双螺旋轴流泵叶轮设计方法

摘要

本发明提供了一种双螺旋轴流泵叶轮设计方法。其双螺旋叶片能自动平衡叶轮旋转时的不平衡离心惯性力，减少了泵运行时的振动和噪声。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，同时能够改善叶轮平衡效果，减小泵运行时的振动和噪声，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。

权利要求

1.一种双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-b2tanα2α2＝40°～70°；

β2＝5°～20°

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＝(3.5～6)；

K2-修正系数，K2＝(0.024～0.032)ns。

说明书

双螺旋轴流泵叶轮设计方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种轴流泵叶轮的设计方法，特别涉及一种双螺旋轴流泵叶轮设计方法。

背景技术

[0002] 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。

[0003] 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。由于单螺旋叶片的轴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] 为解决现有轴流泵叶轮性能的不足，本发明提供了一种双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，具有很好的静平衡效果，同时又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：

[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＝(1～2.5)，对吸入性能要求高的取大值。

[0011] 2、轮毂直径dh

[0012] 其计算公式：dh＝19.65+0.071ns；

[0013] 式中：dh-叶轮轮毂直径，米；

[0014] ns-比转数。

[0015] 3、叶轮最大外径D2max

[0016] 其计算公式：

[0017] 式中：D2max-叶轮最大外径，米；

[0018] K1-修正系数，K1＝(3.5～6)；

[0019] ns-比转数；

[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＝(0.024～0.032)ns；

[0026] H-设计工况点扬程，米；

[0027] n-叶轮转速，转/分；

[0028] ns-比转数。

[0029] 5、叶轮轴向长度L

[0030] 其计算公式：L＝(0.9～1.05)D2max；

[0031] 式中：L-叶轮轴向长度，米；

[0032] D2max-叶轮最大外径，米。

[0033] 6、叶轮包角φ

[0034] 叶轮包角φ＝150°～400°。

[0035] 7、出口边倾斜角α2

[0036] 出口边倾斜角α2＝40°～70°。

[0037] 8、叶轮最小外径D2min

[0038] 其计算公式：D2min＝D2max-b2tanα2；

[0039] 式中：D2min-叶轮最小外径，米；

[0040] D2max-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，叶片数多者取小值。

[0045] 本发明的有益效果是：能够改善叶轮平衡效果，减小泵运行时的振动和噪声。

[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3是同一个实施例的叶轮效果图。

[0050] 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

[0051] 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

[0052] 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)数只有两个，对称布置的叶片，具有很好的平衡效果。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)。

[0053]

[0054] dh＝19.65+0.071ns；

[0055]

[0056]

[0057] L＝(0.9～1.05)D2max；

[0058] φ＝150°～400°；

[0059] α2＝40°～70°；

[0060] D2min＝D2max-b2tanα2；

[0061] β2＝5°～20°。

[0062] 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°～400°之间选取。