[发明专利]一种大型工程泵蜗壳的设计方法及其蜗壳

权利要求书

1.一种大型工程泵的蜗壳，其包括蜗壳出口(1)、扩散段(2)、喉部(3)、固定式多流道(4)、活动导叶(5)、固定导叶(6)、出口导叶(7)、隔舌/舌部(8)、流道间隙(9)，压水室的出口端设有扩散段，扩散段的出口端具有蜗壳出口，压水室与扩散段之间的连接部为喉部，叶轮外周设有扩压器，扩压器包括多个沿周向分布的活动导叶，扩散段与蜗壳壁之间构成隔舌，其特征在于：活动导叶(5)的外周设置有多个固定导叶(6)，固定导叶将蜗壳流道分隔为固定式多流道，出口导叶的中线/轴线与扩散段的中线/轴线共线/平行，出口导叶大体上与压水室进口基圆D3相切，固定导叶的出口端与与其相邻的径向内侧的固定导叶的进口端或压水室进口基圆D3之间具有流道间隙(9)，出口导叶的进口端具有截面I，隔舌处具有截面II，在流动方向上从截面II到截面I，蜗壳为环形蜗壳，蜗壳的流道横截面流通面积基本相同。

2.如权利要求1所述的一种大型工程泵的蜗壳，其特征在于，所述蜗壳采用大体上偏心的椭圆形截面环形蜗壳，在椭圆形长轴方向上，椭圆形偏心的长的部分的尺寸为短的部分的尺寸的2-4倍。

3.如权利要求2所述的一种大型工程泵的蜗壳，其特征在于，所述固定导叶(6)为弧形导叶，固定导叶具有不同的圆心角，且在流动方向上从截面II到截面I，圆心角逐渐增大；且在流动方向上从截面II到截面I，下游的圆心角为上游的圆心角的1.05-1.25倍。

4.如权利要求3所述的一种大型工程泵的蜗壳，其特征在于，在流动方向上从截面II到截面I，流道间隙(9)逐渐增大；且在流动方向上从截面II到截面I，下游的流道间隙为上游的流道间隙的1.05-1.2倍。

5.如权利要求4所述的一种大型工程泵的蜗壳，其特征在于，所述固定导叶(6)具有下游端/尾缘端(61)，下游端呈渐缩的锥形或弧形，下游端具有第一凹槽(62)、第二凹槽(63)，多个第一凹槽设置于下游端的径向内侧面，多个第二凹槽设置于下游端的径向外侧面；第一凹槽、第二凹槽为半圆形结构。

6.如权利要求5所述的一种大型工程泵的蜗壳，其特征在于，所述第一凹槽(62)的数量大于第二凹槽(63)的数量，且第一凹槽的数量是第二凹槽数量的1.5-3.0倍。

7.如权利要求5所述的一种大型工程泵的蜗壳，其特征在于，扩散段为泵体出口，扩散段为自喉部至蜗壳出口，水流通道面积逐渐增大，扩散段断面包括由矩形和/或圆弧组成的形状；喉部位置的压水室的断面形状与扩散段的端面形状相同且重合，该结构以保证压水室与扩散段平滑过渡。

8.如权利要求1所述的一种大型工程泵的蜗壳的设计方法，其特征在于，采用带固定导叶及活动导叶的环形蜗壳结构，根据给定工况，基于蜗壳速度系数法确定蜗壳的几何参数，包括压水室进口基圆直径D₃，泵压水室进口宽度B₃，蜗室的外轮廓线半径R，活动导叶数Z₁，固定导叶数Z₂，扩散角θ；

其包括如下设计步骤：

(1)设计压水室进口基圆直径D₃：

D₃＝D₂+2b₂

式中：

b₂-活动导叶半径，mm；

D₂-泵叶轮外径，mm；

D₃-泵压水室进口基圆直径，mm；

(2)设计泵压水室进口宽度B₃：

B₃＝B₂+0.05D₃

式中：

B₂-泵叶轮出口轴向宽度，mm；

D₃-泵压水室进口基圆直径，mm；

B₃-泵压水室进口宽度，mm；

(3)设计蜗室的外轮廓线半径R：

式中：

A_I-蜗壳第I截面的面积值，mm；

R-蜗室的外轮廓线半径，mm；

(4)设计活动导叶数Z₁：

Z1＝8～14

式中：

Z₁-活动导叶数，个；

(5)设计固定导叶数Z₂：

Z₂＝3～5

式中：

Z₂-固定导叶数，个；

(6)设计扩散段扩散角：

式中：

A_I-蜗壳第I截面的面积值，mm；

D_S-蜗壳出口直径，mm；

L-蜗壳扩散段长度，mm；

θ-扩散角，°；

采用θ取6°～12°。