本實用新型專利技術公開了一種適用于污水處理的高效無過載潛水排污泵葉輪，包括有2~4片葉片，葉片進口邊前伸，且為曲線形狀，葉片出口安放角β2在12°~25°，葉片進口邊向前蓋板延伸，且進口形狀為曲線，該葉輪為閉式結構的葉片式離心葉輪，葉輪出口面積與喉部面積的面積比為1.5~2.0。采用該方法設計的葉輪，可獲得較為平坦的軸功率曲線，使泵在工程應用中最小流量點到極限流量點的范圍內無過載，同時也保證了潛水排污泵的高通過能力和高效率。
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及離心泵的水力模型領域，具體涉及一種適用于污水處理的高效無過載潛水排污泵葉輪。
技術介紹
潛水排污泵是一種具有特殊性能的離心泵，它是一種泵與電機合二為一輸送液體的特殊機械，機電一體潛入水中工作。目前，潛水排污泵一般采用通道式的葉輪形式，由于該泵運行場合的特殊性，泵的運行工況千差萬別，且泵的浮動液位不斷變化，使其裝置揚程出現較大變化，導致泵實際工況點向較大流量范圍內移動，而潛水排污泵在大流量區運行易產生過載現象。因泵過載而燒壞電機的現象時有發生，且在返修的潛水排污泵中，有70%是過載引起的，所以，設計、制造高效無過載潛水排污泵，對于提高泵的可靠性、耐久性等有很大的現實意義，生產高效無過載泵不僅是市場和用戶的迫切需要，也符合國家節能減排的要求。無過載潛水排污泵是指能在關死揚程到零揚程的全揚程范圍內任何工況點運行，均不發生過載或因過載而燒壞原動機的潛水泵，它的軸功率曲線比較平坦，且軸功率在全揚程范圍內都小于原動機的配套功率。但在設計過程中如能較好地控制相關尺寸，可在保證泵高效率的前提下，較容易實現平坦的軸功率曲線，達到工程實際運行中的無過載，這種兼顧效率、軸功率與高通過能力的潛水排污泵更具有現實意義。潛水排污泵葉輪的抗堵塞性能與效率的高低，以及抗磨蝕性能決定了該泵性能的好壞。由于潛水排污泵輸送的介質為含有易纏繞或聚束纖維物的污水，污水處理與排放工況復雜，故該種泵流道易于堵塞，泵一旦被堵塞會使泵不能正常工作，甚至可能燒毀電機，因此，潛水排污泵設計時必須考慮抗堵性和無過載性能。而現有的國內離心泵無過載研究較多，針對潛水排污泵葉輪特性的無過載設計較少，大多只針對個別參數的葉輪，沒有進行過系列化的開發研制，本技術根據現有無過載潛水排污泵理論及設計方法，綜合各種幾何參數對泵性能的影響，對不同幾何參數進行優化組合，實現高效率、無過載和高通過能力的目標。由于本設計結合了CFD計算，對不同參數組合進行模擬計算，選擇最優方案，避免了反復制作模具這一復雜過程，使新產品研制周期和成本明顯下降，設計準確度也大大提高。普通離心泵的全揚程設計方法，無法完全應用于潛水排污泵的葉輪設計中，因此，必須考慮潛水排污泵所具有的特性，在現有無過載潛水排污泵葉輪的經驗設計基礎上，對現有離心泵設計方法進行修正。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種適用于污水處理的高效無過載潛水排污泵葉輪，該葉輪同時具備了無過載特性、高效率和高通過能力等優良性能。為實現上述目的，本技術采用了以下技術方案：一種適用于污水處理的高效無過載潛水排污泵葉輪，包括有2~4片葉片，葉片進口邊前伸，且為曲線形狀，葉片出口安放角β2在12°~25°，葉片進口邊向前蓋板延伸，且進口形狀為曲線，該葉輪為閉式結構的葉片式離心葉輪，葉輪出口面積與喉部面積的面積比為1.5~2.0。所述葉輪外徑D2、出口寬度b2的取值大于普通離心泵取值。所述的葉片包角φ角度值加大。本技術的結構設計原理為：1、葉輪是影響整泵效率的關鍵部件，采用閉式結構的葉片式離心葉輪，該結構葉輪效率相對較高，并且能夠保證在較長時間內運行工況穩定，產生軸向力小。為了兼顧潛水排污泵葉輪良好的通過能力，采用寬出口少葉片的閉式葉輪，故其葉輪外徑D2和出口寬度b2的取值要大于普通離心泵。2、在排污泵葉輪設計時，因其易堵塞，葉輪采用少葉片方案，根據葉輪外徑不同取2~4片，葉片數減少導致葉片表面載荷增加，為了減少分層效應和控制流道擴散，必須適當加大葉片包角φ，這樣也可減少固體顆粒對葉片出口的撞擊，減少磨損，加寬高效區。3、葉輪出口安放角β2對泵的性能影響較大，為獲得無過載性能，選擇較小的出口安放角，其可有效控制葉片間流道的彎曲，減小相鄰葉片間流道的擴散角，減小水力損失。本設計中葉片出口安放角β2在12°~25°之間選取，具體設計應根據不同設計參數靈活選取。4、為使最大軸功率點盡可能向設計流量靠近，通過控制葉片出口厚度來控制葉輪出口面積與排擠，在流量滿足運行工況的前提下，選擇相對較小的喉部面積，保證葉輪出口面積與喉部面積的面積比在1.5~2.0之間。5、較小的流量變化產生較大揚程變化對污水處理是有利的，揚程曲線的陡降易實現泵的無過載，且增加曲線斜度有利于消除曲線駝峰。為改變上述參數外，還對葉片進口邊向前蓋板延伸，且進口形狀修為曲線，并針對一些設計參數采取提高轉速n與傾斜軸面投影圖來增加泵揚程曲線斜率的方法。本技術的有益效果是：采用該方法設計的葉輪，可獲得較為平坦的軸功率曲線，使泵在工程應用中最小流量點到極限流量點的范圍內無過載，同時也保證了潛水排污泵的高通過能力和高效率。本技術多個型號經試驗測試與用戶試用，產品使用效果良好，潛水排污泵的試用范圍和可靠性均得到有效提高。附圖說明圖1是本技術實施例的潛水排污泵葉輪軸面圖；圖2是本技術潛水排污泵葉輪拆除前蓋板后的軸向視圖。圖中標號：1—葉輪進口直徑Dj，2—葉輪輪轂直徑dh，3—葉片進口邊，4—葉輪前蓋板，5—葉輪出口寬度b2，6—葉輪后蓋板，7—葉輪外徑D2，8—葉片工作面，9—葉片，10—葉片背面，11—葉片出口安放角β2，12—葉片包角φ。具體實施方式參見附圖，一種適用于污水處理的高效無過載潛水排污泵葉輪，包括有2~4片葉片9，葉片進口邊前伸，且為曲線形狀，葉片出口安放角β211在12°~25°，葉片進口邊3向前蓋板4延伸，且進口形狀為曲線，該葉輪為閉式結構的葉片式離心葉輪，葉輪出口面積與喉部面積的面積比為1.5~2.0。葉輪外徑D2、出口寬度b2的取值大于普通離心泵取值，葉片包角φ12角度值加大。本實施例中的葉輪形狀采用具有前蓋板和后蓋板的閉式葉輪結構，葉輪葉片進口向前蓋板前伸并修為曲線。下面將提供本技術方法的具體實施過程，設計適用于輸送污水的潛水排污泵葉輪步驟如下：葉輪進口直徑根據普通離心泵確定，葉輪外徑在普通離心泵葉輪外徑的基礎上加大，采用寬出口的閉式葉輪來保證潛水排污泵具有良好的效率和通過能力，考慮到其易堵塞，葉輪采用少葉片大包角的方案，根據葉輪外徑不同取2~4片，包角根據葉片數目取值。本設計選擇較小的出口安放角來獲得無過載性能，設計中根據不同設計參數取葉片出口安放角β2在12°~25°之間選取，并通過增加葉片出口厚度來控制葉輪出口面積與排擠，在流量滿足運行工況的前提下，選擇相對較小的喉部面積，保證葉輪出口面積與喉部面積之比在1.5~2之間。對于一些設計參數，除采用上述方法外，通過提高轉速n與傾斜軸面投影圖的方法來增加泵揚程曲線斜率，從而實現無過載。采用上述設計方法進行設計，可以有效的控制軸功率曲線的變化規律，使軸功率極值點出現的位置盡可能靠近設計點并使之降低，從而實現潛水排污泵的無過載特性，并在高效無過載排污泵設計項目中得以驗證，樣機各項性能如無過載、效率、揚程等達到甚至優于指標：設計工況下的揚程值都高于設計值，水力效率比傳統雙流道葉輪高5%~10%，功率曲線明顯優于雙流道葉輪。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種適用于污水處理的高效無過載潛水排污泵葉輪，其特征在于，包括有2~4片葉片，葉片進口邊前伸，且為曲線形狀，葉片出口安放角β2在12°~25°，葉片進口邊向前蓋板延伸，且進口形狀為曲線，該葉輪為閉式結構的葉片式離心葉輪，葉輪出口面積與喉部面積的面積比為1.5~2.0。
【技術特征摘要】
1.一種適用于污水處理的高效無過載潛水排污泵葉輪，其特征在于，包括有2~4片葉片，葉片進口邊前伸，且為曲線形狀，葉片出口安放角β2在12°~25°，葉片進口邊向前蓋板延伸，且進口形狀為曲線，該葉輪為閉式結構的葉片式離心葉輪，葉輪出口面積與喉部面積的面積比...
【專利技術屬性】
技術研發人員：白茂寧，王俊華，
申請(專利權)人：合肥凱泉電機電泵有限公司，
類型：新型
國別省市：安徽;34
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