[發明專利]一種測量泵腔尺寸對離心泵外特性及軸向力影響的方法

有效

• 申請號: 201710251247.4
• 申請日: 2017-04-18
• 公開（公告）號: CN107013472B
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 袁壽其;顧延東;裴吉;袁建平;張金鳳;司喬瑞;曹健
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: F04D15/00
• 分類號: F04D15/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種測量泵腔尺寸對離心泵外特性及軸向力影響的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據下面公式計算離心泵前泵腔(5)和后泵腔(6)的軸向距離取值范圍：

前泵腔(5)軸向最小尺寸L₁＝l₁+0.5L₃+c₁，

后泵腔(6)軸向最小尺寸L₂＝l₂+0.5L₃+c₂，

前泵腔(5)軸向最大尺寸L₄＝[0.8，2]L₃，L₄>L₁，

后泵腔(6)軸向最大尺寸L₅＝[0.8，2]L₃，L₅>L₂，

L₃＝max{b₃，B₂}，

其中，l₁為葉輪(4)在前泵腔(5)的最大竄動量，l₂為葉輪(4)在后泵腔(6)的最大竄動量，b₃為蝸殼進口寬度，B₂為葉輪出口總寬度，c₁的取值范圍是0～5mm，c₂的取值范圍是0～5mm，

計算出前泵腔(5)軸向尺寸的取值范圍為[L₁，L₄]，后泵腔(6)軸向尺寸的取值范圍為[L₂，L₅]，并進行均勻取樣，前泵腔(5)方案個數為N₁，后泵腔(6)方案個數為N₂；

S2、確定離心泵葉輪后密封環(8)到泵蓋(3)的距離L₆的取值范圍是[1，20]mm，且L₆>l₂，泵蓋密封環(7)到葉輪(4)的距離L₇的取值范圍是[1，20]mm，且L₇>l₂；

S3、設計離心泵平衡孔(9)的直徑，根據下面公式計算離心泵平衡孔(9)的直徑：

其中，平衡孔(9)的總面積A＝c₃·2πR_mb₁，系數c₃的取值范圍是[0，10]，R_m是后泵腔密封環半徑，b₁是后泵腔密封環徑向間隙，z是葉片個數，對c₃取值，設計N₃個不同的平衡孔(9)直徑；

S4、根據步驟S1中確定的軸向尺寸和步驟S3中的平衡孔(9)直徑，加工N₁個前泵腔墊片(12)，在前泵腔墊片(12)上開測壓孔(11)，測壓孔(11)與泵體(1)上的測壓孔(10)對應，加工N₂個第一后泵腔墊片(16)和第二后泵腔墊片(17)，在第一后泵腔墊片(16)上開第一后泵腔墊片測壓孔(14)，在第二后泵腔墊片(17)上開第二后泵腔墊片測壓孔(15)，第一后泵腔墊片測壓孔(14)和第二后泵腔墊片測壓孔(15)與泵蓋(3)上的測壓孔(13)對應，加工N₃個平衡孔(9)，然后通過安裝圓環(18)來改變平衡孔(9)大小，對前泵腔墊片(12)、第一后泵腔墊片(16)和第二后泵腔墊片(17)、圓環(18)進行組合試驗，總計N₁·N₂·N₃個方案，最后測試泵的外特性和泵腔中的壓力分布，并根據下列公式計算軸向力：

前泵腔(5)壓力p₁分布函數：

其中，p₁為前泵腔(5)半徑R處的壓力，p_1R2為前泵腔(5)半徑R₂處的平均壓力，R₁為葉輪(4)進口半徑，R₂為葉輪(4)外徑，ρ為泵工作介質的密度，ω為葉輪角速度，將前泵腔(5)半徑R處的測壓孔(10)的壓力代入式(1)，從而求得前泵腔(5)中的待定系數λ₁、λ₂、λ₃，

前泵蓋(19)所受壓力T₁：

后泵腔(6)中的壓力p₂分布函數：

p_2R2為后泵腔(6)半徑R₂處的平均壓力，將后泵腔(6)半徑R處，R₂≥R≥R_m的測壓孔(13)的壓力代入式(3)，從而求得后泵腔(6)中壓力p₂的待定系數θ₁、θ₂、θ₃，

后泵腔(6)中的壓力p₂’分布函數：

將后泵腔(6)半徑R₃處測壓孔(13)的壓力p₃代入式(4)，從而求得后泵腔(6)中壓力p₂’的分布函數，

后泵蓋(20)所受壓力T₂：

葉輪(4)所受軸向力T：

T＝T₂-T₁ (6)。