申请日2016.08.30
公开(公告)日2016.12.07
IPC分类号F04D29/24; F04D29/22
摘要
本发明公开了一种适用于污水处理的高效无过载潜水排污泵叶轮，包括有2~4片叶片，叶片进口边前伸，且为曲线形状，叶片出口安放角β2在12°~25°，叶片进口边向前盖板延伸，且进口形状为曲线，该叶轮为闭式结构的叶片式离心叶轮，叶轮出口面积与喉部面积的面积比为1.5~2.0。采用该方法设计的叶轮，可获得较为平坦的轴功率曲线，使泵在工程应用中最小流量点到极限流量点的范围内无过载，同时也保证了潜水排污泵的高通过能力和高效率。
摘要附图
权利要求书
1.一种适用于污水处理的高效无过载潜水排污泵叶轮，其特征在于，包括有2~4片叶片，叶片进口边前伸，且为曲线形状，叶片出口安放角β2在12°~25°，叶片进口边向前盖板延伸，且进口形状为曲线，该叶轮为闭式结构的叶片式离心叶轮，叶轮出口面积与喉部面积的面积比为1.5~2.0。
2.根据权利要求1所述适用于污水处理的高效无过载潜水排污泵叶轮，其特征在于，所述叶轮外径D2、出口宽度b2的取值大于普通离心泵取值。
3.根据权利要求1所述适用于污水处理的高效无过载潜水排污泵叶轮，其特征在于，所述的叶片包角φ角度值加大。
说明书
一种适用于污水处理的高效无过载潜水排污泵叶轮
技术领域
本发明涉及离心泵的水力模型领域，具体涉及一种适用于污水处理的高效无过载潜水排污泵叶轮。
背景技术
潜水排污泵是一种具有特殊性能的离心泵，它是一种泵与电机合二为一输送液体的特殊机械，机电一体潜入水中工作。目前，潜水排污泵一般采用通道式的叶轮形式，由于该泵运行场合的特殊性，泵的运行工况千差万别，且泵的浮动液位不断变化，使其装置扬程出现较大变化，导致泵实际工况点向较大流量范围内移动，而潜水排污泵在大流量区运行易产生过载现象。因泵过载而烧坏电机的现象时有发生，且在返修的潜水排污泵中，有70%是过载引起的，所以，设计、制造高效无过载潜水排污泵，对于提高泵的可靠性、耐久性等有很大的现实意义，生产高效无过载泵不仅是市场和用户的迫切需要，也符合国家节能减排的要求。
无过载潜水排污泵是指能在关死扬程到零扬程的全扬程范围内任何工况点运行，均不发生过载或因过载而烧坏原动机的潜水泵，它的轴功率曲线比较平坦，且轴功率在全扬程范围内都小于原动机的配套功率。但在设计过程中如能较好地控制相关尺寸，可在保证泵高效率的前提下，较容易实现平坦的轴功率曲线，达到工程实际运行中的无过载，这种兼顾效率、轴功率与高通过能力的潜水排污泵更具有现实意义。
潜水排污泵叶轮的抗堵塞性能与效率的高低，以及抗磨蚀性能决定了该泵性能的好坏。由于潜水排污泵输送的介质为含有易缠绕或聚束纤维物的污水，污水处理与排放工况复杂，故该种泵流道易于堵塞，泵一旦被堵塞会使泵不能正常工作，甚至可能烧毁电机，因此，潜水排污泵设计时必须考虑抗堵性和无过载性能。而现有的国内离心泵无过载研究较多，针对潜水排污泵叶轮特性的无过载设计较少，大多只针对个别参数的叶轮，没有进行过系列化的开发研制，本发明根据现有无过载潜水排污泵理论及设计方法，综合各种几何参数对泵性能的影响，对不同几何参数进行优化组合，实现高效率、无过载和高通过能力的目标。由于本设计结合了CFD计算，对不同参数组合进行模拟计算，选择最优方案，避免了反复制作模具这一复杂过程，使新产品研制周期和成本明显下降，设计准确度也大大提高。
普通离心泵的全扬程设计方法，无法完全应用于潜水排污泵的叶轮设计中，因此，必须考虑潜水排污泵所具有的特性，在现有无过载潜水排污泵叶轮的经验设计基础上，对现有离心泵设计方法进行修正。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于污水处理的高效无过载潜水排污泵叶轮，该叶轮同时具备了无过载特性、高效率和高通过能力等优良性能。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种适用于污水处理的高效无过载潜水排污泵叶轮，包括有2~4片叶片，叶片进口边前伸，且为曲线形状，叶片出口安放角β2在12°~25°，叶片进口边向前盖板延伸，且进口形状为曲线，该叶轮为闭式结构的叶片式离心叶轮，叶轮出口面积与喉部面积的面积比为1.5~2.0。
所述叶轮外径D2、出口宽度b2的取值大于普通离心泵取值。
所述的叶片包角φ角度值加大。
本发明的结构设计原理为：
1、叶轮是影响整泵效率的关键部件，采用闭式结构的叶片式离心叶轮，该结构叶轮效率相对较高，并且能够保证在较长时间内运行工况稳定，产生轴向力小。为了兼顾潜水排污泵叶轮良好的通过能力，采用宽出口少叶片的闭式叶轮，故其叶轮外径D2和出口宽度b2的取值要大于普通离心泵。
2、在排污泵叶轮设计时，因其易堵塞，叶轮采用少叶片方案，根据叶轮外径不同取2~4片，叶片数减少导致叶片表面载荷增加，为了减少分层效应和控制流道扩散，必须适当加大叶片包角φ，这样也可减少固体颗粒对叶片出口的撞击，减少磨损，加宽高效区。
3、叶轮出口安放角β2对泵的性能影响较大，为获得无过载性能，选择较小的出口安放角，其可有效控制叶片间流道的弯曲，减小相邻叶片间流道的扩散角，减小水力损失。本设计中叶片出口安放角β2在12°~25°之间选取，具体设计应根据不同设计参数灵活选取。
4、为使最大轴功率点尽可能向设计流量靠近，通过控制叶片出口厚度来控制叶轮出口面积与排挤，在流量满足运行工况的前提下，选择相对较小的喉部面积，保证叶轮出口面积与喉部面积的面积比在1.5~2.0之间。
5、较小的流量变化产生较大扬程变化对污水处理是有利的，扬程曲线的陡降易实现泵的无过载，且增加曲线斜度有利于消除曲线驼峰。为改变上述参数外，还对叶片进口边向前盖板延伸，且进口形状修为曲线，并针对一些设计参数采取提高转速n与倾斜轴面投影图来增加泵扬程曲线斜率的方法。
本发明的有益效果是：采用该方法设计的叶轮，可获得较为平坦的轴功率曲线，使泵在工程应用中最小流量点到极限流量点的范围内无过载，同时也保证了潜水排污泵的高通过能力和高效率。
本发明多个型号经试验测试与用户试用，产品使用效果良好，潜水排污泵的试用范围和可靠性均得到有效提高。
