一種固液兩相流離心泵隔舌設(shè)計方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)屬于流體機(jī)械領(lǐng)域，涉及一種固液兩相流離心泵隔舌設(shè)計方法。該新型彈性隔舌結(jié)構(gòu)由彈性部和剛性部組成；彈性部由工作部和固定部組成；工作部通過固體顆粒的擠壓發(fā)生彈性形變，從而增大隔舌和葉輪的間隙，最終可以使大粒徑的固體顆粒安全通過而不影響泵的正常運(yùn)行和能量性能。固定部通過和剛性部過盈配合對彈性部進(jìn)行固定。本發(fā)明專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單、操作容易，可有效增加隔舌處可通過顆粒的直徑，并且不影響泵的能量性能，在輸送固液兩相流時可以保證泵內(nèi)無堵塞，為泵進(jìn)行持續(xù)穩(wěn)定固液兩相流輸送提供了極大的保障。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種固液兩相流離心泵隔舌設(shè)計方法
本專利技術(shù)屬于流體機(jī)械領(lǐng)域，特指一種固液兩相流離心泵隔舌設(shè)計方法。
技術(shù)介紹
離心泵在設(shè)計時為了保證其水力性能達(dá)到要求，隔舌與葉輪處的間隙一般都設(shè)計的盡可能的小。這就使得離心泵在進(jìn)行固液兩相流輸送時，極易因為隔舌與葉輪的間隙過小，造成葉輪和隔舌間隙的堵塞或者葉輪的損壞。而為了使泵內(nèi)不堵塞或者葉輪不損壞，需要增大隔舌和葉輪的間隙，這又會導(dǎo)致泵的水力性能出現(xiàn)明顯下降。因此有必要專利技術(shù)一種固液兩相流離心泵隔舌結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得其既能保證泵水力性能，又能使固體顆粒在通過葉輪和隔舌間隙時不發(fā)生堵塞或者葉輪損壞。為此，設(shè)計一種能進(jìn)行間隙拓寬的固液兩相流離心泵隔舌，其隔舌分為彈性部和剛性部兩部分，彈性部又分為工作部和固定部，彈性部采用彈性材料，剛性部采用剛性材料；彈性部通過固定部和剛性部的過盈配合固定于剛性部的凹槽內(nèi)；當(dāng)泵輸送顆粒粒徑大于葉輪和隔舌的間隙時，彈性部的工作部發(fā)生彈性形變，擴(kuò)大隔舌和葉輪之間的間隙，使得顆粒能夠安全通過且不損傷葉片或發(fā)生堵塞。迄今為止，尚無針對固液兩相流離心泵隔舌設(shè)計方法的專利公布，本專利技術(shù)提供了一種固液兩相流離心泵隔舌設(shè)計方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種固液兩相流離心泵隔舌設(shè)計方法。本專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種固液兩相流離心泵隔舌設(shè)計方法，包括彈性材料、剛性材料、彈性凸槽和剛性凹槽；所述彈性材料和所述剛性材料通過相應(yīng)的凹凸槽卡嵌和過盈配合進(jìn)行固定；為延長彈性材料的工作壽命，對凹槽和凸槽的邊角進(jìn)行倒圓角處理；彈性凹槽和剛性凸槽之間形成的封閉空間，有效防止泄露。本專利技術(shù)的具體工作過程為：離心泵在進(jìn)行固液兩相流輸送時，當(dāng)較大顆粒經(jīng)過葉輪和隔舌處的間隙時，通過擠壓彈性隔舌增大間隙，從而顆粒能夠安全通過并避免泵堵塞和葉片損壞。在顆粒安全通過后，彈性隔舌恢復(fù)原狀，保證泵的水力性能維持穩(wěn)定。上述方案中，工作部的設(shè)計長度L根據(jù)工作部所需形變量w而確定。上述方案中，工作部設(shè)計參數(shù)以工作部的設(shè)計長度L為依據(jù)，通過離心泵蝸殼設(shè)計參數(shù)進(jìn)行確定。上述方案中，彈性凹槽和剛性凸槽的設(shè)計參數(shù)根據(jù)工作部設(shè)計長度L確定。有益效果：本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)簡單、操作容易，可通過彈性材料進(jìn)行彈性形變來增大隔舌和葉輪處的間隙，使離心泵在輸送較大固體顆粒時仍能維持葉輪正常運(yùn)轉(zhuǎn)和無堵塞；本專利技術(shù)為離心泵安全輸送固液兩相流提供了保證。附圖說明圖1是固液兩相流離心泵隔舌軸向截面圖圖2是固液兩相流離心泵隔舌的的剖面圖圖3是固液兩相流離心泵隔舌的剛性凹槽圖圖4是固液兩相流離心泵隔舌的彈性凸塊圖圖5是固液兩相流離心泵隔舌形變示意圖圖中：1剛性部2彈性部3剛性凹槽4十字形剛性凸槽5彈性凸塊6十字形彈性凹槽具體實(shí)施方式實(shí)施例：一種固液兩相流離心泵隔舌結(jié)構(gòu)包含剛性部和彈性部，剛性部采用剛性材料，彈性部采用彈性材料。彈性部又分為工作部和固定部。離心泵設(shè)計參數(shù)為流量Q＝40m3/h，揚(yáng)程H＝8.0m，轉(zhuǎn)速n＝2800r/min，葉片數(shù)Z＝5，葉片出口角β2＝30°，葉片出口軸面速度Vm2＝6.28m/s，葉片出口圓周速度u2＝20.5m/s，葉輪外徑D2＝140mm，葉輪出口寬度b＝18mm，葉片入口厚度δ3＝3mm，葉輪出口液流角α3＝13°，隔舌基圓直徑D3＝142mm，隔舌截面的上寬度b1＝27mm，隔舌截面的下寬度b2＝25mm，隔舌截面的高度h＝4.5mm，隔舌截面兩邊圓弧半徑R＝6mm，試驗設(shè)計流量為1.0Qd，試驗泵送顆粒粒徑為d＝16mm。下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)做進(jìn)一步的說明：1.固液兩相流離心泵隔舌設(shè)計的兩種材料要求：(1)剛性材料選用鑄鐵，即泵體鑄造材料。(2)彈性材料選用橡膠。橡膠的極限應(yīng)力為σ橡膠＝75Mpa固液兩相流離心泵的理論揚(yáng)程為其中，則其中，理論揚(yáng)程為Ht，葉片出口圓周速度為u2＝20.5m/s，滑移系數(shù)為σ，葉片出口軸面速度為Vm2＝6.28m/s，葉片出口角為β2＝30°，葉片數(shù)為Z＝5。因此，泵內(nèi)應(yīng)力為σ泵＝ρ×g×Ht＝1000×9.8×6.67＝65366Pa≈0.07Mpa，為保證離心泵正常工作，泵內(nèi)最大應(yīng)力取為[σ]泵＝1.2×σ泵＝1.2×0.07＝0.084Mpa，此時，σ橡膠＞＞[σ]泵，所以，彈性材料選用橡膠可滿足固液兩相流離心泵隔舌的設(shè)計要求。2.根據(jù)泵送最大顆粒粒徑d確定工作部的最大彈性形變量w。(1)所述彈性材料2理論最大形變w1根據(jù)泵送最大顆粒粒徑d確定，滿足公式。w1＝D2/2+d-D3/2根據(jù)設(shè)計離心泵參數(shù)，取D2＝140mm，D3＝142mm，d＝16mm，得w1＝15mm。(2)所述工作部最大彈性形變w，需滿足w≥1.2w1，所以w≥18mm。取w＝18mm。3.根據(jù)工作部的設(shè)計長度L確定工作部的形狀設(shè)計。(1)根據(jù)工作部所需最大形變w確定工作部的設(shè)計長度L。L3Aτ＝3wEI其中，隔舌截面積為A，切應(yīng)力為τ，彈性模量E＝7.84MPa，切變模量G＝1.95MPa，慣性矩為I，α為隔舌截面的圓心角，隔舌截面的上寬度b1＝27mm，隔舌截面的下寬度b2＝25mm，隔舌截面的高度h＝4.5mm，隔舌截面兩邊圓弧半徑R＝6mm。聯(lián)立公式得L＝15.88mm，對L進(jìn)行取整，得L＝16mm。(2)以工作部的設(shè)計長度L為設(shè)計基準(zhǔn)參數(shù)，確定工作部的其余設(shè)計參數(shù)，包括蝸殼進(jìn)口寬度b3，隔舌安放角隔舌螺旋角α0，計算公式如下：其中，b＝18mm，L＝16mm，因此，取b3為30mm；其中，流量Q＝40m3/h，揚(yáng)程H＝8.0m，轉(zhuǎn)速n＝2800r/min，工作部設(shè)計長度L＝16mm；根據(jù)下表，取隔舌安放角其中，蝸殼出口寬度b3＝30mm，為排擠系數(shù)，葉片入口厚度δ3＝3mm，葉片數(shù)Z＝5，隔舌基圓直徑D3＝142mm，葉輪出口液流角α3＝13°，葉片出口圓周速度u2＝20.5m/s，理論揚(yáng)程Ht＝6.67m；4.所述剛性部1和彈性部2的固定方式為彈性擠壓固定。(1)所述剛性部1的剛性凹槽3的尺寸根據(jù)設(shè)計長度L確定。其中，剛性凹槽3的具體設(shè)計參數(shù)，長為a1＝0.7L，即a1＝11.2mm，取整a1＝11mm，深度為c1＝0.6L，即c1＝9.6mm，取整為c1＝10mm；其中，剛性部1的剛性凹槽3四面的十字形剛性凸槽4具體設(shè)計參數(shù)，長為a1＝11mm，深度為c1＝10mm，高為h2＝0.1L，即h2＝1.6mm，取整為h2＝2mm，寬為b4＝0.1L，即b4＝1.6mm，取整即b4＝2mm。(2)所述彈性部2的彈性凸塊5的尺寸根據(jù)設(shè)計長度L確定。其中，長為a3＝0.75L，即a3＝12mm，深度為c2＝0.5L，即c2＝8mm；其中，彈性部2的彈性凸塊5的四面十字形彈性凹槽6具體設(shè)計參數(shù)，長為a3＝11mm，深度為c2＝8mm，高度h4＝0.08L，即h4＝1.28mm，取整為h4＝1mm，寬度為b4＝0.08L，即b4＝1.28mm，取整即b4＝1mm。(3)十字形彈性凹槽6和十字形剛性凸起4通過過盈配合產(chǎn)生的彈性壓力，以及彈性凸塊5和剛性凹槽3通過過盈配合產(chǎn)生彈性壓力，使得彈性材料2固定于剛性材料1的剛性凹槽3內(nèi)。為了延長彈性材料2的使用壽命，對剛性凹槽3、十字形剛性凸起4、十字形彈性凸槽6和彈性凸塊5的邊角進(jìn)行圓角處理。本專利技術(shù)的工作過程如下：離心泵進(jìn)行固液兩相流輸送時，部分本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種固液兩相流離心泵隔舌設(shè)計方法，其特征在于包括如下具體步驟：(1)固液兩相流離心泵隔舌結(jié)構(gòu)包括剛性部1和彈性部2，剛性部1材料為剛性材料，彈性部2材料為彈性材料；彈性部分為工作部和固定部；(2)工作部最大形變量w根據(jù)固液兩相流離心泵輸送的最大顆粒粒徑d確定；(3)工作部的形狀設(shè)計根據(jù)工作部的設(shè)計長度L確定；(4)根據(jù)固液兩相流離心泵隔舌剛性部1和彈性部2的材料特性，設(shè)計相適應(yīng)的連接方式。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種固液兩相流離心泵隔舌設(shè)計方法，其特征在于包括如下具體步驟：(1)固液兩相流離心泵隔舌結(jié)構(gòu)包括剛性部1和彈性部2，剛性部1材料為剛性材料，彈性部2材料為彈性材料；彈性部分為工作部和固定部；(2)工作部最大形變量w根據(jù)固液兩相流離心泵輸送的最大顆粒粒徑d確定；(3)工作部的形狀設(shè)計根據(jù)工作部的設(shè)計長度L確定；(4)根據(jù)固液兩相流離心泵隔舌剛性部1和彈性部2的材料特性，設(shè)計相適應(yīng)的連接方式。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固液兩相流離心泵隔舌設(shè)計方法，其特征在于：所述剛性部1和彈性部2的材料選擇要求；(1)剛性材料即為剛性部1采用的材料，采用泵體的鑄造材料；(2)彈性材料即為彈性部2采用的材料；彈性材料的極限承受應(yīng)力要大于理論揚(yáng)程Ht，理論揚(yáng)程Ht根據(jù)公式確定：其中，理論揚(yáng)程為Ht，葉片出口圓周速度為u2，滑移系數(shù)為σ，葉片出口軸面速度為Vm2，葉片出口角為β2，葉片數(shù)為Z；(3)彈性部2分為工作部和固定部，固定部與剛性部進(jìn)行卡箍固定，工作部通過彈性形變增加葉輪和隔舌間隙，保證固液兩相流離心泵的正常工作。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固液兩相流離心泵隔舌設(shè)計方法，其特征在于：所述工作部最大形變量w取值步驟如下：(1)根據(jù)公式計算出工作部的理論最大形變量w1；w1＝D2/2+d-D3/2(d＞D3/2-D2/2)其中，理論最大彈性形變量為w1，葉輪外徑為D2，隔舌基圓直徑為D3；(2)為了給工作部留出足夠的彈性形變安全余量，需滿足最大形變量w的值不小于理論最大彈性形變量值w1的1.2倍，即w≥1.2w1。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固液兩相流離心泵隔舌設(shè)計方法，其特征在于：所述工作部的形狀設(shè)計，通過工作部的設(shè)計長度L確定，具體步驟如下：(1)根據(jù)工作部所需形變量w確定工作部的設(shè)計長度L，具體計算公式如下：L3Aτ＝3wEI其...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：談明高，田驍，吳賢芳，劉厚林，王勇，王凱，董亮，
申請(專利權(quán))人：江蘇大學(xué)鎮(zhèn)江流體工程裝備技術(shù)研究院，江蘇大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇,32