本發(fā)明涉及一種渣漿泵的主要過(guò)流部件的設(shè)計(jì)方法,特別涉及一種渣漿泵壓水室的設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

離心泵中，按照固液混合物的成分、濃度和固體物形狀粒徑大小、硬度等物理化學(xué)性質(zhì)，總體上可以分為兩大類(lèi)：渣漿泵、無(wú)堵塞泵。本專(zhuān)利所涉及的渣漿泵適合于輸送磨蝕性較強(qiáng)的、含有堅(jiān)硬固體顆粒的固液混合物。渣漿泵又可以根據(jù)運(yùn)輸不同介質(zhì)而分為灰渣泵、礦漿泵、煤水泵水泥漿泵等。離心式渣漿泵是管道水力輸送的關(guān)鍵設(shè)備，它的技術(shù)也在不斷發(fā)展中。

固體沖蝕磨損廣泛存在于冶金環(huán)保、化工、土建、疏浚以及農(nóng)業(yè)等工程領(lǐng)域，造成工作部件材料流失，機(jī)械效率下降，壽命縮短等問(wèn)題，給生產(chǎn)帶來(lái)了巨大損失。由于渣漿泵輸送的介質(zhì)主要為固相物質(zhì)含量較高的固液兩相流漿體，其過(guò)流部件的材料磨損主要是由于工作介質(zhì)中具有相當(dāng)硬度的固體顆粒對(duì)部件表面沖擊破壞作用的累積效應(yīng).這對(duì)工作部件造成了破壞，嚴(yán)重影響渣漿泵常工作.因此，研究渣漿泵內(nèi)固液兩相流場(chǎng)中固體顆粒的運(yùn)動(dòng)軌跡、運(yùn)輸顆粒與過(guò)流零件表面撞擊沖擊速度、沖擊角度等參數(shù)，進(jìn)而探討固液漿體對(duì)渣漿泵的磨損規(guī)律，對(duì)于渣漿泵設(shè)計(jì)與使用，因此能有效降低過(guò)流零件的磨損，延長(zhǎng)泵的使用壽命具有重要意義。由于在離心式渣漿泵輸送兩相流介質(zhì)的實(shí)際應(yīng)用中，混合物中固體顆粒的運(yùn)動(dòng)非常復(fù)雜，不僅因?yàn)樗鼈兊膯蝹€(gè)性質(zhì)(如顆粒大小、形狀、硬度)各不相同，而且顆粒的群體性質(zhì)(如顆粒粒徑分布、濃度等)對(duì)整個(gè)流場(chǎng)都有不可忽視的影響。由于所受影響因素之多，所以研究困難較大，所以務(wù)必將問(wèn)題簡(jiǎn)化，分析液體中固體含量較少時(shí)固體顆粒的運(yùn)動(dòng)情況，對(duì)解決實(shí)際中的問(wèn)題同樣意義很大。

根據(jù)大顆粒通過(guò)條件，渣漿泵壓水室造成半螺旋形或者略呈螺旋形的環(huán)狀壓水室。壓水室的最小斷面為隔舌和葉輪之間的斷面，所以該隔舌斷面的尺寸應(yīng)該滿(mǎn)足使通過(guò)葉輪的較大顆粒能夠無(wú)阻礙的通過(guò)壓水室。由非金屬建筑材料研究所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)得到隔舌與葉輪之間距離減小將導(dǎo)致固體顆粒卡在葉輪和壓水室之間，并產(chǎn)生沖擊負(fù)荷，增加對(duì)隔舌斷面壓水室壁面的磨損。

專(zhuān)利號(hào)為“cn201510908934.x”號(hào)的中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種“一種耐磨耐腐渣漿泵”，在該發(fā)明專(zhuān)利中，發(fā)明人給出泵體包括壓水室和設(shè)置在主軸軸線(xiàn)上的吸入口、從壓水室向外引出的吐出口泵體被垂直于主軸軸線(xiàn)且經(jīng)過(guò)吐出口和壓水室的一平面剖分成前泵體和后泵體兩部分的設(shè)計(jì)方法，并沒(méi)有給出渣漿泵壓水室相關(guān)參數(shù)關(guān)于不同顆粒大小的設(shè)計(jì)方法。

針對(duì)上述存在的缺陷，本發(fā)明人發(fā)明了“一種渣漿泵壓水室水力優(yōu)化設(shè)計(jì)方法”，不但給出了渣漿泵壓水室的不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的精確設(shè)計(jì)方法，還提高了渣漿泵壓水室抗磨損能力和渣漿泵運(yùn)行可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種渣漿泵壓水室水力優(yōu)化設(shè)計(jì)方法。通過(guò)改善壓水室的重要參數(shù)設(shè)計(jì)方法，適應(yīng)高磨損流動(dòng)情況，提高渣漿泵壓水室抗磨損能力。

實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：

(1)渣漿泵壓水室給定系數(shù)k

k＝0.03219dl^1.157+1.088(1)

式中：

k—渣漿泵壓水室給定系數(shù)；

dl—顆粒直徑，nm；

(2)渣漿泵壓水室進(jìn)口寬度b3

式中:

b3—渣漿泵壓水室進(jìn)口寬度，mm；

b2—渣漿泵葉輪寬度，mm；

δ1—渣漿泵葉輪前蓋板的厚度，mm；

δ2—渣漿泵葉輪后蓋板的厚度，mm；

dl—顆粒直徑，nm；

(3)渣漿泵壓水室隔舌頭部所在直徑dz

dz＝(0.08125dl^0.6286+1.033)d2(3)

式中：

dz—渣漿泵壓水室隔舌頭部所在直徑，m；

d2—渣漿泵葉輪直徑，m；

dl—顆粒直徑，nm；

(4)渣漿泵計(jì)算斷面的參數(shù)a

a＝kaαq/(c2ur2)(4)

式中：

a—計(jì)算斷面的參數(shù)；

ka—渣漿泵計(jì)算斷面參數(shù)的修正系數(shù)；

α—相對(duì)流量系數(shù)；

q—渣漿泵的流量，m³/s；

r2—渣漿泵葉輪半徑，m；

c2u—渣漿泵葉輪出口切向分速度，m/s；

(5)渣漿泵壓水室計(jì)算斷面面積fp.c

fp.c＝b3r2(wbz-1)(6)

式中：

fp.c—計(jì)算斷面面積，m²；

r2—渣漿泵葉輪半徑，m；

wbz—比值系數(shù)；

根據(jù)上述步驟，可以得到一種相對(duì)系統(tǒng)的、精確的渣漿泵壓水主要參數(shù)的設(shè)計(jì)方法。

通過(guò)上述計(jì)算方法確定渣漿泵壓水室的主要幾何參數(shù)，包括渣漿泵壓水室給定系數(shù)、渣漿泵壓水室進(jìn)口寬度、渣漿泵葉輪寬度、渣漿泵葉輪前蓋板的厚度、渣漿泵葉輪后蓋板的厚度、顆粒直徑、渣漿泵壓水室隔舌頭部所在直徑、渣漿泵葉輪直徑、計(jì)算斷面的參數(shù)、渣漿泵計(jì)算斷面參數(shù)的修正系數(shù)、相對(duì)流量系數(shù)、渣漿泵的流量、渣漿泵葉輪出口切向分速度、渣漿泵壓水室計(jì)算斷面面積、渣漿泵葉輪半徑、比值系數(shù)。

附圖說(shuō)明

圖1是渣漿泵壓水室示意圖

圖2是渣漿泵壓水室軸面示意圖

圖中標(biāo)注：1—隔舌舌頭部

具體實(shí)施方法

本發(fā)明通過(guò)以下幾個(gè)公式來(lái)確定渣漿泵壓水室給定系數(shù)k、渣漿泵壓水室進(jìn)口寬度b3、渣漿泵葉輪寬度b2、渣漿泵葉輪前蓋板的厚度δ1、渣漿泵葉輪后蓋板的厚度δ2、顆粒直徑dl、渣漿泵壓水室隔舌頭部所在直徑dz、渣漿泵葉輪直徑d2、計(jì)算斷面的參數(shù)a、渣漿泵計(jì)算斷面參數(shù)的修正系數(shù)ka、相對(duì)流量系數(shù)α、渣漿泵的流量q、渣漿泵葉輪出口切向分速度c2u、渣漿泵壓水室計(jì)算斷面面積fp.c、渣漿泵葉輪半徑r2、比值系數(shù)wbz等幾個(gè)參數(shù)。

此實(shí)施例是在給定設(shè)計(jì)工況流量q、設(shè)計(jì)工況揚(yáng)程h、葉輪直徑d2和葉輪寬度b2,計(jì)算壓水室參數(shù)：

k＝0.03219dl^1.157+1.088(1)

dz＝(0.08125dl^0.6286+1.033)d2(3)

a＝kaαq/(c2ur2)(4)

fp.c＝b3r2(wbz-1)(6)

本發(fā)明采用精確公式設(shè)計(jì)法計(jì)算渣漿泵壓水室水力設(shè)計(jì)，提高了渣漿泵壓水室抗磨損能力和渣漿泵運(yùn)行可靠性。

以上，為本發(fā)明專(zhuān)利參照實(shí)施例做出的具體說(shuō)明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，也包含本發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)的其他實(shí)施例或變形例。