螺旋离心泵与普通离心泵的本质区别是叶轮的结构不同。 到目前为止对螺旋离心泵的 设计, 无论从理论方面还是从经验方面都还远未达到象设计普通离心泵那样的水平。这无 疑制约了螺旋离心泵的应用和发展。 作者觉得, 与普通离心泵一样, 螺旋离心泵设计的关键 主要在叶轮, 而叶轮设计的关键则是要找出叶轮结构参数与螺旋离心泵性能参数之间的定 量关系, 这种定量关系的建立需要从理论和实践方面入手。本文首先以两种不同的方法对螺 旋离心泵叶轮的结构参数进行定义, 并在此基础上提出这些结构参数的确定方法和有关试 验结果。

  收稿日期: 1997- 05- 14 ①陈红勋, 副研究员, 镇江市江苏理工大学流体机械工程技术中心, 212013

  螺旋离心泵的结构如图 1 所示, 其叶轮的叶片沿轴向向泵吸入口方向延伸, 延伸到与泵 体相连的吸入管中, 形成螺旋型流道。泵体由吸入管和涡壳两 部分所组成, 吸入管部分的叶片通过螺旋推进作用产生推力, 涡 壳部分的叶片象普通离心泵叶轮一样产生离心作用。

  螺旋离心泵于 60 年代初由瑞士工程师M a rtin stah le 在秘鲁研制成功, 解决了将鱼从 船上输送到工厂且不损伤鱼体的难题。 60 年代后期开始, 螺旋离心泵的应用领域得到了扩 大, 不仅用来输送含有鱼、水果、蔬菜等易破损的介质, 而且在输送固液两相流体、高粘度液 体等方面得到了应用。

  10) 轮心锥体长度: 轮心锥体顶点到叶轮底面的轴向距离; 11) 轮心锥体半径: 轮心锥体的底面半径。 上述定义的叶轮参数之间有下列关系:

  为便于用经验公式设计螺旋离心泵, 定义叶轮的几 个主要结构参数 (见图 4)。

  参考文献 1 关醒凡. 现代泵技术手册. 北京: 宇航出版社, 1995: 179～ 242 2郭乃龙. 螺旋离心泵性能与内部三维不可压湍流流动及应用混沌: [ 学位论文]. 江苏理工大学, 1996

  提要以两种不同的方法对螺旋离心泵叶轮的结构参数进行了定义, 在此基础上提 出这些结构参数的确定方法, 并提供了有关试验结果。 关键词螺旋离心泵叶轮结构参数

  4) 叶轮出口宽度 b2: 叶片工作面出口边缘处, 前后盖板流线) 叶片长度 L : 叶片工作面进口边缘最大半径点到叶片底面的轴向距离; 6) 叶片包角 Υ: 叶片工作面从进口边到出口边缘绕轴所转过的角度称为叶片包角。 7) 出口边倾斜角 Α2: 在轴面投影图中, 叶片出口边与叶轮轴心线的夹角。 对一批性能较好的螺旋离心泵叶轮结构参数进行归纳统计, 得出确定叶轮主要几何参 数的经验公式: 1) 叶轮进口直径 D 1 (m )

  图 2 为叶轮剖面图, 其中标出的叶轮参数定义如下: 1) 叶轮进口半径: 叶片背面进口边缘到叶轮轴心线) 叶轮出口半径: 叶片出口边缘到叶轮轴心线螺旋离心泵结构简图

  将以上两种设计实例的性能测试结果与作者收集到日本荏原制作所的产品性能进行比较

  (见表 1) , 可见用方法二设计的螺旋离心泵性能指标达到日本同种类型的产品的水平, 而方法一还

  提出的确定叶轮结构参数的方法, 对国内螺旋离心泵产品的开发有着积极的意义。为进 一步完善螺旋离心泵的设计方法, 应进一步深入研究螺旋离心泵叶轮内部的流动规律, 从理 论上找出叶轮结构参数与泵性能之间的关系, 同时结合产品研究开发, 不间断地积累经验, 进一步完 善经验公式。

  叶片绘型采用方格网绘形, 可参考普通离心泵叶轮叶片保角变换方格网绘形法。

  建立如图 3 所示的坐标系, 坐标原点设在轮心锥体的顶点, 叶片进口处的起始边与 x oz

  坐标平面共面, z 轴取在叶轮的轴线上。 经推导, 叶片背面的曲面方程为

  1) 叶轮进口直径 D 1: 叶片工作面进口边缘到叶轮轴 心线的最大垂直距离称为叶轮进口半径, 其值的 2 倍定 义为 D 2;

  2) 叶轮轮毂直径 d h: 叶片工作面进口边缘到叶轮轴 心线的最小垂直距离称为叶轮轮毂半径, 此值的 2 倍即 为 d h;

  3) 叶轮出口直径 D 2: 叶片出口边缘处到叶轮轴心线螺旋离心泵几何结构参数 的最大垂直距离称为叶轮出口半径, 此值的 2 倍即为 D 2;