单流道泵的设计

1、单流道泵的特点及用途

单流道叶轮又称无叶片叶轮，从叶轮进口到叶轮出口是一个弯曲的流道，适合于输送大颗粒或含纤维的物质。它的无堵塞和抗缠绕性能在几种无堵塞叶轮中最佳，泵的效率较高，功率曲线平坦。可用于轻工、食品、造纸、纺织、印染、化工流程、市政污水处理、河塘清淤等领域。

由于单流道结构不是对称的，加之在运行中脉冲出流，径向力很大，因而要求对叶轮进行精密平衡(动平衡试验)，否则易产生振动，降低泵的可靠性。

2、单流道泵的水力设计

(1)叶轮主要尺寸

单流道叶轮和一般离心泵叶轮相同，有三个基本尺寸:叶轮进口直径D_j、叶轮出口直径D₂、叶轮出口宽度b₂，图11-11是叶轮轴面图.

图11一11 单流道叶轮主要尺寸

这三个主要尺寸的确足方法如下:

①叶轮进口直径D_j

②叶轮外径D₂

由于杂质泵的叶轮出口宽度大，外径按一般清水泵计算或稍许增大即可。

③叶轮出口宽度b₂

当叶轮流道出口大致为圆形时，取b₂= (0.75~0.85) Dj当出口不是圆形时，b₂可取较小值，但是出口面积应大致为叶轮进口面积的0. 8倍左右。或按下式计算:

(2)叶轮绘型

根据单流道叶轮壁厚的厚薄，可以将其分为厚壁型叶轮和薄壁型叶轮。

①厚壁型叶轮

厚壁型叶轮流道厚度较厚，因而重量比较重，泵的效率较高，这种形式叶轮绘型方法如下(图11一12)

1)叶轮轴面图除流道弯曲曲率半径稍大些外，和一般离心泵基本相同。

2)在轴面图上作木模截面0, 1, 2，其中2是过叶轮出口中心线的平面。

图11一12 厚壁单流道叶轮轴面和平面图

3)在平面图上画一定问隔角的射线，并编号:0°、30°、60°、90°...

1)在平面图上画木模截面2与流道背而（凹面)的交线。截面线2的画法:

a)起始点A到中心的距离大致等于0.5D_j

b) B2点到中心的距离与轴面图B到轴线距离相等;

c)包角ψ=300°~360°，图中取300°;

d)β2=20°一30°,图中取25°画出型线AB2C后，过C点作射线并记为a

5)参照木模截线2的画法，画出木模截线0、1, 3。流道出口  AC之间大致为一圆形〔也可为椭圆形或长方形)。木模截线0在平面图上的最大径向位置大致在AC:之间，半径应等于轴面上p_om

6)按木模截线0、1, 2, 3和各射线的交点，作出轴面截线a, b,c、…。各轴面截线应光滑并有规律变化。如果轴面截线形状不良，应进行修改，然后根据修改后的轴面截线，修改平面图木模截线，这样反复修改直到满意为止。

7)画外壁木模截线，如果外壁为圆柱而，可只画一条线如木模线2,否则应分别画出各木模截线。外壁与前后盖板相交处应大圆角过渡。

②薄壁型叶轮

薄壁型叶轮流道厚度较薄，适合于高比转速和尺寸大的泵，这种叶轮绘型方法如下:

1)画轴面投影图。

a)确定主要尺寸。

叶轮基本尺寸D_j、D₂、b₂的计算方法和厚壁型叶轮相同。这种形式叶轮前盖板直径D₂₀通常大于后盖板直径D_2h(从D_2h/D₂₀=0. 75~Q. 9)，也可取D_2h=D₂₀

如果前后盖板直径不同，计算的 D₂应等于平均直径，即D₂=0. 5 (D₂₀; +D_2h

b)确定叶轮进、出口边形状。

叶轮出口边应向外凸，为近似半圆曲线。进口边应为稍向内凹的曲线。

2)分中间流线。

与普通离心泵相似，包括前后盖板分3~5条流线，为简单起见也可按小流道宽度相等进行分流线。

3)按方格网保角变换方法画叶片，在轴面流线上分点。

4)在方格网上画流线展开图。

a)叶片进口角按通常离心泵方法确定;

6)叶片出口角通常选18°~25°;

c)叶片包角选取360°左右;

d)进出口边在同一轴面上

J)作轴面截线。

轴面截线应有规律变化，从出口轴面截线开始外凸其弧线向内逐渐减小，到进口轴面截线逐渐过渡成向内凹的曲线，如图11-13所示。

图11一13 薄壁单流道叶轮轴面图和平面图

6)绘制进口部分小叶片。

前面画的为主叶片，在主叶片前的进!J部分带有包角为60°一80°的小叶片。小叶片起始于前盖板内壁，约终止于主叶片进口边中部。为绘制小叶片，方格网上的流线向进

口方向顺延。而后作出小叶片部分轴面截线。轴面截线变化趋势应和主叶片一致。

7)叶片加厚。

通常按给定的厚度变化规律，在轴面上进行加厚，也可以只画工作面木模截线，在制作木模时，以做得的面为基准进行加厚。

8)作一定间距的木模截面。

9）画叶轮轮廓线(叶片和内、外壁的交线)。

10)画叶片剪裁图，平面图中画出了叶片和前盖板的交面及叶片背面木模截线。

11)进行叶片加厚，画工作面剪裁图。

（3)压水室水力设计

①压水室形状

单流道泵通常采用螺旋形仄水室或准螺旋形压水室，压水室断面为矩形或近似半圆形。

②基圆直径D₃

D₃和D₂之间有一定的问隙，以便使大颗粒和长纤维物料能顺利通过。考虑到单汤道泵叶轮内的大颗粒可能错过隔一舌位置进人涡室，囚而实际通过的颗粒要比基圆和叶轮出口间隙尺寸大得多，由此，基圆直径可以根据泵的大小和通过能力酌情确定。

③压水室面积

从隔舌算起的压水室内流速按下式确定

式中的K₃值按一般离心泵设计方法确定 压水室内流速确定后，可设计各断而，其作图方法和离心泵相同。