵的叶轮。
背景技术
潜水排污泵是一种泵与电机连体，并同时潜入液下工作的泵类产品，与一般卧式泵或立式污水泵相比，排污泵结构紧凑、占地面积小，安装维修方便。大型的排污泵一般都配有自动藕合装置可以进行自动安装，安装及维修相当方便，连续运转时间长，排污泵由于泵和电机同轴，轴短，转动部件重量轻，因此轴承上承受的载荷相对较小，寿命比一般泵要长得多，不存在汽蚀破坏及灌引水等问题，特别是后一点给操作人员带来了很大的方便，振动噪声小，电机温升低，对环境无污染。
潜水排污泵输送介质为固液两相流，通常含有较多的固体杂质，容易造成泵内流道的堵塞，细小固体颗粒也容易诱发泵内空化，当空化发展到一定程度时，叶轮内液体的能量交换将会受到明显的影响和破坏，泵的流量、扬程、效率和轴功率会有突然的下降，这时泵就不能正常工作，空蚀破坏大大缩短了泵的大修周期和使用寿命。
相关技术中的潜水排污泵，通常难以同时兼顾抗阻塞性能和抗空化性能，而且工作效率较低，以专利号为CN201710931367.9的中国发明专利中公开的一种潜水排污泵优化设计方法和专利号为CN201710187426.6的中国发明专利中公开的一种自带冷却液内循环潜水排污泵为例，在对潜水排污泵进行改进时，均是基于潜水排污泵的整体结构进行，结构较为复杂。
发明内容
本发明为了解决现有潜水排污泵无法同时兼顾抗阻塞性能和抗空化性能且工作效率低的问题，提供了一种潜水排污泵的叶轮。
根据本发明实施例的潜水排污泵的叶轮，轮毂、环形座、环形盖和多个叶片，所述轮毂适于套设在所述潜水排污泵的旋转轴上，所述环形座套设连接在所述轮毂上并与所述轮毂同轴设置，所述环形座套设在所述轮毂上并与所述轮毂同轴设置，所述环形盖与所述环形座之间限定出流体通道，所述环形盖的内周沿与所述轮毂的外周壁之间限定出连通所述流体通道的流体入口，所述叶片连接在所述环形座与所述环形盖之间并沿所述轮毂的径向延伸，且多个所述叶片沿所述轮毂的周向间隔开设置，所述叶片的两端在所述轮毂的周向上偏移设置，其中，所述潜水排污泵的设计工况流量为Q、设计工况扬程为H、设计工况转速为n，所述潜水排污泵的旋转轴的直径dB，所述轮毂邻近所述流体入口一端的直径为dh：
Figure BDA0002045273630000021
根据本发明实施例的潜水排污泵的叶轮100，本发明采用相对准确的公式对潜水排污泵的叶轮100的主要几何参数进行设计，通过改善叶轮100的相关参数以提高其抗空化性能、抗堵塞性能，这不仅提高了潜水排污泵运行的稳定性和高效性，还降低了潜水排污泵的维修周期。
根据本发明的一个实施例，所述环形盖的内周沿的直径为Dj：
Figure BDA0002045273630000022
根据本发明的一个实施例，所述环形盖的外周沿的直径为D2：
Figure BDA0002045273630000023
根据本发明的一个实施例，在所述轮毂的轴向方向上，所述环形座的外周沿与所述环形盖的外周沿之间的距离为b2：
Figure BDA0002045273630000024
根据本发明的一个实施例，所述叶片邻近所述轮毂的一端的中部与所述轮毂的中心轴线之间的距离为1/2D1：D1＝(0.000007255n+0.7812)·Dj。
根据本发明的一个实施例，所述叶片邻近所述轮毂的一端的下沿与所述轮毂相连，所述叶片邻近所述轮毂的一端与所述轮毂连接所述叶片处的切线之间的夹角为β1：
Figure BDA0002045273630000031
根据本发明的一个实施例，所述环形座的外直径与所述环形盖的外直径相同，所述叶片远离所述轮毂的一端延伸至所述环形座的外周沿上，所述叶片的远离所述轮毂的一端与所述环形座的外周沿连接所述叶片处的切线之间的夹角的β2：β2＝28.55e0.00002257H-2.149e-0.07406H。
根据本发明的一个实施例，所述叶片的包角为
Figure BDA0002045273630000032
Figure BDA0002045273630000033
附图说明
图1是本发明实施例的潜水排污泵的叶轮的结构示意图；
图2是本发明实施例的潜水排污泵的叶轮的剖视图。
图中：
100：叶轮；1：轮毂；2：环形座；3：环形盖；4：叶片。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1和2所示，根据本发明实施例的潜水排污泵的叶轮100，轮毂1、环形座2、环形盖3和多个叶片4，所述轮毂1适于套设在所述潜水排污泵的旋转轴上，所述环形座2套设连接在所述轮毂1上并与所述轮毂1同轴设置，所述环形座2套设在所述轮毂1上并与所述轮毂1同轴设置，所述环形盖3与所述环形座2之间限定出流体通道，所述环形盖3的内周沿与所述轮毂1的外周壁之间限定出连通所述流体通道的流体入口，所述叶片4连接在所述环形座2与所述环形盖3之间并沿所述轮毂1的径向延伸，且多个所述叶片4沿所述轮毂1的周向间隔开设置，所述叶片4的两端在所述轮毂1的周向上偏移设置，其中，所述潜水排污泵的设计工况流量为Q、设计工况扬程为H、设计工况转速为n，所述潜水排污泵的旋转轴的直径dB，所述轮毂1邻近所述流体入口一端的直径为dh：
Figure BDA0002045273630000041
根据本发明实施例的潜水排污泵的叶轮100，本发明采用相对准确的公式对潜水排污泵的叶轮100的主要几何参数进行设计，通过改善叶轮100的相关参数以提高其抗空化性能、抗堵塞性能，这不仅提高了潜水排污泵运行的稳定性和高效性，还降低了潜水排污泵的维修周期。
根据本发明的一个实施例，所述环形盖3的内周沿的直径为Dj：
Figure BDA0002045273630000042
式中：环形盖3的内周沿的直径也就是叶轮100的进口直径，D0为叶轮100进口当量直径，单位为米；Q为设计工况流量，单位为米3/秒；n为设计工况转速，单位为转/分；Dj为叶轮100的进口直径，单位为米；dh为叶轮100轮毂1直径，单位为米。
根据本发明的一个实施例，所述环形盖3的外周沿的直径为D2：
Figure BDA0002045273630000043
式中：环形盖3的外周沿的直径也就是叶轮100的出口直径，ns为排污泵比转速；Q为设计工况流量，单位为米3/秒；n为设计工况转速，单位为转/分；D2为叶轮100的出口直径，单位为米。
根据本发明的一个实施例，在所述轮毂1的轴向方向上，所述环形座2的外周沿与所述环形盖3的外周沿之间的距离为b2：
Figure BDA0002045273630000051
式中：环形座2的外周沿与环形盖3的外周沿之间的距离也就是叶轮100的出口宽度，H为排污泵的扬程，单位为米；ns为排污泵比转速；Q为设计工况流量，单位为米3/秒；n为设计工况转速，单位为转/分；b2为叶轮100的出口宽度，单位为米。
根据本发明的一个实施例，所述叶片4邻近所述轮毂1的一端的中部与所述轮毂1的中心轴线之间的距离为1/2D1：D1＝(0.000007255n+0.7812)·Dj，式中：D1为叶轮100的叶片4进口直径，n—设计工况转速，转/分；Dj为叶轮100进口直径，单位为米；D1为叶轮100的叶片4进口直径，单位为米。
根据本发明的一个实施例，所述叶片4邻近所述轮毂1的一端的下沿与所述轮毂1相连，所述叶片4邻近所述轮毂1的一端与所述轮毂1连接所述叶片4处的切线之间的夹角为β1：
Figure BDA0002045273630000052
式中：叶片4邻近所述轮毂1的一端与所述轮毂1连接所述叶片4处的切线之间的夹角也就是叶轮100的叶片4进口，Q为设计工况流量，单位为米3/秒；β1为叶轮100的叶片4进口角，单位为度。
根据本发明的一个实施例，所述环形座2的外直径与所述环形盖3的外直径相同，所述叶片4远离所述轮毂1的一端延伸至所述环形座2的外周沿上，所述叶片4的远离所述轮毂1的一端与所述环形座2的外周沿连接所述叶片4处的切线之间的夹角的β2：β2＝28.55e0.00002257H-2.149e-0.07406H，式中：叶片4的远离轮毂1的一端与环形座2的外周沿连接叶片4处的切线之间的夹角也就是叶轮100的叶片4出口角，H为设计工况扬程，单位为米；β2为叶轮100的叶片4出口角，单位为度。
根据本发明的一个实施例，所述叶片4的包角为
Figure BDA0002045273630000061
Figure BDA0002045273630000062
式中：叶片4包角是指设计流线与叶片4进、出口边交点处两个轴面间的夹角，H为设计工况扬程，单位为米；
Figure BDA0002045273630000063
为叶片4包角，单位为度。
以上为本发明较佳的实施方式，本发明所属领域的技术人员还能够对上述实施方式进行变更和修改，因此，本发明并不局限于上述的具体实施方式，凡是本领域技术人员在本发明的基础上所作的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种潜水排污泵的叶轮(100)，其特征在于，包括：
轮毂(1)，所述轮毂(1)适于套设在所述潜水排污泵的旋转轴上；
环形座(2)，所述环形座(2)套设连接在所述轮毂(1)上并与所述轮毂(1)同轴设置；
环形盖(3)，所述环形盖(3)与所述环形座(2)之间限定出流体通道，所述环形盖(3)的内周沿与所述轮毂(1)的外周壁之间限定出连通所述流体通道的流体入口；
多个叶片(4)，所述叶片(4)连接在所述环形座(2)与所述环形盖(3)之间并沿所述轮毂(1)的径向延伸，且多个所述叶片(4)沿所述轮毂(1)的周向间隔开设置，所述叶片(4)的两端在所述轮毂(1)的周向上偏移设置；
其中，所述潜水排污泵的设计工况流量为Q、设计工况扬程为H、设计工况转速为n，所述潜水排污泵的旋转轴的直径dB，所述轮毂(1)邻近所述流体入口一端的直径为dh：
Figure FDA0002664067030000011
2.根据权利要求1所述的潜水排污泵的叶轮(100)，其特征在于，所述环形盖(3)的内周沿的直径为Dj：
Figure FDA0002664067030000012
3.根据权利要求1所述的潜水排污泵的叶轮(100)，其特征在于：所述环形盖(3)的外周沿的直径为D2：
Figure FDA0002664067030000013
ns为排污泵比转速。
4.根据权利要求3所述的潜水排污泵的叶轮(100)，其特征在于：在所述轮毂(1)的轴向方向上，所述环形座(2)的外周沿与所述环形盖(3)的外周沿之间的距离为b2：
Figure FDA0002664067030000014
5.根据权利要求2所述的潜水排污泵的叶轮(100)，其特征在于：所述叶片(4)邻近所述轮毂(1)的一端的中部与所述轮毂(1)的中心轴线之间的距离为1/2D1：D1＝(0.000007255n+0.7812)·Dj。
6.根据权利要求1所述的潜水排污泵的叶轮(100)，其特征在于：所述叶片(4)邻近所述轮毂(1)的一端的下沿与所述轮毂(1)相连，所述叶片(4)邻近所述轮毂(1)的一端与所述轮毂(1)连接所述叶片(4)处的切线之间的夹角为β1：
Figure FDA0002664067030000021
7.根据权利要求1所述的潜水排污泵的叶轮(100)，其特征在于：所述环形座(2)的外直径与所述环形盖(3)的外直径相同，所述叶片(4)远离所述轮毂(1)的一端延伸至所述环形座(2)的外周沿上，所述叶片(4)的远离所述轮毂(1)的一端与所述环形座(2)的外周沿连接所述叶片(4)处的切线之间的夹角的β2：β2＝28.55e0.00002257H-2.149e-0.07406H。
8.根据权利要求1所述的潜水排污泵的叶轮(100)，其特征在于：所述叶片(4)的包角为
Figure FDA0002664067030000023
Figure FDA0002664067030000022
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