[发明专利]一种测量泵腔尺寸对离心泵外特性及轴向力影响的方法

摘要

本发明提供了一种测量泵腔尺寸对离心泵外特性及轴向力影响的方法，首先计算前、后泵腔轴向距离以及平衡孔直径的设计范围，然后在设计范围内均匀取值，再加工前泵腔垫片、后泵腔垫片和改变平衡孔直径的圆环。垫片上开测压孔，并与泵体和泵盖上的测压孔对应，从而通过这些测压孔测量泵腔内的压力分布并计算轴向力。在泵腔内添加或减少垫片，来改变泵腔的轴向间隙；在叶轮上更换圆环，来改变平衡孔直径。本发明在不对离心泵进行重新设计的前提下，通过添加或减少零件，实现多方案试验，达到在最小试验成本基础上，得到泵腔轴向距离和平衡孔直径对离心泵外特性及轴向力影响的目的。

主权项

1.一种测量泵腔尺寸对离心泵外特性及轴向力影响的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、根据下面公式计算离心泵前泵腔(5)和后泵腔(6)的轴向距离取值范围：前泵腔(5)轴向最小尺寸L1＝l1+0.5L3+c1，后泵腔(6)轴向最小尺寸L2＝l2+0.5L3+c2，前泵腔(5)轴向最大尺寸L4＝[0.8，2]L3，L4>L1，后泵腔(6)轴向最大尺寸L5＝[0.8，2]L3，L5>L2，L3＝max{b3，B2}，其中，l1为叶轮(4)在前泵腔(5)的最大窜动量，l2为叶轮(4)在后泵腔(6)的最大窜动量，b3为蜗壳进口宽度，B2为叶轮出口总宽度，c1的取值范围是0～5mm，c2的取值范围是0～5mm，计算出前泵腔(5)轴向尺寸的取值范围为[L1，L4]，后泵腔(6)轴向尺寸的取值范围为[L2，L5]，并进行均匀取样，前泵腔(5)方案个数为N1，后泵腔(6)方案个数为N2；S2、确定离心泵叶轮后密封环(8)到泵盖(3)的距离L6的取值范围是[1，20]mm，且L6>l2，泵盖密封环(7)到叶轮(4)的距离L7的取值范围是[1，20]mm，且L7>l2；S3、设计离心泵平衡孔(9)的直径，根据下面公式计算离心泵平衡孔(9)的直径：其中，平衡孔(9)的总面积A＝c3·2πRmb1，系数c3的取值范围是[0，10]，Rm是后泵腔密封环半径，b1是后泵腔密封环径向间隙，z是叶片个数，对c3取值，设计N3个不同的平衡孔(9)直径；S4、根据步骤S1中确定的轴向尺寸和步骤S3中的平衡孔(9)直径，加工N1个前泵腔垫片(12)，在前泵腔垫片(12)上开测压孔(11)，测压孔(11)与泵体(1)上的测压孔(10)对应，加工N2个第一后泵腔垫片(16)和第二后泵腔垫片(17)，在第一后泵腔垫片(16)上开第一后泵腔垫片测压孔(14)，在第二后泵腔垫片(17)上开第二后泵腔垫片测压孔(15)，第一后泵腔垫片测压孔(14)和第二后泵腔垫片测压孔(15)与泵盖(3)上的测压孔(13)对应，加工N3个平衡孔(9)，然后通过安装圆环(18)来改变平衡孔(9)大小，对前泵腔垫片(12)、第一后泵腔垫片(16)和第二后泵腔垫片(17)、圆环(18)进行组合试验，总计N1·N2·N3个方案，最后测试泵的外特性和泵腔中的压力分布，并根据下列公式计算轴向力：前泵腔(5)压力p1分布函数：其中，p1为前泵腔(5)半径R处的压力，p1R2为前泵腔(5)半径R2处的平均压力，R1为叶轮(4)进口半径，R2为叶轮(4)外径，ρ为泵工作介质的密度，ω为叶轮角速度，将前泵腔(5)半径R处的测压孔(10)的压力代入式(1)，从而求得前泵腔(5)中的待定系数λ1、λ2、λ3，前泵盖(19)所受压力T1：后泵腔(6)中的压力p2分布函数：p2R2为后泵腔(6)半径R2处的平均压力，将后泵腔(6)半径R处，R2≥R≥Rm的测压孔(13)的压力代入式(3)，从而求得后泵腔(6)中压力p2的待定系数θ1、θ2、θ3，后泵腔(6)中的压力p2’分布函数：将后泵腔(6)半径R3处测压孔(13)的压力p3代入式(4)，从而求得后泵腔(6)中压力p2’的分布函数，后泵盖(20)所受压力T2：叶轮(4)所受轴向力T：T＝T2‑T1   (6)。