1.本發(fā)明涉及雙蝸殼式雙吸泵設(shè)計制造技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種高效離心泵用雙蝸殼以及高效離心泵用雙蝸殼水力設(shè)計方法。

背景技術(shù)：

2.大流量離心泵在運(yùn)轉(zhuǎn)中會產(chǎn)生作用于葉輪上的徑向力，使軸受交變應(yīng)力，產(chǎn)生定向的撓度。大型雙吸泵發(fā)生泵軸的損壞和密封環(huán)的損壞就是由于徑向力過大導(dǎo)致的，因此大流量的泵都會采用雙蝸殼的結(jié)構(gòu)。雙蝸殼式雙吸泵作為一種高效離心泵，不僅繼承了單蝸殼雙吸離心泵高揚(yáng)程、大流量、平衡軸向力等優(yōu)點(diǎn)，還可以有效地減少泵運(yùn)行過程中產(chǎn)生的葉輪徑向力，改善泵站系統(tǒng)的振動情況。但目前對雙蝸殼泵徑向力的研究還不夠深入，并且雙蝸殼基本尺寸的確定還是依靠經(jīng)驗設(shè)計方法，并不能根據(jù)設(shè)計過程中泵的基本參數(shù)進(jìn)行精確定義。而且雙蝸殼在平衡徑向力是在損失效率的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，犧牲效率不符合目前提倡的節(jié)能環(huán)保要求。因此，如何在不犧牲效率指標(biāo)，保證效率的前提下平衡徑向力是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

3.本發(fā)明就是為了解決設(shè)計雙蝸殼時如何保證效率的前提下平衡徑向力的技術(shù)問題，提供了一種高效離心泵用雙蝸殼以及高效離心泵用雙蝸殼水力設(shè)計方法。

4.本發(fā)明公開了一種高效多工況雙蝸殼水力設(shè)計方法，對雙蝸殼的基本參數(shù)進(jìn)行了精確定義，并對隔板的起始位置以及形狀進(jìn)行了定義，在一定的程度上達(dá)到了在保證效率的前提下最大程度的平衡泵運(yùn)行過程中產(chǎn)生的徑向力的目的。

5.本發(fā)明提供一種高效離心泵用雙蝸殼水力設(shè)計方法，包括以下步驟：

6.通過以下公式計算雙蝸殼的基圓直徑d3：

[0007][0008]

上式中，d3表示雙蝸殼的基圓直徑，單位是米；ns表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分；

[0009]

通過以下公式計算雙蝸殼進(jìn)口寬度b3：

[0010][0011]

雙蝸殼進(jìn)口寬度b3的計算公式中，ns表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分；

[0012]

通過以下公式計算蝸殼隔舌安放角

[0013][0014]

蝸殼隔舌安放角計算公式中，ns表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分；

[0015]

雙蝸殼結(jié)構(gòu)中隔板的位置根據(jù)設(shè)計泵揚(yáng)程來確定，當(dāng)設(shè)計泵揚(yáng)程≤80m時，隔板的初始位置位于第7斷面，結(jié)束于第9斷面；當(dāng)設(shè)計泵揚(yáng)程＞80m時，隔板的初始位置位于第5斷面，結(jié)束于第9斷面。

[0016]

優(yōu)選地，隔板的起始位置采用厚度由兩端向中間逐漸遞減的v型隔板設(shè)計，隔板的結(jié)束位置采用厚度由兩端向中間逐漸遞減的v型隔板設(shè)計。

[0017]

本發(fā)明還提供一種高效離心泵用雙蝸殼，雙蝸殼的基圓直徑d3通過以下公式計算得出：

[0018][0019]

上式中，d3表示雙蝸殼的基圓直徑，單位是米；ns表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分；

[0020]

雙蝸殼的進(jìn)口寬度b3通過以下公式計算得出：

[0021][0022]

雙蝸殼進(jìn)口寬度b3的計算公式中，ns表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分；

[0023]

雙蝸殼的蝸殼隔舌安放角通過以下公式計算得出：

[0024][0025]

蝸殼隔舌安放角計算公式中，ns表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分；

[0026]

雙蝸殼結(jié)構(gòu)中隔板的位置根據(jù)設(shè)計泵揚(yáng)程來確定，當(dāng)設(shè)計泵揚(yáng)程≤80m時，隔板的初始位置位于第7斷面，結(jié)束于第9斷面；當(dāng)設(shè)計泵揚(yáng)程＞80m時，隔板的初始位置位于第5斷面，結(jié)束于第9斷面。

[0027]

優(yōu)選地，隔板的起始位置采用厚度由兩端向中間逐漸遞減的v型隔板設(shè)計，隔板的結(jié)束位置采用厚度由兩端向中間逐漸遞減的v型隔板設(shè)計。

[0028]

本發(fā)明的有益效果是，公開一種全新的高效離心泵用雙蝸殼水力設(shè)計方法，在保證效率的前提下最大程度的平衡泵運(yùn)行過程中產(chǎn)生的徑向力。

[0029]

本發(fā)明進(jìn)一步的特征和方面，將在以下參考附圖的具體實施方式的描述中，得以清楚地記載。

附圖說明

[0030]

圖1是雙蝸殼水力圖。

[0031]

圖2是圖1中a方向的局部圖；

[0032]

圖3是圖2中d方向的局部圖；

[0033]

圖4是cfd軟件仿真分析流道的界面。

[0034]

附圖中符號說明：圖1中b方向的局部視圖與圖2相同，圖1中c方向的局部視圖與圖2相同。20.葉輪，30.進(jìn)口延伸段，40.出口延伸段，50.吸入室，60.壓出室。

具體實施方式

[0035]

雙蝸殼水力結(jié)構(gòu)包括螺旋段、擴(kuò)散段和隔板這三部分。本發(fā)明公開的高效多工況雙蝸殼水力設(shè)計方法，是通過對雙蝸殼的基本參數(shù)進(jìn)行精確定義，以及對隔板的起始位置

以及形狀進(jìn)行了定義，改善雙蝸殼結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了在保證效率的前提下最大程度的平衡泵運(yùn)行過程中產(chǎn)生的徑向力。

[0036]

通過以下公式計算雙蝸殼的基圓直徑d3：

[0037][0038]

上式中，d3表示雙蝸殼的基圓直徑，單位是米；ns表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分。

[0039]

通過以下公式計算雙蝸殼進(jìn)口寬度b3：

[0040][0041]

上式中，b3表示雙蝸殼進(jìn)口寬度，單位是米；ns表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分。

[0042]

通過以下公式計算蝸殼隔舌安放角

[0043][0044]

上式中，表示蝸殼隔舌安放角，單位是度；ns表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分。

[0045]

雙蝸殼結(jié)構(gòu)中的隔板是造成離心泵效率損失的重要因素，為了減小效率損失，對隔板的布置及形狀進(jìn)行改進(jìn)。雙蝸殼結(jié)構(gòu)中的第1斷面、第2斷面、第3斷面、第4斷面、第5斷面、第6斷面、第7斷面、第8斷面、第9斷面、第10斷面和第11斷面通過常規(guī)方法確定。針對隔板的起始位置，是根據(jù)設(shè)計泵揚(yáng)程的不同而進(jìn)行改變的，參考圖1，當(dāng)設(shè)計泵揚(yáng)程≤80m時，隔板的初始位置位于第7斷面，結(jié)束于第9斷面；當(dāng)設(shè)計泵揚(yáng)程＞80m時，隔板的初始位置位于第5斷面，結(jié)束于第9斷面。如圖2所示，隔板的起始位置采用v型隔板設(shè)計，并且v型隔板設(shè)計的厚度由兩端向中間逐漸遞減，如圖3所示。隔板的結(jié)束位置也采用v型隔板設(shè)計，并且v型隔板設(shè)計的厚度由兩端向中間逐漸遞減。

[0046]

至此，完成離心泵用雙蝸殼的設(shè)計。

[0047]

下面通過仿真實驗對比通過本發(fā)明雙蝸殼水力設(shè)計方法形成的雙蝸殼與傳統(tǒng)設(shè)計方法形成的雙蝸殼以及單蝸殼在效率、徑向力方面的性能。通過cfd軟件進(jìn)行仿真實驗，數(shù)值模擬的基本參數(shù)為流量q＝800m3/h，揚(yáng)程h＝56m，轉(zhuǎn)速n＝1480r/min，比轉(zhuǎn)速ns＝88(80≤ns＜160)，兩側(cè)葉片背靠背對稱布置，壓出室為單蝸殼機(jī)構(gòu)；全流道分為5大部分，即葉輪、吸入室、壓出室以及進(jìn)口延伸段和出口延伸段，采用cfd軟件自帶的網(wǎng)格劃分模塊進(jìn)行網(wǎng)格劃分；計算時，環(huán)境參考壓力取一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，邊界條件采用總壓進(jìn)口和質(zhì)量流量出口，進(jìn)口總壓為1bar，湍流模型采用k-ε模型。吸入室與葉輪水力不變，只變更壓出室水力設(shè)計，計算結(jié)果如下表1。

[0048]

表1：

[0049]

類別效率葉輪出口徑向力傳統(tǒng)設(shè)計方法形成的單蝸殼87.5％x：368n y：668n傳統(tǒng)設(shè)計方法形成的雙蝸殼86.3％x：-168n y：-78n本發(fā)明設(shè)計方法形成的雙蝸殼87.1％x：-268n y：-99n

[0050]

備注：傳統(tǒng)設(shè)計方法是關(guān)醒凡編著的《現(xiàn)代泵理論與設(shè)計》教科書中涉及的設(shè)計方法。

[0051]

從表1的計算結(jié)果可以看出，較單蝸殼比較而言，效率87.1％略微小于87.5％，徑向力大幅減小，滿足效率要求的情況下，平衡了徑向力。而傳統(tǒng)設(shè)計形成雙蝸殼較單蝸殼比較，雖然徑向力大幅度減小，但其效率下降1.2％，效率下降較多。

[0052]

以上所述僅對本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。技術(shù)特征：

1.一種高效離心泵用雙蝸殼水力設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：通過以下公式計算雙蝸殼的基圓直徑d3：上式中，d3表示雙蝸殼的基圓直徑，單位是米；n

s

表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分；通過以下公式計算雙蝸殼進(jìn)口寬度b3：所述雙蝸殼進(jìn)口寬度b3的計算公式中，n

s

表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分；通過以下公式計算蝸殼隔舌安放角通過以下公式計算蝸殼隔舌安放角所述蝸殼隔舌安放角計算公式中，n

s

表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分；雙蝸殼結(jié)構(gòu)中隔板的位置根據(jù)設(shè)計泵揚(yáng)程來確定，當(dāng)設(shè)計泵揚(yáng)程≤80m時，隔板的初始位置位于第7斷面，結(jié)束于第9斷面；當(dāng)設(shè)計泵揚(yáng)程＞80m時，隔板的初始位置位于第5斷面，結(jié)束于第9斷面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高效離心泵用雙蝸殼水力設(shè)計方法，其特征在于，所述隔板的起始位置采用厚度由兩端向中間逐漸遞減的v型隔板設(shè)計，所述隔板的結(jié)束位置采用厚度由兩端向中間逐漸遞減的v型隔板設(shè)計。3.一種高效離心泵用雙蝸殼，其特征在于，所述雙蝸殼的基圓直徑d3通過以下公式計算得出：

上式中，d3表示雙蝸殼的基圓直徑，單位是米；n

s

表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分；所述雙蝸殼的進(jìn)口寬度b3通過以下公式計算得出：所述雙蝸殼進(jìn)口寬度b3的計算公式中，n

s

表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分；所述雙蝸殼的蝸殼隔舌安放角通過以下公式計算得出：所述蝸殼隔舌安放角計算公式中，n

s

表示設(shè)計泵比轉(zhuǎn)速；q表示設(shè)計泵流量，單位是米3/秒；h表示設(shè)計泵揚(yáng)程，單位是米；n表示設(shè)計泵轉(zhuǎn)速，單位是轉(zhuǎn)/分；所述雙蝸殼結(jié)構(gòu)中隔板的位置根據(jù)設(shè)計泵揚(yáng)程來確定，當(dāng)設(shè)計泵揚(yáng)程≤80m時，隔板的初始位置位于第7斷面，結(jié)束于第9斷面；當(dāng)設(shè)計泵揚(yáng)程＞80m時，隔板的初始位置位于第5斷面，結(jié)束于第9斷面。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高效離心泵用雙蝸殼，其特征在于，所述隔板的起始位置采用厚度由兩端向中間逐漸遞減的v型隔板設(shè)計，所述隔板的結(jié)束位置采用厚度由兩端向中間逐漸遞減的v型隔板設(shè)計。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明涉及一種高效離心泵用雙蝸殼以及高效離心泵用雙蝸殼水力設(shè)計方法，其解決設(shè)計雙蝸殼時如何保證效率的前提下平衡徑向力的技術(shù)問題，其對雙蝸殼的基圓直徑、進(jìn)口寬度、蝸殼隔舌安放角進(jìn)行了精確定義，并對隔板的起始位置以及形狀進(jìn)行了定義，在一定的程度上達(dá)到了在保證效率的前提下最大程度的平衡泵運(yùn)行過程中產(chǎn)生的徑向力的目的。本發(fā)明廣泛用于雙蝸殼式雙吸泵設(shè)計制造技術(shù)領(lǐng)域。蝸殼式雙吸泵設(shè)計制造技術(shù)領(lǐng)域。蝸殼式雙吸泵設(shè)計制造技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：張本營 畢強(qiáng) 張振中 趙映寧 鐘英東

受保護(hù)的技術(shù)使用者：山東雙輪股份有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.12.31

技術(shù)公布日：2022/4/5