CN110425178A - 一种高效无堵塞螺旋离心泵叶轮的几何参数的设计算法 - Google Patents

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CN110425178A CN201910570381.XA CN201910570381A CN110425178A CN 110425178 A CN110425178 A CN 110425178A CN 201910570381 A CN201910570381 A CN 201910570381A CN 110425178 A CN110425178 A CN 110425178A
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rice
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耿尚友
王秀礼
刘喜荣
高瞻
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Shanxi Tian Hai Water Supply And Drainage Equipment Co Ltd
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Shanxi Tian Hai Water Supply And Drainage Equipment Co Ltd
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2205—Conventional flow pattern
    • F04D29/2216—Shape, geometry
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Abstract

本发明公开了一种高效无堵塞螺旋离心泵叶轮的几何参数的设计算法，属于工业设计领域；所要解决的技术问题是提供了一种离心泵叶轮几何参数的计算公式，可以使离心泵设计更加精确，可以提高离心泵的效率和性能；解决该技术问题采用的技术方案为：一种高效无堵塞螺旋离心泵叶轮的几何参数的设计算法，使用具体公式可以计算叶轮进口直径D1、叶轮出口直径D2、叶片出口宽度b2、叶片长度L、叶轮轮毂直径dh、出口边倾斜角α2、轴面中央倾角α1、α3、叶片进口倾角γ、叶片背面曲面方程z1、叶片工作面曲面方程z2等；本发明可广泛应用于工业设计领域。

Description

一种高效无堵塞螺旋离心泵叶轮的几何参数的设计算法
技术领域
本发明涉及一种高效无堵塞螺旋离心泵叶轮的几何参数的设计算法，属于工业设计技术领域。
背景技术
离心泵的叶轮是把原动机的能量通过离心力的作用传递给泵内的液体，使液体增加速度和压力，促使泵内液体排出去，进口管路中的液体被吸进来，是离心泵的重要零件之一。螺旋离心泵最初是用来输送鱼类，随后用来输送固液两相流体，还可以用来排水和输送高粘度液体。由于这种泵具有容积泵和离心泵两方面作用，与一般离心泵相比，具有无堵塞性能好、无损性好、效率高、吸入性能好等众多优点。但是这种泵叶轮制造较为困难，叶轮平衡要求高，叶轮是离心泵最核心的水力部件，也是唯一的动力元件，叶轮的几何参数对离心泵的性能影响很大，因此叶轮对离心泵的水力性能具有重要影响。
申请号为201110375452.4号的中国发明专利中公开了一种固液两相流螺旋离心泵，该发明叶轮的螺旋段叶片延伸到进口边缘，进口段处有导叶，导叶向内延伸到叶轮螺旋叶片进口的内部空间，有效地防止了泵的阻塞，但是泵的其他参数还是依赖工程技术人员的经验，没有给出***的、精确的设计方法，而且很难做到计算机编程应用和计算机辅助设计。申请号为201210229634.5号的中国发明专利公开了一种高效螺旋离心泵叶轮设计方法，本发明给出了叶轮进口直径、轮毂进口直径、叶轮出口直径等参数的设计公式，可以改善离心泵流动，但是给出的设计参数较少，其他参数还是依赖原有公式。申请号为201410312485.8号的中国发明专利公开了一种螺旋型离心泵，该发明专利提供一种无堵塞、机械故障率低的螺旋型离心泵。但是，发明人在该专利中也没有给出基本参数的设计，依然没有解决叶轮制造难的问题。
针对上述存在的缺陷，本发明人发明了一种高效无堵塞螺旋离心泵叶轮的设计方法，不仅给出了离心泵叶轮参数***的、精确的设计方法，还改善了螺旋离心泵的流动，提高离心泵的效率和抗空化性能，延长泵的使用寿命和维修周期，最重要的是有助于计算机编程应用和计算机辅助设计，能很大程度上取代采用传统的相似设计法和速度系数法设计的离心泵叶轮。
发明内容
本发明克服了现有技术存在的不足，提供了一种离心泵叶轮几何参数的计算公式，可以使离心泵设计更加精确，可以提高离心泵的效率和性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高效无堵塞螺旋离心泵叶轮的几何参数的设计算法，包括如下公式：
式中：
D1—叶轮进口直径，米；
D2—叶轮出口直径，米；
H—设计工况扬程，米；
ns—比转速,
n—叶轮转速，转/分；
k1—比列系数；
k2—比列系数；
L＝1.134D1 0.7326-0.053 (5)
k3＝-0.2654e-32L+0.03e0.6L (7)
式中：
b2—叶片出口宽度，米；
Q—设计工况流量，米3/秒；
g—重力系数，牛/千克；
H—设计工况扬程，米；
k3—比列系数；
L—叶片长度，米。
式中：
dh—叶轮轮毂直径，米；
Q—设计工况流量，米3/秒；
n—设计工况转速，转/分；
式中：
α2—出口边倾斜角，度；
D1—叶轮进口直径，米；
式中：
α1—轴面中央倾角，度；
α3—轴面中央倾角，度；
b2—叶片出口宽度，米；
Q—设计工况流量，米3/秒；
L—叶片长度，米；
γ＝17-1.6cos(36.46Q)-3sin(36.46Q) (12)
式中：
γ—叶片进口倾角，度；
Q—设计工况流量，米3/秒。
式中：
z1—叶片背面曲面方程；
x—未知数；
y—未知数；
γ—叶片进口倾角，度；
—叶轮包角，度；
δd—叶片底面厚度，米；
D1—叶轮进口直径，米；
D2—叶轮出口直径，米；
式中：
z2—叶片背面曲面方程；
z1—叶片背面曲面方程；
γ—叶片进口倾角，度；
δ—叶片厚度，米。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：通过上述计算方法确定螺旋离心泵叶轮叶轮主要几何参数，包括叶轮进口直径、叶轮出口直径、叶片出口宽度、叶片长度、叶轮轮毂直径、出口边倾斜角、轴面倾角、叶片进口倾角、叶片背面曲面方程、叶片工作面曲面方程等，不同于基于经验公式设计泵的叶轮结构参数的定义与确定，更能确保水力部件尺寸的相互匹配，计算更精确，使理论设计与实际模型更符合，而且更有利于计算机的应用与编程。
具体实施方式
本发明一种高效无堵塞螺旋离心泵叶轮的几何参数的设计算法，其特征在于，包括如下公式：
式中：
D1—叶轮进口直径，米；
D2—叶轮出口直径，米；
H—设计工况扬程，米；
ns—比转速,
n—叶轮转速，转/分；
k1—比列系数；
k2—比列系数；
L＝1.134D1 0.7326-0.053 (5)
k3＝-0.2654e-32L+0.03e0.6L (7)
式中：
b2—叶片出口宽度，米；
Q—设计工况流量，米3/秒；
g—重力系数，牛/千克；
H—设计工况扬程，米；
k3—比列系数；
L—叶片长度，米。
式中：
dh—叶轮轮毂直径，米；
Q—设计工况流量，米3/秒；
n—设计工况转速，转/分；
式中：
α2—出口边倾斜角，度；
D1—叶轮进口直径，米；
式中：
α1—轴面中央倾角，度；
α3—轴面中央倾角，度；
b2—叶片出口宽度，米；
Q—设计工况流量，米3/秒；
L—叶片长度，米；
γ＝17-1.6cos(36.46Q)-3sin(36.46Q) (12)
式中：
γ—叶片进口倾角，度；
Q—设计工况流量，米3/秒。
式中：
z1—叶片背面曲面方程；
x—未知数；
y—未知数；
γ—叶片进口倾角，度；
—叶轮包角，度；
δd—叶片底面厚度，米；
D1—叶轮进口直径，米；
D2—叶轮出口直径，米；
式中：
z2—叶片背面曲面方程；
z1—叶片背面曲面方程；
γ—叶片进口倾角，度；
δ—叶片厚度，米。
通过上述计算方法确定螺旋离心泵叶轮叶轮主要几何参数，包括叶轮进口直径、叶轮出口直径、叶片出口宽度、叶片长度、叶轮轮毂直径、出口边倾斜角、轴面倾角、叶片进口倾角、叶片背面曲面方程、叶片工作面曲面方程等，不同于基于经验公式设计泵的叶轮结构参数的定义与确定，更能确保水力部件尺寸的相互匹配，计算更精确，使理论设计与实际模型更符合，而且更有利于计算机的应用与编程。
上面对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.一种高效无堵塞螺旋离心泵叶轮的几何参数的设计算法，其特征在于，包括如下公式：
式中：
D1—叶轮进口直径，米；
D2—叶轮出口直径，米；
H—设计工况扬程，米；
ns—比转速,
n—叶轮转速，转/分；
k1—比列系数；
k2—比列系数；
L＝1.134D1 0.7326-0.053 (5)
k3＝-0.2654e-32L+0.03e0.6L (7)
式中：
b2—叶片出口宽度，米；
Q—设计工况流量，米3/秒；
g—重力系数，牛/千克；
H—设计工况扬程，米；
k3—比列系数；
L—叶片长度，米。
式中：
dh—叶轮轮毂直径，米；
Q—设计工况流量，米3/秒；
n—设计工况转速，转/分；
式中：
α2—出口边倾斜角，度；
D1—叶轮进口直径，米；
式中：
α1—轴面中央倾角，度；
α3—轴面中央倾角，度；
b2—叶片出口宽度，米；
Q—设计工况流量，米3/秒；
L—叶片长度，米；
γ＝17-1.6cos(36.46Q)-3sin(36.46Q) (12)
式中：
γ—叶片进口倾角，度；
Q—设计工况流量，米3/秒。
式中：
z1—叶片背面曲面方程；
x—未知数；
y—未知数；
γ—叶片进口倾角，度；
—叶轮包角，度；
δd—叶片底面厚度，米；
D1—叶轮进口直径，米；
D2—叶轮出口直径，米；
式中：
z2—叶片背面曲面方程；
z1—叶片背面曲面方程；
γ—叶片进口倾角，度；
δ—叶片厚度，米。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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ES8501851A1 (es) * 1982-12-22 1984-12-01 Staehle Martin Perfeccionamientos en una bomba centrifuga con rodete de una sola paleta de construccion abierta
US20050095124A1 (en) * 2003-10-31 2005-05-05 The Gorman-Rupp Co. Impeller and wear plate
CN102734209A (zh) * 2012-06-29 2012-10-17 江苏国泉泵业制造有限公司 一种高效螺旋离心泵叶轮设计方法
CN103994100A (zh) * 2014-05-07 2014-08-20 江苏大学 一种螺旋形单流道无堵塞离心泵叶轮设计方法
CN106382249A (zh) * 2016-10-18 2017-02-08 江苏大学镇江流体工程装备技术研究院 一种超空化离心泵螺旋形叶轮

Patent Citations (5)

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Non-Patent Citations (2)

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Title
陈松: "叶轮结构参数对离心泵性能影响的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *
韩建勇等: "《煤矿流体机械》", 30 April 2012 *

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