一种三螺旋混流泵叶轮设计方法

摘要

本发明提供了一种三螺旋混流泵叶轮设计方法。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D20，出口边倾斜角α2，叶轮最小外径D2h，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无堵塞、防缠绕性能好，具有很好的平衡效果，同时又提高了混流泵叶片对介质的约束能力，在相同流量下，较单、双螺旋叶片混流泵的扬程高。因此，应用此种叶轮的螺旋混流泵特别适合于污水处理行业。

权利要求

1.一种三螺旋混流泵叶轮设计方法，提供了叶片主要几何参数进口直径D1，轮毂直径dh，最大外径D20，出口边倾斜角α2，叶轮最小外径D2h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＝14..41+0.08ns；

φ＝150°～450°；

α2＝10°～40°；

D2h＝D20-b2tanα2β2＝5°～20°。

式中：Q-设计工况点流量，立方米/秒；

D20-叶轮最大外径，米；

D2h-叶轮最小外径，米；

b2-叶轮叶片出口宽度，米；

β2-叶轮叶片出口安放角，度。

n-叶轮转速，转/分；

ns-比转数，转/分；

φ-叶轮叶片包角，度；

α2-叶片出口边倾斜角，度。

说明书

一种三螺旋混流泵叶轮设计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种混流泵叶轮的设计方法，特别涉及一种三螺旋混流泵叶轮设计方法。

背景技术

[0002] 混流泵的结构和性能介于轴流泵和离心泵之间，是一种吸取离心泵和轴流泵优点，补偿两方面缺点的理想泵型。目前，混流泵的水力设计大多采用离心泵的设计方法，即速度系数法，采用圆柱叶片或扭曲叶片，具有较强的过流能力，但若用到排污泵站，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。因而，采用圆柱叶片或扭曲叶片的混流泵已经不能满足在复杂环境下运行的条件。

[0003] 为了使混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。由于单螺旋叶片的混流泵其结构特点决定了其形状的不对称性，其质量分布不均匀。当叶轮转动时就产生不平衡的离心惯性力，从而使泵体产生振动和噪声，增加了泵运行时的不平稳性。这就要求我们设计的叶轮，既能改善流动情况，又有很好的静平衡效果。

发明内容

[0004] 为解决现有混流泵叶轮性能的不足，本发明提供了一种三螺旋混流泵叶轮设计方法。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D20，出口边倾斜角α2，叶轮最小外径D2h，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无堵塞、防缠绕性能好，具有很好的平衡效果，同时又提高了混流泵叶片对介质的约束能力，在相同流量下，较单、双螺旋叶片混流泵的扬程高。因此，应用此种叶轮的螺旋混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：

[0005] 1、叶轮的进口直径D1

[0006] 其计算公式

[0007] 式中：D1-叶轮进口直径，米；

[0008] Q-设计工况的流量，立方米/秒；

[0009] n-叶轮转速，转/分；

[0010] K0-修正系数，K0＝(4～6.5)。

[0011] 2、轮毂直径dh

[0012] 其计算公式：dh＝14..41+0.08ns；

[0013] 式中：dh-叶轮轮毂直径，米；

[0014] ns-比转数，转/分。

[0015] 3、叶轮最大外径D20

[0016] 其计算公式：

[0017] 式中：D20-叶轮最大外径，米；

[0018] K1-修正系数，K1＝(5～8.5)；

[0019] ns-比转数，转/分；

[0020] Q-设计工况的流量，立方米/秒；

[0021] n-叶轮转速，转/分。

[0022] 4、叶轮出口宽度b2

[0023] 其计算公式：

[0024] 式中：b2-叶轮出口宽度，米；

[0025] K2-修正系数，K2＝(6～8.5)；

[0026] Q-设计工况的流量，立方米/秒；

[0027] ns-比转数，转/分；

[0028] n-叶轮转速，转/分。

[0029] 5、叶轮轴向长度L

[0030] 其计算公式：L＝(0.9～1.05)D20；

[0031] 式中：L-叶轮轴向长度，米；

[0032] D20-叶轮最大外径，米。

[0033] 6、叶轮包角φ

[0034] 叶轮包角φ＝150°～450°。

[0035] 7、出口边倾斜角α2

[0036] 出口边倾斜角α2＝10°～40°。

[0037] 8、叶轮最小外径D2h

[0038] 其计算公式：D2h＝D20-b2tanα2；

[0039] 式中：D2h-叶轮最小外径，米；

[0040] D20-叶轮最大外径，米；

[0041] b2-叶轮出口宽度，米；

[0042] α2-出口边倾斜角，度。

[0043] 9、叶片出口安放角β2

[0044] 叶片出口安放角β2＝5°～20°，比转数大取小值。

[0045] 本发明的有益效果是：能够改善叶轮平衡效果，提高泵的扬程。

[0046] 本发明经用户试用，反应效果良好。

附图说明

[0047] 图1是本发明一个实施例的叶轮轴面图。

[0048] 图2是同一个实施例的叶轮叶片平面图。

[0049] 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D20，7.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D2h。

[0050] 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

[0051] 图1和图2共同确定了这个实施例的叶轮形状。它与普通混流泵叶轮不一样，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Z≤3个，叶片(3)数过多会影响叶轮的过流能力。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D20(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D2h(10)。

[0052]

[0053] dh＝14..41+0.08ns；

[0054]

[0055]

[0056] L＝(0.9～1.05)D20；

[0057] φ＝150°～450°；

[0058] α2＝10°～40°；

[0059] D2h＝D20-b2tanα2

[0060] β2＝5°～20°。

[0061] 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＝150°～450°之间选取。