[发明专利]一种渣浆泵压水室水力优化设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种渣浆泵的主要过流部件的设计方法,特别涉及一种渣浆泵压水室的设计方法。

背景技术

离心泵中，按照固液混合物的成分、浓度和固体物形状粒径大小、硬度等物理化学性质，总体上可以分为两大类：渣浆泵、无堵塞泵。本专利所涉及的渣浆泵适合于输送磨蚀性较强的、含有坚硬固体颗粒的固液混合物。渣浆泵又可以根据运输不同介质而分为灰渣泵、矿浆泵、煤水泵水泥浆泵等。离心式渣浆泵是管道水力输送的关键设备，它的技术也在不断发展中。

固体冲蚀磨损广泛存在于冶金环保、化工、土建、疏浚以及农业等工程领域，造成工作部件材料流失，机械效率下降，寿命缩短等问题，给生产带来了巨大损失。由于渣浆泵输送的介质主要为固相物质含量较高的固液两相流浆体，其过流部件的材料磨损主要是由于工作介质中具有相当硬度的固体颗粒对部件表面冲击破坏作用的累积效应.这对工作部件造成了破坏，严重影响渣浆泵常工作.因此，研究渣浆泵内固液两相流场中固体颗粒的运动轨迹、运输颗粒与过流零件表面撞击冲击速度、冲击角度等参数，进而探讨固液浆体对渣浆泵的磨损规律，对于渣浆泵设计与使用，因此能有效降低过流零件的磨损，延长泵的使用寿命具有重要意义。由于在离心式渣浆泵输送两相流介质的实际应用中，混合物中固体颗粒的运动非常复杂，不仅因为它们的单个性质(如颗粒大小、形状、硬度)各不相同，而且颗粒的群体性质(如颗粒粒径分布、浓度等)对整个流场都有不可忽视的影响。由于所受影响因素之多，所以研究困难较大，所以务必将问题简化，分析液体中固体含量较少时固体颗粒的运动情况，对解决实际中的问题同样意义很大。

根据大颗粒通过条件，渣浆泵压水室造成半螺旋形或者略呈螺旋形的环状压水室。压水室的最小断面为隔舌和叶轮之间的断面，所以该隔舌断面的尺寸应该满足使通过叶轮的较大颗粒能够无阻碍的通过压水室。由非金属建筑材料研究所进行的实验得到隔舌与叶轮之间距离减小将导致固体颗粒卡在叶轮和压水室之间，并产生冲击负荷，增加对隔舌断面压水室壁面的磨损。

专利号为“CN201510908934.X”号的中国发明专利公开了一种“一种耐磨耐腐渣浆泵”，在该发明专利中，发明人给出泵体包括压水室和设置在主轴轴线上的吸入口、从压水室向外引出的吐出口泵体被垂直于主轴轴线且经过吐出口和压水室的一平面剖分成前泵体和后泵体两部分的设计方法，并没有给出渣浆泵压水室相关参数关于不同颗粒大小的设计方法。

针对上述存在的缺陷，本发明人发明了“一种渣浆泵压水室水力优化设计方法”，不但给出了渣浆泵压水室的不同结构参数的精确设计方法，还提高了渣浆泵压水室抗磨损能力和渣浆泵运行可靠性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种渣浆泵压水室水力优化设计方法。通过改善压水室的重要参数设计方法，适应高磨损流动情况，提高渣浆泵压水室抗磨损能力。

实现上述目的所采用的技术方案是：

(1)渣浆泵压水室给定系数k

k＝0.03219d_L^1.157+1.088(1)

式中：

k—渣浆泵压水室给定系数；

d_L—颗粒直径，nm；

(2)渣浆泵压水室进口宽度B₃

式中:

B₃—渣浆泵压水室进口宽度，mm；

b₂—渣浆泵叶轮宽度，mm；

δ₁—渣浆泵叶轮前盖板的厚度，mm；

δ₂—渣浆泵叶轮后盖板的厚度，mm；

d_L—颗粒直径，nm；

(3)渣浆泵压水室隔舌头部所在直径D_z

D_z＝(0.08125d_L^0.6286+1.033)D₂(3)

式中：

D_z—渣浆泵压水室隔舌头部所在直径，m；

D₂—渣浆泵叶轮直径，m；

d_L—颗粒直径，nm；

(4)渣浆泵计算断面的参数A

A＝k_AαQ/(C_2uR2)(4)

式中：

A—计算断面的参数；