專(zhuān)利名稱：兩相流泵葉輪的設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種兩相流泵，尤其涉及兩相流泵葉輪的設(shè)計(jì)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的兩相流泵(含潛水兩相流泵)在抽取渣漿、泥漿等固液混合物時(shí)存在 效率偏低、軸封處易泄漏、軸承易損壞等缺點(diǎn)，影響泵運(yùn)行的安全可靠性。雖 然有的兩相流泵在設(shè)計(jì)上作了些改進(jìn)，但仍存在以下不足
1、 該泵多為中低比轉(zhuǎn)數(shù)離心泵，為簡(jiǎn)化葉輪的設(shè)計(jì)制造，葉輪葉片通常 采用圓柱型葉片，即葉片與葉輪前后兩側(cè)的蓋扳垂直，雖然制造相對(duì)簡(jiǎn)單，但 水力損失較扭曲葉片大。
2、 為了降低機(jī)械密封或填料密封前的壓力以減輕密封面的沙粒磨損，減 少泵的泄漏，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)副葉片、副葉輪等動(dòng)密封部件的幾何參數(shù)如葉片數(shù)量、 高度、直徑和葉片角作些改進(jìn)，經(jīng)驗(yàn)性的改進(jìn)難以達(dá)到其幾何參數(shù)設(shè)計(jì)的最優(yōu) 化。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述中存在的問(wèn)題與缺陷，本發(fā)明提供了一種兩相流泵(含潛水兩 相流泵)葉輪的設(shè)計(jì)方法。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明所涉及的兩相流泵葉輪的設(shè)計(jì)方法，其葉輪主要包括主葉輪與副葉 輪，所述主葉輪主要包括主葉片、副葉片、前蓋板與后蓋板，所述葉輪主要設(shè) 置在一葉輪軸上；所述主葉片是半扭曲式葉片；所述葉輪副葉片和所述副葉輪 組成一動(dòng)密封裝置。
所述主葉輪半扭曲式葉片在葉片進(jìn)口段與葉輪前后兩側(cè)蓋扳為傾斜狀態(tài)、
在葉片出口段與兩側(cè)蓋板為垂直狀態(tài)，并且該葉片的型線采用圓弧輪廓線；所 述葉片圓弧輪廓線分別為主葉片在前蓋板上與后蓋板上形成的圓弧輪廓線，并 且由前蓋板上的葉片輪廓線光滑過(guò)渡到后蓋板上的葉片輪廓線，形成扭曲葉片 的表面。所述葉輪副葉片和所述副葉輪組成一動(dòng)密封裝置。
所述由葉輪副葉片和所述副葉輪組成的動(dòng)密封裝置將葉輪出口至兩相流 泵中機(jī)械密封裝置前的進(jìn)口腔分為兩個(gè)壓力變化區(qū)主葉輪后蓋板副葉片區(qū)和
副葉輪區(qū)。所述副葉片外徑處的壓力與主葉輪出口處的壓力相同，且副葉片內(nèi)
徑處的壓力達(dá)到外徑處壓力的30%時(shí)，為合適的副葉片安放角與高度。所述選 擇合適的副葉片安放角與高度之前還包括確定副葉片的葉片數(shù)、副葉片與內(nèi) 泵蓋之間的間隙。所述副葉輪內(nèi)徑處的壓力為零時(shí)為合適的副葉輪外徑和葉片 的高度。所述選出合適的副葉輪外徑和葉片的高度之前還包括確定副葉輪的 葉片數(shù)、葉片角、副葉輪和后泵蓋之間的間隙。 本發(fā)明提供的技術(shù)方案的有益效果是
1、 葉片進(jìn)口處的過(guò)流面積在后蓋板處大于前蓋板處，由于泥漿進(jìn)入葉輪 后在運(yùn)動(dòng)慣性作用下其主流靠近后蓋扳，故該扭曲葉片形成的流道更附合泥漿 流動(dòng)特性。
2、 扭曲葉片的進(jìn)口安放角在前蓋板處小，在后蓋板處大，與葉片進(jìn)口處 的水流角的變化規(guī)律一致，使水流沖角變化均勻。
因此本發(fā)明的半扭曲葉片可使水力損失和摩擦損失比圓柱葉片小，并能降 低泵的振動(dòng)和噪音，不僅提高了泵的效率，延長(zhǎng)了葉輪的使用壽命，而且使泵 的運(yùn)行也更加平穩(wěn)。


圖1是本發(fā)明的葉輪軸面示意圖2是本發(fā)明提供的葉輪主葉片設(shè)計(jì)方法的型線示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述
如圖1所示，展示了本發(fā)明的葉輪軸面結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要包括葉輪主葉
片l、葉輪副葉片2、葉輪前蓋板3、葉輪后蓋板4、葉輪進(jìn)口邊5與葉輪出口邊6， 所述葉輪主葉片l自葉片進(jìn)口邊5與葉輪前蓋板3及葉輪后蓋板4傾斜，并且該傾 斜狀一直過(guò)渡到與前后蓋板垂直，形成出口段與兩側(cè)蓋板垂直的半扭曲葉片。 葉輪主葉片l的型線采用圓弧形，通常為2-3段圓弧。之前還包括先確定葉片 在葉輪前蓋板3與在葉輪后蓋板4上的輪廓線，由葉輪前蓋板3上的葉片輪廓線 至葉輪后蓋板4上的葉片輪廓線光滑過(guò)渡形成扭曲葉片的表面，即扭曲葉片的 工作面由葉輪前蓋板3處工作面的雙圓弧向葉輪后蓋板4處工作面的雙圓弧光 滑過(guò)渡，其扭曲葉片的背面由葉輪前蓋板3處背面的雙圓弧向葉輪后蓋板4處背 面的雙圓弧光滑過(guò)渡。
所述葉輪副葉片2和副葉輪組成動(dòng)密封裝置，且該動(dòng)密封裝置的設(shè)計(jì)將葉 輪出口邊6至兩相流泵的機(jī)械密封裝置前進(jìn)口腔分成兩個(gè)壓力變化區(qū)葉輪后 蓋板副葉片區(qū)和副葉輪區(qū)。葉輪副葉片2外徑處壓力與葉輪出口邊處壓力相同， 首先確定副葉片數(shù)、副葉片與兩相流泵中內(nèi)泵蓋之間的間隙，并改變副葉片安 放角和葉片的高度，根據(jù)葉輪副葉片內(nèi)部流動(dòng)反復(fù)迭代計(jì)算使葉輪副葉片2內(nèi) 徑處的壓力為外徑處壓力的30%，選出合適的副葉片安放角和高度。根據(jù)葉輪 副葉片2內(nèi)部的流動(dòng)計(jì)算得到其內(nèi)徑處的壓力為副葉輪外徑處的壓力；然后確 定副葉輪的葉片數(shù)、葉片角、副葉輪與兩相流泵中后泵蓋之間的間隙，并調(diào)整 副葉輪外徑和葉片的高度，根據(jù)副葉輪內(nèi)部流動(dòng)反復(fù)迭代計(jì)算使副葉輪內(nèi)徑處 即機(jī)械密封裝置前進(jìn)口腔的壓力為零，選出合適的副葉輪外徑與葉片高度。
如圖2所示，展示了本發(fā)明的葉輪主葉片設(shè)計(jì)方法的型線結(jié)構(gòu)，以點(diǎn)O為圓 心得出后蓋板處葉片進(jìn)口分布的圓形輪廓線21、前蓋板處葉片進(jìn)口分布的圓形
輪廓線22、葉片中間分布的圓形輪廓線23與葉片外圍的圓形輪廓線24，通過(guò)點(diǎn) 0作射線交后蓋板處葉片進(jìn)口分布的圓形輪廓線21—點(diǎn)D，交前蓋板處葉片進(jìn) 口分布的圓形輪廓線22—點(diǎn)A，得出線段AD，即線段AD為葉片進(jìn)口邊5，且該 葉片進(jìn)口邊5的兩個(gè)端點(diǎn)即A點(diǎn)與D點(diǎn)分別在前蓋板處葉片進(jìn)口分布的圓形輪 廓線22與后蓋板處葉片進(jìn)口分布的圓形輪廓線21上。所述葉輪前蓋板上的葉片 輪廓線，是通過(guò)葉片進(jìn)口安放角ei、葉片出口安放角P2、前蓋板處葉片進(jìn)口 分布的圓形輪廓線22和葉片外圍的圓形輪廓線24的直徑根據(jù)雙圓弧葉片得到 葉片工作面7與葉輪前蓋板的交線ABC，即分別交前蓋板處葉片進(jìn)口分布的圓 形輪廓線22、葉片中間分布的圓形輪廓線23與葉片外圍的圓形輪廓線24上A點(diǎn)、 B點(diǎn)和C點(diǎn)。由葉片出口邊的厚度S2和葉片中間厚度S3確定G點(diǎn)和E點(diǎn)，且通過(guò) A點(diǎn)、E點(diǎn)與G點(diǎn)三點(diǎn)的圓形輪廓線交葉片中間分布的圓形輪廓線23—點(diǎn)F，交 葉片外圍的圓形輪廓線24—點(diǎn)H，則圓弧輪廓線AEGH為葉片背面8與前蓋板的 交線。圓弧CH為葉片出口邊6。則由圓弧ABC、圓弧AEGH和葉片出口邊6構(gòu)成 葉輪前蓋板上的葉片輪廓線ABCHEA，即構(gòu)成葉片與前蓋板的接觸面9。
通過(guò)點(diǎn)D的圓弧輪廓線DB與圓弧BC相切于B點(diǎn)，圓弧DB與圓弧BC構(gòu)成的 雙圓弧即為葉片工作面7與葉輪后蓋板4的交線。通過(guò)點(diǎn)D的圓弧輪廓線DF與圓 弧AEGH相切于點(diǎn)F，圓弧DF與圓弧FH構(gòu)成的雙圓弧即為葉片背面8與葉輪后蓋 板4的交線。通過(guò)雙圓弧DBC、雙圓弧DFH和葉片出口邊6構(gòu)成葉輪后蓋板4上 的葉片輪廓線為DBCHFD。
綜上所述，通過(guò)葉輪前蓋板上的葉片輪廓線ABCHEA至葉輪后蓋板4上的 葉片輪廓線DBCHFD光滑過(guò)渡形成該扭曲葉片的表面。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局 限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易 想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù) 范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種兩相流泵葉輪的設(shè)計(jì)方法，所述兩相流泵包含渣漿泵、泥漿泵、潛水渣漿泵、潛水泥漿泵及潛水兩相流泵，所述葉輪主要包括主葉輪與副葉輪，所述主葉輪主要包括主葉片、副葉片、前蓋板與后蓋板，其特征在于，所述葉輪主要設(shè)置在一葉輪軸上；所述主葉片是半扭曲式葉片；所述葉輪副葉片和所述副葉輪組成一動(dòng)密封裝置。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的葉輪的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述葉輪主葉片 在葉片進(jìn)口段與葉輪前后兩側(cè)蓋扳為傾斜狀態(tài)、在葉片出口段與兩側(cè)蓋板為垂 直狀態(tài)，并且該葉片的型線采用圓弧輪廓線。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的葉輪的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述葉片圓弧輪 廓線分別為主葉片在前蓋板上與后蓋板上形成的圓弧輪廓線，并且由前蓋板上 的葉片輪廓線光滑過(guò)渡到后蓋板上的葉片輪廓線，形成扭曲葉片的表面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的葉輪的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述扭曲葉片的 工作面是由前蓋板處工作面的雙圓弧向后蓋板處工作面的雙圓弧光滑過(guò)渡形 成的，所述扭曲葉片的背面是由前蓋板處背面的圓弧向后蓋板處背面的雙圓弧 光滑過(guò)渡形成的。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的葉輪的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述葉輪副葉片 和所述副葉輪組成的動(dòng)密封裝置將葉輪出口至兩相流泵中機(jī)械密封裝置前的 進(jìn)口腔分為兩個(gè)壓力變化區(qū)主葉輪后蓋板副葉片區(qū)和副葉輪區(qū)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的葉輪的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述副葉片外徑 處的壓力與主葉輪出口處的壓力相同，且副葉片內(nèi)徑處的壓力達(dá)到外徑處壓力 的30%時(shí)，為合適的副葉片安放角與高度。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的葉輪的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述選擇合適的 副葉片安放角與高度之前還包括確定副葉片的片數(shù)、副葉片與內(nèi)泵蓋之間的 間隙。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的葉輪的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述副葉輪內(nèi)徑處的壓力為零時(shí)為合適的副葉輪外徑和葉片的高度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的葉輪的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述選出合適的副葉輪外徑和葉片的高度之前還包括確定副葉輪的葉片數(shù)、葉片角、副葉輪 和后泵蓋之間的間隙。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種兩相流泵葉輪的設(shè)計(jì)方法，所述兩相流泵包含渣漿泵、泥漿泵、潛水渣漿泵、潛水泥漿泵及潛水兩相流泵，該葉輪主要包括主葉輪與副葉輪，所述主葉輪主要包括主葉片、副葉片、前蓋板與后蓋板，所述葉輪主要設(shè)置在一葉輪軸上；所述主葉片通過(guò)葉片進(jìn)口段與所述前后蓋板傾斜、出口段與所述前后蓋板垂直形成半扭曲式葉片，通過(guò)葉輪前蓋板上的葉片輪廓線至葉輪后蓋板上的葉片輪廓線光滑過(guò)渡形成半扭曲葉片的表面。所述葉輪副葉片和所述副葉輪組成一動(dòng)密封裝置。通過(guò)本發(fā)明的半扭曲葉片可使水力損失和摩擦損失比圓柱葉片小，并能降低泵的振動(dòng)和噪音，不僅提高了泵的效率、延長(zhǎng)了葉輪的使用壽命，而且使泵的運(yùn)行更加平穩(wěn)。
文檔編號(hào)F04D7/04GK101368574SQ200810224250
公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者許洪元 申請(qǐng)人:許洪元