[发明专利]一种大型工程泵蜗壳的设计方法及其蜗壳

说明书

本发明公开了一种大型工程泵蜗壳的设计方法及其蜗壳，其包括蜗壳出口、扩散段(2)、喉部(3)、活动导叶(5)、固定导叶(6)、出口导叶(7)、隔舌(8)，活动导叶的外周设置有多个固定导叶，出口导叶大体上与压水室进口基圆D3相切，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。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z_2’，扩散角θ。其能够降低泵运行过程中的压力脉动及径向力，加强泵各个工况下的运行安全性和稳定性。

技术领域

本发明涉及水利工程泵蜗壳、离心泵蜗壳技术领域，具体涉及一种大型工程泵蜗壳的设计方法及其蜗壳。

背景技术

近年来，我国水利水电工程得到了长足的发展，在满足我国电力能源供需要求的同时为我国可持续发展战略的落实打下坚实的基础。蜗壳是离心泵重要的过流部件，对泵的效率指标有很大影响。流体由叶轮进入蜗壳时，由于叶轮与蜗壳隔舌/舌部间隙较小，会发生强烈的相互作用，在常规螺旋型蜗壳隔舌区域造成高幅低频压力脉动；同时，由于螺旋型蜗壳的几何结构是不对称形式，当扬程和流量较高时，会产生较大的压力脉动和径向力，产生较大的振动或是噪音，影响大型水利工程泵的运行稳定性。针对这一问题，中国专利申请公开号CN201218236Y公开了一种高速水泵蜗壳，含有一个具有渐开线或阿基米德蜗线的扁蜗圆形蜗底和连续侧壁构成连续蜗道及泵设有泵进出水口的蜗壳，该蜗壳的中心为进水口，连续侧壁为挡水板，增强了扬程高度和水的流量，具有重量轻、耐腐蚀、制造容易和成本低的特点；中国专利申请公开号CN111894903A公开了一种系列化单级离心泵蜗壳及设计方法，当设计不同泵流量同叶轮外径时，靠泵盖侧的泵体轴向壁厚可以相同，泵盖可以设计成通用形状。压水室采用轴向不对称断面，以中心线为基准，其中靠泵盖侧的断面为矩形，另一侧为直角梯形，有效减小了转轴的扰度，提高了密封的可靠性，降低了泵的振动。但是这样虽然提高了生产效率，提高机械强度，一定程度上降低压力脉动，但是采用梯形或矩形截面泵压头和效率较低。因此，需要设计一种既能广泛应用又有较小的压力脉动及径向力能够稳定、高效地运行的大型水利工程泵蜗壳结构。

传统蜗壳的结构，包括蜗壳体，蜗壳体内设有水流通道，水流通道一般由压水室和扩散段组成。压水室的起始端为隔舌，压水室和扩散段的连接处为喉部，扩散段的出口处为泵体出口；传统压水室以叶轮外圆外侧的设计基圆为基准，由隔舌部位开始沿叶轮旋转方向向泵扩散段入口的喉部逐渐增大的一组断面联接组成，压水室横截面采用偏心椭圆、梯形或半圆弧形的截面，以提高泵的泵压头和效率。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种大型工程泵蜗壳的设计方法及其蜗壳，能够降低泵运行过程中的压力脉动及径向力，加强泵各个工况下的运行安全性和稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

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。