[发明专利]一种双出口扩散段泵体的水力设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及泵体的水力设计，主要是一种降低叶轮所受不平衡径向力，降低工作噪音的双出口扩散段泵体的水力设计方法。

背景技术

泵体是泵转换能量的主要过流部件，通常所说的泵体是螺旋线泵体，螺旋线泵体具有以下作用：1.收集从叶轮或导叶中流出的液体，并输送到排出口，2.保证叶轮出口处流体对称，从而使叶轮内具有相对稳定的流动，以减少叶轮内的流动损失，3.降低液流速度，使速度能转换为压能，4.消除液体从叶轮流出的旋转运动，避免由此造成的水力损失。然而传统泵体为单出口扩散段泵体，虽然绝大多数场景均能使泵安全稳定运行，但是在一些高压能，高转速，超大流量的泵中叶轮轴径向力极度不平衡，且噪音极大。为了解决以上问题，本发明提供一种双出口扩散段泵体的水力设计方法，其中双出口扩散段呈轴对称布置，保证了叶轮的流体流动是轴对称的，从而轴所承受的不平衡径向力大大降低，泵体内流体不稳定流动产生的噪声也大大降低，使泵可以满足在一些高转速、高压能和超大流量的特殊工作环境的安全性和可靠性需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种双出口扩散段泵体的水力设计方法。该泵体采用轴对称的结构形式，通过双出口扩散段结构形式的对称性，保证了叶轮的流体流动是轴对称的，可有效的平衡叶轮工作时的径向力不平衡问题，泵体内流体不稳定流动产生的噪声也大大降低，且大大改善了泵安全性和可靠性，又其保证在泵体流道的能量损失，满足用户的需求。

实现上述目的所采用的设计方法是:

泵体结构采用双出口扩散段的形式，建立泵出口流量最优，泵体扩散段流道内能量损失最小的逆推法，对泵体的结构参数进行水力设计，泵体的进口直径D₃，泵体进口宽度b₃，泵体隔舌安放角φ₀由以下关系式确定：

D₃＝(1.03～1.10)·D₂

b₃＝(1.8～2.2)·b₂

φ₀＝12°～25°

式中：

D₂—泵叶轮出口直径，mm；

D₃—泵体的进口直径，mm；

Q—泵的设计流量，m³/h；

n—转速，r/min；

n_s—比转速；

b₂—泵叶轮出口宽度，mm；

b₃—泵体进口宽度，mm；

φ₀—泵体隔舌安放角，度；

泵出口扩散段和泵体流道内壁螺旋线呈轴对称分布，泵体的截面形状采用矩形结构，则泵体的螺旋线L和泵第4断面结构参数由以下关系式确定：

D_k＝(1.01～1.03)·D₃

R_d1＝(0.85～0.95)·h

R_d2＝(0.7～0.85)·h

R_d3＝(0.55～0.75)·h

R_d4＝(0.4～0.6)·h

式中：

D_k—泵体螺旋线基圆直径，mm；

D₃—泵体的进口直径，mm；

h—泵体第4断面泵体截面高度，mm；

R_C—泵体螺旋线L半径，mm；

—泵体螺旋线L的螺旋角变量，mm；

R_d1—泵体第1断面圆角半径，mm；

R_d2—泵体第2断面圆角半径，mm；

R_d3—泵体第3断面圆角半径，mm；

R_d4—泵体第4断面圆角半径，mm；

泵体的泵出口直径及泵扩散段扩散角由以下公式确定：

φ_k＝35°～43°

H_k＝(0.62～0.72)·D₃

式中：

φ_k—扩散段安置角，度；

H_k—扩散段高度，mm；