[發明專利]高效耐磨挖泥泵三葉片葉輪設計方法及葉輪

有效

• 申請號: 201710149007.3
• 申請日: 2017-03-14
• 公開（公告）號: CN106837856B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 劉明明;張晴波;莊海飛;郭濤;王文魁;林挺;胡京招;蘭劍;吳騰偉;伍立說
• 申請（專利權）人: 中交疏浚技術裝備國家工程研究中心有限公司
• 主分類號: F04D29/22
• 分類號: F04D29/22;F04D29/24
• 代理公司: 上海科律專利代理事務所(特殊普通合伙) 31290
• 代理人: 葉鳳

一種高效耐磨挖泥泵三葉片葉輪設計方法及葉輪，屬于泥泵水力設計技術領域，本發明參考渣漿泵的設計方法，利用幾個關系式來確定該挖泥泵葉輪結構的主要幾何參數，主要包括：進口直徑D_j，葉輪外徑D₂，葉片出口寬度b₂，葉片包角進口安放角β₁，出口安放角β₂。本發明結合勢流理論和二次流最小理論，將挖泥泵葉輪葉片設計成扭曲型葉片，新的挖泥泵水力元件能夠解決葉輪流道通過粒徑小、易阻塞、易磨損等問題，并減小了水力損失，提高了泥泵效率。

技術領域

本發明屬于泵設計技術領域，涉及一種泥漿泵葉輪水力設計方法，特別涉及一種扭曲三葉片泥漿泵葉輪的水力設計方法，主要是一種既有較大通過能力、耐磨損又能保證流量和效率的水力設計方法。

背景技術

泥泵是挖泥船的關鍵設備，它的施工效率不僅與其清水效率有關，也與輸送土質特性息息相關，而泥泵的疏浚物中往往可能包含了大塊的礫石、粘土球乃至巖石塊，也可能存在各種廢棄物。針對特殊土質時，泥泵關鍵部件不僅要求其水力損失小，而且流道應順應其運行軌跡，減少磨損沖擊。

一般的挖泥船泥泵葉輪前后蓋板線為直線及小弧線，葉片為四葉片或是五葉片的圓弧柱形，致使泥漿在葉輪中的運動速度變化不均，流動紊亂，泥漿中的大顆粒石塊對泥泵流道產生較大的沖擊，加劇了泥泵過流部件的磨損，且容易堵塞流道。泥泵的通過能力小、效率低、易磨損是制約疏浚施工的重要問題。當前挖泥泵葉輪的設計方法沒有充分考慮這種問題，而且經驗參數多，取值隨意性大，致使設計一個通過能力強、耐磨蝕、效率高的泵非常困難。

發明內容

本發明的目的是針對現有挖泥泵葉輪易阻塞、易磨損以及效率低等問題，且經驗參數多，取值隨意性大，過程繁冗的缺點，提供一種簡單可行的高效耐磨三葉片葉輪的設計方法。本設計盡量規避了傳統二元與一元設計方法中經驗參數、理想參數等中間變量較多的缺陷，針對三葉片泥泵葉輪，優化了設計步驟，縮減了大量中間參數，提出一種設計者僅通過少量的經驗參數即可生成帶有三維扭曲葉片的葉輪，并具有通過能力強、耐磨損、效率高的優勢，并良好適用于疏浚行業中泥沙漿體的抽吸、輸送工程。本設計方法設計速度較快，精度較高。

本發明所采用的技術方案是：

1根據設計流量Q、設計揚程H、設計轉速n、泥漿泵經驗系數等參數，按公式(1)-(6)初步確定進口直徑D_j，出口直徑D₂，葉片出口厚度b₂，葉片進口安裝角β₁，出口安裝角β₂等葉輪的主要參數(見圖2)。

D_j按下式計算：

式中Q為流量，單位為m³/h；n為轉速，單位為rpm；K為經驗系數，η為參考效率，下標v表示容積。ψ為排擠系數，下標為1(進口邊位置)，2(出口邊位置)，下同。

D₂按下式計算：

式中n_s為比轉速。

b₂按下式計算：

或

式中H為設計楊程，單位為m。

β₁按下式計算：

式中r為當地半徑高度，單位為m；F為過水斷面面積，單位為m²，其中

F＝2πR_cl (5)