一种半开式三叶片无堵塞叶轮水力设计方法与流程

本发明涉及流体机械领域，特别涉及一种半开式三叶片无堵塞叶轮水力设计方法。

背景技术：

污水泵属于杂质泵的一种，主要用于输送城市污水或含有纤维、纸屑等固体颗粒的流体介质。由于被输送的介质中含有易缠绕易沉积或聚束的纤维物。故该种泵流道易堵塞，泵一旦被堵塞会使泵不能正常工作，电机过载发热甚至烧毁电机，从而造成排污不畅。给城市生活和环保带来严重的影响。因此，抗堵性和可靠性是污水泵优劣的重要因素。

污水泵和其它泵一样，叶轮、压水室是污水泵的两大核心部件。其性能的优劣，也就代表泵性能的优劣，污水泵的抗堵塞性能，效率的高低，以及汽蚀性能，抗磨蚀性能主要是由叶轮和压水室两大部件来保证。

叶轮的结构分为四大类：叶片式、旋流式、流道式和螺旋离心式四种。

其中，半开式叶轮制造方便，当叶轮内造成堵塞时，可以很容易的清理及维修，但在长期运行中，在颗粒的磨蚀下会使叶片与压水室内侧壁的间隙加大，从而使效率降低。并且间隙的加大会破坏叶片上的压差分布。不仅产生大量的旋涡损失，而且会使泵的轴向力加大，同时，由于间隙加大，流道中液体的流态的稳定性受到破坏，使泵产生振动。现有技术中，该种型式叶轮不易于输送含大颗粒和长纤维的介质，从性能上讲，该型式叶轮效率低，最高效率约相当于普通闭式叶轮的92％左右，扬程曲线比较平坦。

目前，对于现有技术中的半开式污水泵叶轮，在水力设计方面仍有诸多可以改进的地方。由于工作环境的特殊性，污水中往往含有大量的泥沙、纸屑和丝巾碎片等污物颗粒介质，这些污水污物介质会以固液两相混合物形式流入排污泵，造成泵内流道磨损，性能受到影响，效率降低，杂音振动增大，造成运行不稳定，进而影响设备的使用寿命，威胁人们生活生产质量和现代化环保进程。

技术实现要素：

为解决现有技术方案的上述问题，本发明提供了一种全新的半开式三叶片无堵塞叶轮水力设计方法，一方面完善了现有设计方案，另一方面更加充分的考虑了生活及化工污水泵工作环境，针对其工作的特殊性和实践中容易出现的问题对设计公式做了大量优化。本发明能够确保半开式叶轮的抗磨损性及高效、稳定地工作，增强其对恶劣工作环境的适应能力。

具体实施方案如下：

一种半开式三叶片无堵塞叶轮水力设计方法，其特征在于：叶轮为三叶片半开式叶轮形式，所述叶轮表面采用超音速火焰喷涂技术喷涂有纳米wc-8co超硬复合涂层，并且提供了叶轮主要几何参数的设计方法，包括叶轮外径d2，叶轮出口宽度b2，叶片出口安放角β2，叶片包角

(1)叶轮外径d2：

由于污水中含有纤维物质、淤泥沙粒和易沉积结团物质，在泵工作运转时会消耗偏大的功率，另外考虑到叶轮表面超硬复合涂层的处理，叶轮外径的取值如下：

式中：

d2—叶轮外径，mm；

ns—比转速；

q—流量，m³/h；

n—转速，r/min；

(2)叶轮出口宽度b2：

充分考虑到污水泵工作的特殊性及流体介质中会含有较多泥沙淤泥、纸屑和丝巾碎片等颗粒介质，叶轮的流道则要宽泛通畅以使污水污物能有效通过。

式中：

b2—叶轮出口宽度，mm；

ns—比转速；

q—流量，m³/h；

n—转速，r/min；

(3)叶片出口安放角β2：

由于叶轮叶片出口宽度取的较宽，而为保证泵性能曲线不出现驼峰，需取较小的叶片出口安放角。

式中：

β2—叶片出口安放角，°；

ns—比转速；

(4)叶片包角

其中，其中比转速大者取小值，比转速小者取大值；

式中：

—叶片包角，°；

本发明的有益效果：

由于所述叶轮表面采用超音速火焰喷涂技术喷涂有纳米wc-8co超硬复合涂层，叶轮的抗磨蚀性强，即使叶轮受带固体颗粒固液两相流长时间的冲刷和磨蚀，叶片与前护板及叶片与压水室内侧壁的间隙也会保持在较小间隙内，可有效保持效率的高效范围；叶轮为三叶片半开式叶轮形式，叶轮出口宽度、外径等几何参数的设置均充分考虑了其对恶劣工作环境的适应性，作了优化和调整，一定程度上克服了半开式叶轮不易于输送含大颗粒和长纤维的介质的弱点，能够确保半开式叶轮的抗磨损性及高效、稳定地工作，大大增强叶轮的可靠性，并且可减少设计成本和缩短设计周期。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明：

图1是本发明一实施例一种半开式三叶片无堵塞叶轮轴面投影图；

图2是本发明一实施例一种半开式三叶片无堵塞叶轮平面图；

图中；1.叶轮外径d2；2.叶轮出口宽度b2；3.叶片出口安放角β2；4.叶片包角

具体实施方式

图1和图2分别为本发明半开式三叶片无堵塞叶轮一实施例的轴面投影图与平面图。

一种半开式三叶片无堵塞叶轮水力设计方法，其特征在于：叶轮为三叶片半开式叶轮形式，所述叶轮表面采用超音速火焰喷涂技术喷涂有纳米wc-8co超硬复合涂层，并且提供了叶轮主要几何参数的设计方法，包括叶轮外径d2，叶轮出口宽度b2，叶片出口安放角β2，叶片包角

(5)叶轮外径d2：

由于污水中含有纤维物质、淤泥沙粒和易沉积结团物质，在泵工作运转时会消耗偏大的功率，另外考虑到叶轮表面超硬复合涂层的处理，叶轮外径的取值如下：

式中：

d2—叶轮外径，mm；

ns—比转速；

q—流量，m³/h；

n—转速，r/min；

(6)叶轮出口宽度b2：

充分考虑到污水泵工作的特殊性及流体介质中会含有较多泥沙淤泥、纸屑和丝巾碎片等颗粒介质，叶轮的流道则要宽泛通畅以使污水污物能有效通过。

式中：

b2—叶轮出口宽度，mm；

ns—比转速；

q—流量，m³/h；

n—转速，r/min；

(7)叶片出口安放角β2：

由于叶轮叶片出口宽度取的较宽，而为保证泵性能曲线不出现驼峰，需取较小的叶片出口安放角。

式中：

β2—叶片出口安放角，°；

ns—比转速；

(8)叶片包角

其中，其中比转速大者取小值，比转速小者取大值；

式中：

—叶片包角，°；

本发明的保护范围不限于上述实施例，也包含本发明构思范围内的其它实施例和变形例。