[其他]翼形叶轮式低比转数离心泵

说明书

本实用新型属于液体输送领域，具体的说是一种具有翼形轮片式叶轮结构的低比转数离心泵。

现有的离心泵的结构形式虽然很多，但其主要部件的结构形式是相近的，一般包括泵体、叶轮、密封环、泵轴和轴承体等主要部分，其叶轮是由前盖板、后盖板、叶片和轮毂组成，外型呈园盘状。当原动机带动叶轮旋转时，叶轮中的叶片强迫液体作旋转运动，使液体能量增加（包括动能和压能），产生了扬程。叶轮中的液体一边随叶轮作园周运动，一边沿着叶轮的叶片和前压盖板组成的叶轮流道向外流动，泵体将叶轮中流出的具有很大动能和压能的液体收集起来，引向吐出口，并将液体的    部分动能转变成为压能。当叶轮在泵体内的液体中转动时，由于液体存在粘性，叶轮的盖板与液体之间存在摩擦力，叶轮转动时，就会产生一定摩擦损失，即园盘摩擦损失，消耗掉一定的有效功率，盘摩擦损失功率的大小与叶轮直径的五次方成正比，低比转数离心泵（Xs＜80）是一种高扬程小流量的泵，一般来说，扬程越高，要求的叶轮直径就越大，园盘摩擦损失功率也急剧增加，当比较数Ns＝30时，园盘摩擦损失接近于有效功率的30％。另外在设计中，为保证其高扬程，小流量，需要把叶轮直径选的很大，而叶轮的出口宽选的很小，这一方面增加了液体在流道中的水力损失，另一方面使结构比例也极不协调，增加了加工难度，因而园盘状叶轮是不适用于高扬程小流量的低比转数泵的工作状况的，它的效率是很低的，影响它在工程上的应用。

本实用新型的目的在于提供一种具有翼形轮片式叶轮结构的低比转数离心泵，使该叶轮的园盘摩擦损失和水力损失可以明显减少，从而在高扬程小流量的工作状况下，同样可以获得高效率。

本实用新型所述的低比转数离心泵是由泵体、叶轮、密封环泵轴和轴承体等主要部件构成的，其特征在于叶轮不同于传统的园盘状叶轮，而是在轮毂上连接着一个、两个或多个由前轮片盖和后轮片盖组成的具有空心通道的翼形轮片所构成，轮片内的空心通道作为叶轮的流道，为了进一步降低能量损失，该轮片的横断面设计为流线形结构。这样它将传统园盘状叶轮内园周流道变成为一个、两个或多个集合的流道，从轴向看，翼型轮片内流道形状和园盘状叶轮中相邻叶片间的流道形状相近，因而，可以在翼形轮片式叶轮内得到和园盘状叶轮内相近的液体流线和运动状态， 根据叶轮直径计算公式D₂＝ (600u₂)/(πn) 和H＝ 1/(K_u²) (u₂²)/(2g) 及叶轮的流道面积计算公式F＝ (Q)/(V₁AY_V) （式中U2是叶轮出口园周速度，B2是轮片流道的出口安放角），可以得出与园盘状叶轮直径及流道面积相近的翼形叶轮的直径和流道面积。翼形叶轮与园盘状叶轮相比，既满足了低比转数泵对高扬程小流量的要求，又增大了流道的水力半径，减小了水力损失，而且园盘摩擦损失也可以大大地减少。对于园盘状叶轮，在半径为r处，沿半径方向取dr厚度的叶轮环，其两个侧面的摩擦力矩为M₁＝K₁PU²r²dr，对于翼形叶轮，在相同的半径r处，沿半径方向取相同的dr厚度的流线型柱体，其侧面的摩擦力矩为M₂＝ (r)/2 AP（式中A是轮片数，P是流线型柱体的阻力，其计算公式为P＝ 1/4 C₀CPU₂dr式中C₀是流线型柱体在泵体内运动时的阻力系数，它和流线形柱体的断面形状、轮片数、泵体宽及栅距有关，A个轮片时栅距为 (2πr)/(A) ，C是流线形柱体的弦长）或M₂＝ 1/4 AC_DCPu²rdr。利用上述公式，比较两种叶轮的摩擦力矩，可以得出，当r＞ (AC_DC)/(4K₁) ＝r₀时，M₁＞M₂，即在叶轮直径r＞r₀部分，适于采用翼形轮片式结构。当r＜ (AC_DC)/(4K₁) ＝r₀时，M₁＜M₂，即在叶轮半径r∠r₀部分适于采用园盘状结构，对每一个叶轮，都存在一个r₀，当比转数高时，r₀大，当比转数小时，r₀小。当r₀∠D₂时，叶轮适于采用翼形轮片式结构。