高效节能矿浆泵叶轮的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种叶轮结构，尤其涉及一种应用于矿浆泵的叶轮结构。
【背景技术】
[0002]矿浆泵叶轮是矿浆泵的核心部件，矿浆泵主要用于输送:清水；杂质水，矿浆，纸浆。现有中国矿浆泵国标的水平是:叶轮采用二维设计理论，矿浆泵叶轮叶片全部为8片，如直径# 540叶轮，国标为8片叶轮叶片，流道尺寸# 68，叶片与叶片间的圆柱面流动阻力没有计算，国内矿浆泵最高工作效率为70%。矿浆泵的叶轮材质，全部采用的，铸铁件，铸钢件。造成我国国标矿浆泵使用范围只能输送无杂质的清洁水，工作效率低，耗电高，噪音振动大，使用寿命短等特点。
【发明内容】
[0003]本发明提供一种高效节能矿浆泵叶轮，其目的是解决现有技术存在的缺点，使矿浆泵的使用范围扩大，耗电降低，节能，效率提高，使用寿命提高。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]高效节能矿浆泵叶轮，其特征在于:叶轮轮盘上圆周均布有6片叶轮叶片，叶轮流道口宽度为:(540/叶轮直径)X 74mm。
[0006]叶轮叶片材质为2crl3NiMo。
[0007]本发明的有益之处在于:
[0008]本发明将传统的矿浆泵叶轮的叶片由8片改为6片，改变叶轮流道口宽度，从而提高了叶轮效率，达到耗电降低及节能的作用，采用了新材质叶片，使矿浆泵的使用范围扩大，使用寿命提闻。
【附图说明】
[0009]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0010]图1是叶轮局部视图；
[0011]图2是叶轮的一个流道分析图；
[0012]图3是射流_尾迹现象不意图；
[0013]图4是现有叶轮和本发明叶轮的子午流道对比图；
[0014]图5是现有叶轮和本发明叶轮在垂直于轴线Z的平面上的投影图；
[0015]图6是本发明叶轮外观图；
[0016]图7是本发明叶轮的侧视图。
【具体实施方式】
[0017]本发明是一种高效节能矿浆泵叶轮，如图5、图6所示，其结构是叶轮轮盘2上圆周均布有6片叶轮叶片1，叶轮流道口宽度D为:(540/叶轮直径)X74mm。叶轮叶片I的材质为 2crl3NiMo。
[0018]本发明的原理:
[0019]1、高效节能矿浆泵叶轮的定义:
[0020]高效节能矿浆泵叶轮是指在实际流动中，所有流动参数都是空间坐标系上三个方向变量的函数(X，y，Z坐标)。由于水的实际流动不是规则的，因此目前国标叶轮(x，y坐标)不能真实反映水的实际流动轨迹。而高效节能矿浆泵叶轮则能真实反映。
[0021]2、高效节能矿楽；泵叶轮的节能:
[0022]理论上，目前运行的矿浆泵主要是采用二唯设计理论的流动技术，其矿浆泵的基本方程式是:HT=l/g(U2C2-UlCl)，其中HT为扬程，U为圆周速度；C为绝对速度。该公式是揭示水流在叶片根部到叶片顶部的S流面的流动，而叶片与叶片间的圆柱面流动阻力没有计算；高效节能矿浆泵叶轮采用的三维设计理论，将这部分圆柱面的流动发展到了沿S流面的流动，将被现有二维(sl，s2)流动技术忽略的各类因素考虑进去，从而在叶轮设计中减少了泵体内部的冲撞损失和摩擦损失等各种损失，提高了叶轮机械效率。因此从理论上讲，效率提高大约5%左右。总体矿浆泵效率达到80%-90%。
[0023]3、高效矿浆泵叶轮的应用:
[0024]目前，节能降耗已成为全国各行各业，特别是高耗能企业的重要任务。我国已把节能降耗提到了国民经济发展非常重要的位置。矿浆泵是离心泵，离心泵是把原动机的机械能通过离心泵叶轮产生的离心力使液体产生动能，从而达到输送液体的目的，它广泛应用于国民经济的各个领域。因此，通过优化离心泵的性能做好离心泵的节能工作，是节能降耗中至关重要的一环。
[0025]4、高效矿浆泵叶轮理论技术概述:
[0026]矿浆泵是一种离心泵。我国离心泵多年来一直采用传统理论设计离心泵叶轮，它的设计理念是假定进出口流通截面及流道内部任何流通截面的水流分布是均匀的，而流速仅为一个自变量的函数。据此而设计出叶片的几何形状，制作出多种模型进行试验，择优选用。由于离心泵在不同工况下其流量、压力变化范围很大，而这种叶轮的模型只能是有限的数种，因而无法保证优选模型与实际工况一致。这就导致离心泵叶轮偏离设计最佳效率点，进而影响泵的实用效率。中科院研究员刘殿魁教授于1986年提出了叶轮机械内“射流-尾迹的”的解法。应用这一计算方法对叶轮流道进行设计，有效地解决了尾迹区的影响，提高了叶轮的水力效力，同时增大了有效流通面积，提高了离心泵的工作效率。离心泵的水力效率受水泵叶轮的进口轮径、出口轮径、轮毂比、子午流道的曲率变化、叶型中心线的形状、叶片厚度分布、安装角、进口角、出口角及泵的工作流量、压力变化等多种因素的影响。而根据“射流-尾迹三元流动”理论结合离心泵的实际流量、扬程等参数设计制作的高效叶轮，在不变动泵体安装结构的情况下，换装于原泵体内。以投资最少，见效最快的技改方式，达到节能降耗的目的。根据这些理论，发明人经过多年的研究和无数次的实验，得出此最佳合理的生产工艺，并实现了成熟的产品。
[0027]5、高效叶轮设计:
[0028]高效叶轮技术通过使用先进的泵设计软件，结合生产现场实际的运行工况，重新进行泵内水力部件(主要是叶轮)的优化设计。具体步骤是:先对在用离心泵的流量、压力、电机耗功等进行测试，并提出常年运行的工艺参数要求，作为泵的设计参数；再使用泵设计软件设计出新叶轮，保证可以和原型互换，在不动管路电路、泵体等条件下实现节能或扩大生产能力的目标。
[0029]6、传统叶轮的基本概念:
[0030]图1是叶轮的局部视图，图2是把叶轮内两个相邻叶片和前、后盖板形成的流道abcdefgh作为一个计算分析研究的单元。aehd、bfgc是两个相邻的叶片，dcnghid是叶轮前盖板，bkfeja是叶轮后盖板。传统的一元流理论就是把叶轮内的曲形流道abcdefgh,视为一个截面变化的弯曲流管，认为沿流线的流速大小仅随截面大小而变化，但假定在每个横断面上如abed、ijkn、efgh等，流速是相同的。这样在流体力学计算中，流动速度(W)就只是流线长度坐标(S)的一元函数。这种简化使泵内部流体力学的计算可以用手工算法得以实现。国内采用的双吸水平中开泵，就是采用这种理论设计的。
[0031]然而由于叶轮流道abcdefgh的三元曲线形状又是高速旋转的，流速(或压力)不但沿流线变化，而且沿横截面abed，ijkn、efgh等等，任何一点都是不相同的，即流速是三元空间圆柱坐标0?、Φ、Ζ的函数)。特别是叶片数也是有限的，流速和压力沿旋转周向(Φ坐标)的变化，正是水泵向流体输入功的最终体现。忽略这一点就无法计算水泵内部的压力变化，这也就是为什么一元流动理论只能计算叶轮进口、出口参数，而不能准确分析叶轮内部流动参数的原因。水泵的效率显然与其内部流动状况的好坏是密不可分的，一元流理论固然简单，但不能完全反映泵内的真实流动，这就在设计上阻碍了泵效率的提闻。
[0032]7、关于射流-尾迹三元流动:
[0033]最早在航空用离心压气机中，用激光测速技术观察到射流-尾迹现象，如图3所示，弧状弯曲线dh和eg分别代表两个相邻的叶片，dc为叶片进口边，hg为叶片出口边，wl为叶片进口流速，w2为叶片出口流速，都是不均匀的。t是流动分离点，htv即是尾迹区，是一些低能量流体组成，类似一个旋涡。cdtvg则是射流区可视为无黏性的位流区，可按通常的三元流计算。
[0034]8、现有技术和本发明叶轮的对比:
[0035]如图4所示，是叶轮的子午流道形状，对应于图1中的叶片位置，依次为进口、出口、叶轮前盖板内壁型线、叶轮后盖板壁面型线。实线为本发明的6叶片叶轮，虚线